CN107218851A - 用于冻土开挖的聚能弹 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于冻土开挖的聚能弹，涉及爆破技术领域，解决现有聚能弹不能兼顾辐射和定向作用，不适用于冻土开挖的问题。本发明采用的技术方案是：用于冻土开挖的聚能弹，包括外壳、引信装置、隔板和聚能罩，外壳的顶部中心为引信装置；外壳内设置金属材质的聚能罩，聚能罩和外壳之间充填炸药，外壳顶部下方的炸药内水平设置的隔板；聚能罩的上段为呈球弧形的罩环，聚能罩的下段呈圆台状并与外壳底部相连。聚能罩配合隔板，爆破性能达到辐射和定向的双重传播效果，可在多年冻土中穿孔，爆破后孔底呈壶形，有利于下一次采取药壶法爆破，提高了炸药利用率，显著减少了钻孔数量，提升冻土开挖效率，此外，还提高了安全性。

Description

用于冻土开挖的聚能弹

技术领域

本发明涉及爆破技术领域，尤其是一种适合于高寒地区冻土中使用的聚能弹。

背景技术

青海、西藏等高寒地区存在季节性冻土和多年冻土。高寒地区的公路、水利等施工需要解决冻土开挖的难题，根据冻土的特殊地质性质，目前主要使用的施工方式为钻孔爆破和聚能弹爆破。

对于钻孔爆破施工方式存在以下不足：第一、在钻进的热熔效应下，冻土钻进效率会降低；第二、钻孔深度随因回淤、回冻逐渐变浅，地表为砂土层的孔口容易坍塌；第三、炸药昼融夜冻容易变质导致哑炮，高原雷电气候爆破器材使用存在安全隐患，影响爆破效果的同时，也给施工带来了不便和极大的安全隐患。

聚能弹爆破在冻土爆破施工中需要兼顾辐射和定向作用这两方面。现有的聚能弹根据使用环境和使用要求具有多种形式。例如，公开号为CN 1920472A的专利公开了一种水下爆破聚能弹，包括起爆装置、装药、外壳和药型罩，起爆点位于装药底部中心，药型罩位于装药底部，为锥形、半球型或球缺型中的一种，药型罩内充填不吸水的泡沫塑料，形成泡沫和药型罩组合体，药型罩底边与包装外壳底板密封连接。该聚能弹的外壳内药型罩上方还可设置一个水平放置的隔板，隔板的中心线与药型罩的对称轴重合。但是，该聚能弹并不满足冻土爆破施工扩孔和定向兼顾的使用要求。

公告号为CN 23644426Y的专利公开了一种聚能震源弹，聚能弹的聚能罩呈圆锥形，具有定向传播功能，产生的爆破物沿近似垂直药柱表面方向或垂直于聚能罩方向，有效面积仅为端面面积，能量利用率低，扩孔效果差，不能满足冻土爆破施工要求。

发明内容

本发明提供一种用于冻土开挖的聚能弹，解决现有的聚能弹不能兼顾辐射和定向作用，不适用于冻土开挖的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：用于冻土开挖的聚能弹，包括外壳、引信装置、隔板和聚能罩，外壳的顶部中心为引信装置；外壳内设置聚能罩，聚能罩为金属材质，聚能罩和外壳之间充填炸药，外壳顶部下方的炸药内水平设置隔板，隔板的中心线与聚能罩的轴线重合；聚能罩的上段为罩环，罩环呈球弧形且顶端朝向隔板，聚能罩的下段呈圆台状，圆台的上底面与罩环相连，圆台的下底面与外壳的底部相连。

进一步的是：所述外壳的底部外侧设置支撑聚能弹弹体的支架。

更进一步的是：所述支架的高度为所述聚能罩下段的下底面的直径的3.5倍。

进一步的是：所述聚能罩为铸铜或铸铁。

进一步的是：所述外壳、隔板和聚能罩之间的空间充填黑梯炸药。

进一步的是：所述外壳顶部的直径为320mm，外壳底部的直径为360mm，引信装置的直径为20mm；隔板的厚度为75mm，隔板的直径为300mm，隔板顶部的炸药层厚30mm；聚能罩的厚度为17mm，聚能罩的罩环的外半径为100mm，聚能罩的下段的下底面外直径为340mm。

进一步的是：所述隔板为木质材质或黏土掺锯末。具体地，隔板由黏土掺锯末制成，其中黏土的质量占70～90％，余量为锯末。

用支架支起聚能弹的外壳，通过引信装置引爆聚能弹内的炸药，炸药引爆后，形成的爆轰波通过隔板，一方面促使爆轰波同时达到聚能罩的上段的表面，另一方面改变压垮弧形聚能罩的爆轰波作用方向，使爆轰波趋向于垂直压垮球弧形聚能罩。球弧形聚能罩，即罩环被四周均匀的压力压向中心，罩环逐渐变厚，最终罩环中心层金属聚合相碰挤出射流，射流的方向为弧形向下，即朝向支架。聚能罩的其余部分被挤压成致密实体“金属杵”，使得爆破性能达到辐射和定向的双重传播效果。

本发明的有益效果是：用于冻土开挖的聚能弹的聚能罩和隔板相互配合，达到辐射和定向双重传播性能，提高了炸药的利用率，提升了冻土开挖效率。高海拔地区冻土爆破施工采用本发明的聚能弹爆破施工，可在多年冻土中穿孔，爆破后孔底呈壶形，有利于采取药壶爆破法进行下一次爆破，从而大幅度减少钻孔数量，减轻高海拔地区劳动强度；此外，还可极大地减小安全隐患，达到安全生产的目的。

附图说明

图1是本发明用于冻土开挖的聚能弹的结构示意图。

图中零部件、部位及编号：外壳1、引信装置2、隔板3、聚能罩4、炸药5、支架6。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明用于冻土开挖的聚能弹，包括外壳1、引信装置2、隔板3和聚能罩4，外壳1的顶部中心为引信装置2。外壳1内设置聚能罩4，聚能罩4为金属材质，例如为铸铜或铸铁，聚能罩4和外壳1之间充填炸药5，例如炸药5为黑梯炸药。外壳1顶部下方的炸药5内水平设置隔板3，即隔板3嵌设于炸药5内，隔板3为木质材料或黏土掺锯末材质。具体地，隔板3为黏土掺锯末制成，其中黏土的质量占70～90％，余量为锯末。隔板3的中心线与聚能罩4的轴线重合。外壳1的底部设置支架6，支架6支撑聚能弹弹体。

聚能罩4为一整体，从形状上分为上下两段，聚能罩4的上段为罩环，罩环呈球弧形且顶端朝向隔板3；聚能罩4的下段呈圆台状，圆台的上底面与罩环相连，圆台的下底面与外壳1的底部相连。

如图1的尺寸标示，单位均为mm。外壳1顶部的直径为320mm，外壳1底部的直径为360mm，外壳1的外轮廓可分为三段，上下两段均呈圆柱状，中部的连接段呈元台状。引信装置2的直径为20mm。隔板3的厚度为75mm，隔板3的直径为300mm，隔板3顶部的炸药5层厚30mm。聚能罩4的厚度为17mm，聚能罩4的罩环的外半径为100mm，罩环的内半径为83mm，聚能罩4的下段的下底面外直径为340mm。支架6的高度为聚能罩4下段的下底面的直径的3.5倍。

用支架6支起聚能弹的外壳1，通过引信装置2引爆聚能弹内的炸药5，聚能罩4的上段为罩环，下段呈圆台状，再配合隔板3，使得爆破性能达到辐射和定向的双重传播效果。在高海拔地区冻土层采用本发明的聚能弹爆破施工，可在多年冻土中穿孔，爆破后孔底呈壶形，有利于下一次采取药壶法爆破，大幅度减少钻孔数量，减轻高海拔地区劳动强度。

经测试验证，用于冻土开挖的聚能弹垂直向下和水平的能量比介于3:1～4:1，引爆后的呈弧形向下扩散，可提高单位延米钻孔的爆落冻土方量15％～30％，提升冻土开挖效率，同时极大地减小安全隐患。

Claims (8)

1.用于冻土开挖的聚能弹，其特征在于：包括外壳(1)、引信装置(2)、隔板(3)和聚能罩(4)，外壳(1)的顶部中心为引信装置(2)；外壳(1)内设置聚能罩(4)，聚能罩(4)为金属材质，聚能罩(4)和外壳(1)之间充填炸药(5)，外壳(1)顶部下方的炸药(5)内水平设置隔板(3)，隔板(3)的中心线与聚能罩(4)的轴线重合；聚能罩(4)的上段为罩环，罩环呈球弧形且顶端朝向隔板(3)，聚能罩(4)的下段呈圆台状，圆台的上底面与罩环相连，圆台的下底面与外壳(1)的底部相连。

2.如权利要求1所述的用于冻土开挖的聚能弹，其特征在于：所述外壳(1)的底部外侧设置支撑聚能弹弹体的支架(6)。

3.如权利要求2所述的用于冻土开挖的聚能弹，其特征在于：所述支架(6)的高度为所述聚能罩(4)下段的下底面的直径的3.5倍。

4.如权利要求1所述的用于冻土开挖的聚能弹，其特征在于：所述聚能罩(4)为铸铜或铸铁。

5.如权利要求1所述的用于冻土开挖的聚能弹，其特征在于：所述外壳(1)、隔板(3)和聚能罩(4)之间的空间充填黑梯炸药。

6.如权利要求1所述的用于冻土开挖的聚能弹，其特征在于：所述外壳(1)顶部的直径为320mm，外壳(1)底部的直径为360mm，引信装置(2)的直径为20mm；隔板(3)的厚度为75mm，隔板(3)的直径为300mm，隔板(3)顶部的炸药(5)层厚30mm；聚能罩(4)的厚度为17mm，聚能罩(4)的罩环的外半径为100mm，聚能罩(4)的下段的下底面外直径为340mm。

7.如权利要求1所述的用于冻土开挖的聚能弹，其特征在于：所述隔板(3)为木质材质或黏土掺锯末。

8.如权利要求7所述的用于冻土开挖的聚能弹，其特征在于：所述隔板(3)由黏土掺锯末制成，其中黏土的质量占70～90％，余量为锯末。