CN107576237A - 非电导爆管起爆孔外延时分区拆除爆破网路装置 - Google Patents

Abstract

一种非电导爆管起爆孔外延时分区拆除爆破网路装置，该网路装置由起爆器、非电导爆管、炸药包、连接器、低段位雷管和高段位雷管组成，其特征在于：非电导爆管分为总线、连接线、跳线、区间线、组间线和炮孔线，按设计构成多区爆破网路装置；并通过准确计算网路延时时间，在不同的区或同一区的不同组中，具有相同起爆时间点的位置之间通过连接器接有跳线。本发明创造性地采用了跳线技术，即通过分析网路可能会遭到破坏的因素，准确计算网路延时时间，从其他区或组间在相同起爆时间点的位置接一条网路线路，使两区或组间联通，实现网路稳定传爆，为实现大型孔外延时拆除爆破达到最优爆破效果提供了多重安全保障。

Description

非电导爆管起爆孔外延时分区拆除爆破网路装置

技术领域

本发明涉及拆除控制爆破技术，具体为非电导爆管起爆的拆除爆破网路装置。

背景技术

爆破网路是各种工程控制爆破的技术核心，其可靠性决定工程爆破的成败。拆除爆破在生活中较为常见，该爆破工程的实施包括爆破方案的设计、爆破器材的选取、网路技术防护等方面，其中爆破网路可靠性因与爆破效果息息相关而显得尤为重要。

国内外学者针对拆除爆破相关问题已进行了一系列研究。在国外，Monjezi等（Monjezi M, Singh T N, Khandelwal M, etal. Prediction and analysis of blastparameters using artificial neural network[J]. Noise & Vibration Worldwide,2006,37(5):8-16）借助人工神经网路模型来预测和分析爆破结果，以此优化爆破方案。在国内，冯叔瑜等人根据大量混凝土框架结构爆破拆除工程的高速摄影和录像资料，分析了爆炸物和爆破参数之间的联系（城市控制爆破[M]。北京:中国铁道出版社，1987）。郑炳旭等通过近景摄影测量系统并结合数据定量分析了建筑爆破拆除倒塌过程，获得爆破物倒塌过程中关键参数（钢筋混凝土高烟囱爆破切口支撑部破坏观测研究。岩石力学与工程学报,2006, 25(2):3513-3517）。胡勇辉等用BP神经网络对采矿成本的预测与控制模型的方法，可准确地对爆破参数进行优化，为爆破开采设计提供新思路（基于BP神经网络的沉积岩型矿山爆破开采成本的预测与控制模型。中国矿业,2013,(11):75-79+87）。国内外对拆除爆破相关问题的研究虽有较多值得借鉴之处，但鲜有人就拆除爆破网路可靠性对爆破效果的影响进行专门的分析研究，且研究成果不够理想。

中国专利申请201520623702.5号公开了一种爆破网路用的簇联装置，其炮孔内用高段别导爆管雷管，以单个柱或分区域的墙为单位，每20个以内导爆管雷管捆绑成一簇，即一个“大把抓”，然后每个“大把抓”用2个导爆管雷管传爆，再后用四通和导爆管连接每2个传爆雷管的导爆管，形成封闭的回路，最后从复式封闭的起爆网路回路中引出两条导爆管作为主起爆线引至起爆站。

中国专利201720066846 .4号公开了一种起爆网路布置装置，包括炮孔，桥墩和桥面上均设置有若干炮孔(在楼房拆除爆破中也可以是不同楼层间的炮孔 )；炮孔网路连接采用分层布置，每层中的炮孔通过正向传爆雷管和反向传爆雷管联接成闭合的回路；然后同样通过正向雷管和反向雷管将不同层间的水平的闭合网路联接形成立体方向上的闭合网路；最后在其中一个水平闭合回路上设置多个激发点。该技术在大桥平面方向上通过两个方向上的传爆雷管形成小的闭合回路；竖直方向上通过两个方向上的传爆雷管形成立体方向的闭合回路，最终形成双向闭合立体交叉多点激发起爆网路。但是，该起爆网路布置装置仅适用于电爆网路。

本发明的目的是设计一种可有效提高爆破网路的可靠性的非电导爆管起爆孔外延时分区拆除爆破网路装置。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明的目的是设计一种实现网路稳定传爆的导爆管起爆孔外延时拆除爆破网路装置。

本发明是这样实现的：一种非电导爆管起爆孔外延时分区拆除爆破网路装置，该网路装置由起爆器、足够的非电导爆管、足够的炸药包、多个连接器、多个低段位雷管和多个高段位雷管组成，其特征在于：

非电导爆管分为总线、连接线、跳线、区间线、组间线和炮孔线；

总线一端接起爆器，另一端接总线连接器后分为两路：一路通过第Ⅰ区区间线接第Ⅰ区第一个连接器的一端；另一路通过串联有低段位雷管的连接线接第Ⅱ区第一个连接器的一端；

第Ⅰ区第一个连接器再分为两路：一路接第Ⅰ区第1组组间线，第1组组间线上串联有多束低段位雷管，每个低段位雷管周围簇联多根炮孔线，每根炮孔线另一端接有高段位雷管，高段位雷管装于相应的炸药包中；另一路通过串联有低段位雷管的连接线接第Ⅰ区第二个连接器；

第Ⅰ区第二个连接器再分为两路：一路接第Ⅰ区第2组组间线，第2组组间线上串联有多束低段位雷管，每个低段位雷管周围簇联多根炮孔线，每根炮孔线另一端接有高段位雷管，高段位雷管装于相应的炸药包中；另一路通过串联有低段位雷管的连接线接第Ⅰ区第三个连接器；

之后以此类推构成第Ⅰ区多组爆破网路装置；

第Ⅱ区第一个连接器再分为两路：一路接第Ⅱ区区间线，第Ⅱ区区间线另一端接第Ⅱ区第二个连接器，第Ⅱ区第二个连接器也再分为两路：第一路接第Ⅱ区第1组组间线，第二路通过串联有低段位雷管的连接线接第Ⅱ区第三个连接器；之后各组网路与第Ⅰ区各组网路相同；

第Ⅱ区第一个连接器另一路通过串联有低段位雷管的连接线接第Ⅲ区第一个连接器，第Ⅲ区各组网路与第Ⅱ区各组网路相同；

之后以此类推构成多区爆破网路装置；

且：通过准确计算网路延时时间，在不同的区或同一区的不同组中，具有相同起爆时间点的位置之间通过连接器接有跳线。

优选地：连接器为三通管和/或簇联装置。也可采用四通管等常规连接器材和连接方式，还包括通常用的“大把抓” 方式。

本发明中所述起爆器为大型拆除爆破中常规采用的起爆器。

对于桥梁等对称设计的建筑物，拆除爆破通常也会设计成对称的爆破方式，相当于按本发明所述拆除爆破网路装置设计成两个对称的大区，只需要将两个大区的爆破网路装置的总线再并联（簇联）后接于同一个起爆器即可。

本发明的优点是：本发明创造性地采用了跳线技术，即通过分析网路可能会遭到破坏的因素，准确计算网路延时时间，从其他区或组间在相同起爆时间点的位置接一条网路线路，使两区或组间联通，实现网路稳定传爆。本发明提出了网路安全防护的新方法，为实现大型孔外延时拆除爆破达到最优爆破效果提供了多重安全保障。

附图说明

图1是本发明的爆破网路装置原理图。

图2是本发明的其中一组网路的起爆网路原理图。

图3是本发明的实施例的起爆分区图。

图4a是本发明的实施例的非对称区间跳线图。

图4b是本发明的实施例的对称区间跳线图。

图5是本发明的实施例的组间跳线图。

图中：Q—起爆器，L—总线，T—三通管，D1、D2……DN—区间线，G1、G2……Gn—组间线，H—炮孔， J—跳线。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，但并不意味着对本发明内容的任何限定。

如图1和图2，一种非电导爆管起爆孔外延时分区拆除爆破网路装置，该网路装置由起爆器Q、足够的非电导爆管、足够的炸药包、多个三通管T、多个低段位雷管MS3和多个高段位雷管MS15组成，其特征在于：

非电导爆管分为总线L、连接线、跳线J、区间线（D1、D2……DN）、组间线（G1、G2……Gn）和炮孔线；

总线L一端接起爆器Q，另一端接总线三通管T后分为两路：一路通过第Ⅰ区区间线D1接第Ⅰ区第一个三通管T的一端；另一路通过串联有低段位雷管MS3的连接线接第Ⅱ区第一个三通管T的一端；

第Ⅰ区第一个三通管T再分为两路：一路接第Ⅰ区第1组组间线G1，第1组组间线G1上串联有多束低段位雷管MS3，每个低段位雷管MS3周围簇联多根炮孔线，每根炮孔线另一端接有高段位雷管MS15，高段位雷管MS15装于相应的炸药包并位于相应的炮孔H中；另一路通过串联有低段位雷管MS3的连接线接第Ⅰ区第二个三通管T；

第Ⅰ区第二个三通管T再分为两路：一路接第Ⅰ区第2组组间线G2，第2组组间线G2上串联有多束低段位雷管MS3，每个低段位雷管MS3周围簇联多根炮孔线，每根炮孔线另一端接有高段位雷管MS15，高段位雷管MS15装于相应的炸药包并位于相应的炮孔H中；另一路通过串联有低段位雷管MS3的连接线接第Ⅰ区第三个三通管T；

之后以此类推构成第Ⅰ区多组爆破网路装置；

第Ⅱ区第一个三通管T再分为两路：一路接第Ⅱ区区间线D2，第Ⅱ区区间线D2另一端接第Ⅱ区第二个三通管T，第Ⅱ区第二个三通管T也再分为两路：第一路接第Ⅱ区第1组组间线，第二路通过串联有低段位雷管MS3的连接线接第Ⅱ区第三个三通管T；之后各组网路与第Ⅰ区各组网路相同；

第Ⅱ区第一个三通管T另一路通过串联有低段位雷管MS3的连接线接第Ⅲ区第一个三通管T，第Ⅲ区各组网路与第Ⅱ区各组网路相同；

之后以此类推构成多区爆破网路装置；

且：通过准确计算网路延时时间，在不同的区或同一区的不同组中，具有相同起爆时间点的位置之间通过三通管T接有跳线J。

图3为利用本发明原理设计的对广西贵港某大桥实施拆除爆破的实施例。

1、该大桥位于贵港市南环路的郁江南岸引航道上游，东接南环路，东侧桥下有江南大道穿过，东北侧约79 m有村庄民房，北约9.6 m为在建新桥基础，西北、西南为工地，西约230 m连接郁江二桥，南侧有南环路至江南大道转盘。周边环境十分复杂，建构筑物较多，施工难度较大。待拆的桥为中承式钢筋混凝土肋拱桥结构，桥总长147.0 m，总净宽18.6 m，桥面机动车道9.0 m，非机动车及人行道2×3.0 m，拱上桥面为12跨6.0 m，整体式连续梁板结构72.0 m，拱轴线弧长为105.3 m，拱背外弧长为107.2 m，拱腹内弧长为103.5 m，拱顶距桥面高13.0 m，桥由桥台、引桥跨、主孔跨、拱肋、桥台前台、支柱、吊杆等构成。本次爆破需拆除主孔跨、桥台前台、支柱、拱肋；而桥台、引桥跨不进行爆破，总工程量约3100 m3。

2、爆破方案

2.1 爆破参数

由于贵港桥梁环境复杂，需粉碎性爆破使桥梁钢筋与混凝土充分解体，以便后期水下清渣。对主孔跨、拱肋、桥台前台、支柱、桥面等横跨航道的部分进行全部布孔实现粉碎性爆破，即采用孔外延时-多孔间微差控制爆破的方法进行拆除，其中桥梁布孔达五千多。

2.2 爆破器材

鉴于爆破点工程环境复杂，附近有各种电线网路，在不影响爆破效果的前提下从起爆安全角度出发，采用非电力起爆网路起爆。爆破选用2#岩石乳化炸药、毫秒3段导爆管雷管、毫秒15段导爆管雷管、非电导爆管、三通管、起爆针、胶质导线、胶布和起爆器等。

2.3 网路连接方式

采用孔外延时-多孔间微差的非电起爆网路，在网路联接中孔内用高段位雷管，孔外用低段位雷管，以保证孔内雷管起爆后，后传爆雷管的网路不被破坏。网路连接中孔内采用15段导爆管雷管引爆炸药，每束连接炮孔个数不超过20个，并采用2发毫秒3段导爆管雷管将各束串联，形成孔外延时-多孔间微差非电起爆网路。

2.4 起爆顺序

考虑爆破过程中横向与纵向钢筋的抗拉和剪切强度及混凝土强度，通过对桥梁结构截面的分析，将该桥分为8个起爆区，并划分成两个对称大区。每个大区的各区之间以50 ms进行延时控制，每个区内又分成若干组，组间同样以50 ms进行延时控制，以形成从桥两端到中间（Ⅰ、Ⅰ′→Ⅱ、Ⅱ′→Ⅲ、Ⅲ′→Ⅳ、Ⅳ′）的爆破顺序，该方法可有效减少同段爆破药量，且实现对各部分结构逐步均匀卸载。

3 网路可靠性

3.1 可靠性因素分析

在桥梁爆破拆除过程中，采用孔外延时-多孔间微差爆破方案对五千多炮孔正常起爆，其爆破网路非常复杂。为避免爆破网路破坏，要合理设计并优化网路、保障爆破网路传爆的可靠性。拆除爆破网路的破坏非人为因素主要有以下三个方面；

（1） 爆破飞石切断网路连接

由于爆破的不确定因素产生大量爆破飞石，可能会对周围网路连接的造成破坏，出现拒爆现象。

孔内采用15段雷管，延时时长为880±60 ms；孔外用3段雷管，延时时长为50±10ms，最小孔距为0.4 m，导爆管传爆速度约1950 m/s。Ⅰ、Ⅰ′区第一组炮孔起爆的最短安全延时时间约820 ms，其后每组间隔爆破最短安全延时时间均为40 ms。因此，计算分析起爆网路引爆开始至传爆到最后1炮孔孔内导爆管的最长传爆时间大于第1炮孔孔内的延时时间，先爆炮孔飞石可能对后爆起爆网路的造成破坏，须做好相应安全防护，才能保证网路的安全。

（2）雷管爆炸产物及金属碎片切断传爆网路

雷管爆炸后，爆炸产物及金属破片主要集中在雷管两侧及尾部正下方。其中金属碎片的飞散具有极强的方向性，以雷管底部猛炸药处为中心呈球状扩散，金属碎片的初速度在空气传播中因受阻力作用随时间增大而逐渐减小。但金属碎片的度大，传播时间远小于导爆管传爆与孔外延时的时间，导爆管雷管爆炸产生的破片及金属射流易对邻近导爆管产生影响，致使网路传爆中断或破坏周围网路。

（3）拱肋破碎坠落砸断网路

拱轴线弧长约107 m，拱顶距桥面0～13 m，爆破碎石在爆破后坠落具有较大巨大的冲击力可能会破坏桥面其他网路。

由于爆破碎石飞散具有不定向性，沿垂直桥面方向坠落时间最短，也是导致拱肋下方网路破坏的主因。桥拱为第Ⅳ、Ⅳ′区，其炮孔传爆的最短安全延时时间 =820+40×4=980 ms，约传爆至第16束炮孔，根据安全延迟时间可计算约在肋拱3/5处第一组炮孔开始起爆，最短 =70 ms左右。因此桥面板网路约传爆21～30 m距离，无法使桥面板网路传爆完毕，可能造成拱肋下桥面的网路破坏。

基于上述网路破坏因素，对爆破网路可靠性的传爆进行了定量计算并分析，爆破飞石、雷管金属碎片切断网路及拆除物砸断网路是造成拆除爆破网路可靠性的主要因素。为了实现多炮孔和所有雷管有效起爆，避免因传爆时出现拒爆、中断和盲炮等事故，甚至导致爆破作用方向改变从而产生爆破灾害，改善爆破效果好，提高爆破质量，应高度重视网路安全，并做好网路可靠性的安全防护，保证网路安全的传爆。

3.2 防护措施

大规模拆除爆破，对爆破技术要求高，采用孔外延时多孔间微差控制爆破的起爆方式，起爆网路传爆可靠性关系到整个爆破工程的成败，网路安全防护的重要性可想而知。将爆破网路最薄弱环节处作为突破口，进行技术创新，以优化网路设计提高网路可靠性。

（1）跳线技术

跳线技术指通过分析网路可能会遭到破坏的因素，准确计算网路延时时间，从其他区或组间在相同起爆时间点的位置接一条网络线路，使两区或组间联通，实现网路稳定传爆。

1）区间跳线

Ⅰ、Ⅰ′区的延时安全时间约为820 ms，网路可以稳定传爆13束约15～22m；Ⅲ、Ⅲ′区延时时间约为760 ms，在区Ⅰ、Ⅰ′的影响下约传爆12束约15～21 m；Ⅰ区和Ⅲ区待拆除的部分网路可以在有效延时时间内传爆完毕，不会遭到爆破飞石等因素的损坏。

Ⅱ、Ⅱ′与Ⅳ、Ⅳ′区待拆处的工程量大，炮孔数量多、密度大且传爆距离长，易受先爆炮孔的影响而破坏网路，须采取网路的安全防护措施。Ⅰ、Ⅰ′与Ⅲ、Ⅲ′区位于桥面板下对Ⅱ、Ⅱ′与Ⅳ、Ⅳ′桥面上网路破坏较小可忽略。在Ⅱ、Ⅱ′与Ⅳ、Ⅳ′区采用区间跳线技术。经网路安全计算和分析可在Ⅱ区第三组和Ⅳ区第一组的第13束、在Ⅱ区第7组第13束和Ⅳ区第二组的第16束之间跳线，此后间隔6束跳线一次，如图4 a所示；Ⅱ、Ⅱ′区每组的第15束和第25束以后跳线，此后间隔10束跳线一次，如图4 b所示。

2）组间跳线

Ⅱ、Ⅱ′区炮孔数量多，区间跳线无法保证该区域的网路安全，所以Ⅱ、Ⅱ′区同时采用组间跳线技术：第1组的第13束与第4组的第10束之间跳线和第2组的第12束与第5组的第9束间跳线，此后间隔6束跳线一次。各组网路之间相互连通，从两头到中间对称起爆，如图5所示。

（2）软性材料的压盖或铺盖

由于桥面板炮孔密集，在传爆过程中导爆管易因前排炮孔先爆，爆破网路较易被金属碎片切断或飞石砸断。因此，工程爆破中经常会出现网路传爆中断而致局部盲炮或拒爆的现象，严重时会导致爆破作用方向改变引发事故。

本工程采用孔外延时微差爆破技术，爆破前用软性材料压盖在孔外延时雷管上，可有效减弱爆破过程中飞散的碎片对网路的影响。考虑到本工程量大和成本，就地取材采用沙袋覆压于雷管上，对网路也具有一定防护作用。用软性材料铺盖在拱肋下约3/5处桥面板的网路上，以减缓爆破网路因拱肋爆破飞石或飞散金属碎片对爆破网路的影响。

3.3 工程应用分析

本拆除爆破工程采用多炮孔小药量的形式，结合孔外延时网路特征，利用跳线技术设计爆破网路和爆破方案，其中桥梁布孔达五千余个。整个爆破工程实施过程中，基本按照设计方式传爆，未出现任何影响爆破效果的故障，且爆破效果满足设计要求，完全符合预期效果。主要表现在：①实现桥梁结构的完全破碎，且钢筋与混凝土分离情况达到预期效果，水下清渣作业实施顺利；②利用跳线技术设计的孔外延时微差控制拆除爆破技术，通过严格控制同段起爆药量及起爆顺序，爆破震动速度、飞石距离及其他方面均满足《爆破安全规程》的相关要求；③实施爆破对周围环境及河道的影响较小，且不存在任何未知安全隐患。

4 结论

（1）通过对影响爆破网路可靠性的因素计算分析，显示对于常规爆破网路可靠性的保护，可借助传统技术手段实现网路安全传爆。

（2）对于大规模、复杂的爆破工程，采用孔外延时微差爆破，利用跳线技术和通过软性材料的压盖可有效提高爆破网路的可靠性。

（3）通过案例可知，借助跳线技术的孔外延时爆破网路可靠性好，设计、使用简捷且爆破效果良好，对于大型矿山爆破开采也提供了有价值的参考依据，具备较好的推广实践意义。

Claims (2)

1.一种非电导爆管起爆孔外延时分区拆除爆破网路装置，该网路装置由起爆器、足够的非电导爆管、足够的炸药包、多个连接器、多个低段位雷管和多个高段位雷管组成，其特征在于：

非电导爆管分为总线、连接线、跳线、区间线、组间线和炮孔线；

总线一端接起爆器，另一端接总线连接器后分为两路：一路通过第Ⅰ区区间线接第Ⅰ区第一个连接器的一端；另一路通过串联有低段位雷管的连接线接第Ⅱ区第一个连接器的一端；

第Ⅰ区第一个连接器再分为两路：一路接第Ⅰ区第1组组间线，第1组组间线上串联有多束低段位雷管，每个低段位雷管周围簇联多根炮孔线，每根炮孔线另一端接有高段位雷管，高段位雷管装于相应的炸药包中；另一路通过串联有低段位雷管的连接线接第Ⅰ区第二个连接器；

第Ⅰ区第二个连接器再分为两路：一路接第Ⅰ区第2组组间线，第2组组间线上串联有多束低段位雷管，每个低段位雷管周围簇联多根炮孔线，每根炮孔线另一端接有高段位雷管，高段位雷管装于相应的炸药包中；另一路通过串联有低段位雷管的连接线接第Ⅰ区第三个连接器；

之后以此类推构成第Ⅰ区多组爆破网路装置；

第Ⅱ区第一个连接器再分为两路：一路接第Ⅱ区区间线，第Ⅱ区区间线另一端接第Ⅱ区第二个连接器，第Ⅱ区第二个连接器也再分为两路：第一路接第Ⅱ区第1组组间线，第二路通过串联有低段位雷管的连接线接第Ⅱ区第三个连接器；之后各组网路与第Ⅰ区各组网路相同；

第Ⅱ区第一个连接器另一路通过串联有低段位雷管的连接线接第Ⅲ区第一个连接器，第Ⅲ区各组网路与第Ⅱ区各组网路相同；

之后以此类推构成多区爆破网路装置；

且：通过准确计算网路延时时间，在不同的区或同一区的不同组中，具有相同起爆时间点的位置之间通过连接器接有跳线。

2.根据权利要求1所述的非电导爆管起爆孔外延时分区拆除爆破网路装置，其特征在于：连接器为三通管和/或簇联装置。