CN107687799A - 一种降低爆破根底的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种降低爆破根底的装置，涉及工程爆破领域，包括：从上至下依次设置的承压座，钢钎，导向底座，以及填充于承压座、导向底座与钢钎之间的空隙的轻质隔层。本发明利用作用于承压座顶面的爆破荷载推动承压座与钢钎，钢钎经导向底座上的导向孔口作用于临近爆破孔底的侧壁上，从而实现钢钎在爆破孔底水平凿岩形成裂纹，以利于爆破荷载进一步破碎孔底岩体，防止产生爆破根底，提高开挖岩基面的平整度。本发明不仅能够解决传统岩基爆破开挖残留根底的问题，使开挖出的岩基面更加平整，减少甚至免去后期人工撬挖工作量，而且装置结构简单、便于操作、成本较低、施工效率高。本发明适用于水利水电工程中建基面、边坡马道保护层的爆破开挖。

Description

一种降低爆破根底的装置

技术领域

本发明属于工程爆破技术领域，特别涉及一种降低爆破根底的装置，适用于水利水电工程中建基面、边坡马道保护层的爆破开挖。

背景技术

水利水电工程中建基面、马道保护层爆破开挖的效果直接影响到水利水电工程的质量、进度和效益。水平建基面爆破开挖的质量要求较高，开挖允许超挖20cm、欠挖10cm，并且紧邻水平建基面爆破开挖应使水平建基面岩体不致产生大量爆破裂隙，以及不使节理裂隙面、层面等弱面明显恶化，并不损害岩体的完整性。

现有的建基面爆破开挖技术在一定程度上能够较好地满足开挖质量要求，但都或多或少存在一些难以解决的问题。传统的“层层剥皮”式的保护层开挖方法对预留保护层采用手风钻钻孔，浅孔爆破分层开挖，并留0.2m的岩体人工撬挖，这种方法重复工程量大、工期长、费用高，并且质量也不理想。水平预裂或水平光面爆破能够取得较好的开挖效果，但是由于水平孔钻孔效率很低，施工强度往往难以满足要求。近年来多采用的孔底设柔性垫层的小梯段孔间顺序起爆法，由于柔性垫层材料对爆破冲击波的缓冲作用有限，孔底损伤较大，开挖出的建基面起伏差较大，从而导致人工撬挖量较大。传统的带凹形空穴的孔底聚能爆破以及目前应用效果较好的孔底球形消能聚能钻爆方法虽然能够取得较好的开挖效果，且对孔底岩体损伤控制较好，但是在较完整的岩体中炮孔孔间依然残留有部分岩体，岩基不够平整。如何控制建基面、边坡马道保护层的开挖效果，使得爆破开挖岩基平整、起伏差小、根底少，提高爆破作业的效率仍是目前亟待解决的问题。

发明内容

本发明针对水利水电工程建基面和马道保护层爆破开挖技术中存在的不足，设计了一种降低爆破根底的装置，本装置工艺简单、制作成本低，可以比较完整地破碎炮孔孔间或炮孔与临空面间的岩体，达到保证建基面、马道保护层爆破开挖质量，使得爆破开挖岩基平整、起伏差小、根底少，提高爆破作业效率的目的。

本发明提供一种降低爆破根底的装置，包括从上至下依次设置的承压座，钢钎，导向底座，以及填充于承压座、导向底座与钢钎之间的空隙的轻质隔层；

承压座由上部的圆柱体和下部的圆台组成；承压座的圆柱体的直径d1为0.8～0.9倍的炮孔直径D，承压座的圆台侧壁上留有绕圆台中心轴均匀分布的偶数个凹槽，凹槽个数至少4个；

所述钢钎上端约束于承压座的圆台凹槽中，下端约束于导向底座上的导向孔口中；钢钎为扁平长方体钢钎，其下端为楔形，钢钎长度L=1～1.5D，钢钎设置为对称的至少2对；

所述导向底座由上部的侧壁和下部的圆柱体底盘组成；导向底座的侧壁与圆柱体底盘结合处有与钢钎位置相应的导向孔口，导向孔口尺寸略大于钢钎的横断面尺寸；导向底座的侧壁形状为薄壁圆筒，外径与圆柱体底盘直径相同；导向底座的圆柱体底盘直径d2=d1=0.8～0.9D；

所述承压座、钢钎和导向底座采用硬质合金材料制备，所述轻质隔层采用轻质易压缩材料制备；

所述承压座的圆柱体和圆台一体成型；导向底座的侧壁和圆柱体底盘一体成型。

作为优选，所述承压座的圆柱体高度h1=0.2～0.3d1；承压座的圆台侧壁上留有等间距的4～12个凹槽，凹槽位置距离圆台顶面小于0.2d1；凹槽尺寸略大于钢钎的断面尺寸；

所述钢钎厚a=5～10mm，宽b=5～15mm；钢钎设置为对称的2～6对；

所述导向底座顶部与承压座圆柱体下底面的距离Δ=0.5～0.9L；导向底座的侧壁高度h2=Δ=0.5～0.9L，壁厚δ=5～10mm；导向底座的圆柱体底盘高度h3=h1=0.2～0.3d。

作为优选，所述承压座的圆台为反弧圆台。

作为优选，反弧圆台母线为1/4圆弧，反弧圆台母线的半径r=0.3～0.4d1。

作为优选，所述轻质隔层采用PVC塑料、橡胶或聚苯乙烯泡沫板制备。

本发明的工作原理在于：炮孔中的药包被引爆后，炮孔中向炮孔孔底方向传播的爆炸冲击波作用于孔底的承压座顶面上，推动承压座及钢钎向下运动，快速压缩轻质隔层，由于轻质隔层强度远小于承压座的强度从而被压缩，钢钎经导向底座上的导向孔口作用于临近爆破孔底的侧壁上，从而实现钢钎在爆破孔底水平凿岩形成裂纹，以利于爆破荷载进一步破碎孔底岩体，防止产生爆破根底，提高开挖岩基面的平整度。本发明中轻质隔层的作用：1、使装置成为一个整体；2、装置放入爆破孔底时，可防止岩块等杂物掉入装置空隙中。

与现有的建基面爆破开挖技术相比，本发明一种降低爆破根底的装置的优点是：

1、钢钎在孔底水平凿岩形成裂纹，以利于爆破荷载进一步破碎孔底岩体，防止产生爆破根底，提高开挖岩基面的平整度。

2、开挖出的建基面起伏很小，根底少，减少甚至免去了后期人工撬挖工作量。

3、本发明成本低廉，操作快捷方便，可直接置于施工现场钻设的爆破孔孔底，成本较低。

附图说明

图1为本发明实施例的空间剖面结构示意图；

图2为本发明实施例的钢钎结构示意图；

图3为本发明实施例的承压座结构示意图；

图4为本发明实施例的导向底座结构示意图。

图中，1-承压座、11-圆柱体、12-圆台、13-凹槽；2-钢钎；3-轻质隔层；4-导向底座、41-侧壁、42-圆柱体底盘、43-导向孔口。

具体实施方式

下面结合附图1-4和具体实施例对本发明作进一步介绍。

一种降低爆破根底的装置，包括从上至下依次设置的承压座1，钢钎2，导向底座4，以及填充于承压座1、导向底座4与钢钎2之间的空隙的轻质隔层3；

承压座1由上部的圆柱体11和下部的圆台12组成；承压座1的圆柱体11的直径d1为0.8～0.9倍的炮孔直径D，承压座1的圆台侧壁上留有绕圆台中心轴均匀分布的偶数个凹槽13，凹槽个数至少4个；

所述钢钎2上端约束于承压座1的圆台凹槽中，下端约束于导向底座4上的导向孔口中；钢钎2为扁平长方体钢钎，其下端为楔形，钢钎2长度L=1～1.5D，钢钎2设置为对称的至少2对；

所述导向底座4由上部的侧壁41和下部的圆柱体底盘42组成；导向底座4的侧壁41与圆柱体底盘42结合处有与钢钎2位置相应的导向孔口43，导向孔口尺寸略大于钢钎2的横断面尺寸；导向底座4的侧壁形状为薄壁圆筒，外径与圆柱体底盘42直径相同；导向底座4的圆柱体底盘42直径d2=d1=0.8～0.9D；

所述承压座1、钢钎2和导向底座4采用硬质合金材料制备，所述轻质隔层3采用轻质易压缩材料制备；

所述承压座1的圆柱体11和圆台12一体成型；导向底座4的侧壁41和圆柱体底盘42一体成型。

所述承压座1的圆柱体11高度h1=0.2～0.3d1；承压座1的圆台侧壁上留有等间距的4～12个凹槽，凹槽位置距离圆台顶面小于0.2d1；凹槽尺寸略大于钢钎2的断面尺寸；

所述钢钎2厚a=5～10mm，宽b=5～15mm；钢钎2设置为对称的2～6对；

所述导向底座4顶部与承压座1的圆柱体11下底面的距离Δ=0.5～0.9L；导向底座4的侧壁高度h2=Δ=0.5～0.9L，壁厚δ=5～10mm；导向底座4的圆柱体底盘42高度h3=h1=0.2～0.3d。

所述承压座1的圆台为反弧圆台。

所述反弧圆台母线为1/4圆弧，反弧圆台母线的半径r=0.3～0.4d1。

所述轻质隔层3采用PVC塑料、橡胶或聚苯乙烯泡沫板制备。

采用本发明一种降低爆破根底的装置的具体实施步骤如下：

步骤1，钻设爆破孔。

首先对炮孔区域进行人工清理，并用高压风管吹面，场地找平后，对炮孔进行逐孔放样。根据放样位置严格按照钻孔施工要求进行炮孔钻设。本次实施炮孔孔径90mm，炮孔深8.5m，炮孔超深0.5m，堵塞段长2.0m，炮孔间距为3.0m。

步骤2，铺设缓冲层。

炮孔钻设完成后，在个炮孔孔底均匀铺设缓冲层。缓冲层厚度为10～20cm。

步骤3，将钢钎破岩装置即上述降低爆破根底的装置置于缓冲层上。

根据炮孔尺寸制作好合适的钢钎破岩装置，采用尼龙绳将钢钎破岩装置捆绑系紧，通过尼龙绳将钢钎破岩装置缓缓牵引进入炮孔，并将其安置在缓冲层上。

步骤4，装药及起爆。

炸药选用乳化炸药，药卷直径为70mm，装药段长度为6m。装药完成后，采用粘土或沙袋对炮孔进行堵塞。炮孔堵塞完毕后，确认安全即可通过雷管引爆炮孔中的炸药。

步骤5，爆破效果检测

爆破后进行爆破孔底起伏差检测。采用钢卷尺量测试验区爆后残埂高差，用水平绳在残埂最高点牵引一条水平线，量测水平线至残埂最低点的高差。此外，还需进行爆破振动及损伤检测。

Claims (5)

1.一种降低爆破根底的装置，其特征在于：

包括从上至下依次设置的承压座，钢钎，导向底座，以及填充于承压座、导向底座与钢钎之间的空隙的轻质隔层；

承压座由上部的圆柱体和下部的圆台组成；承压座的圆柱体的直径d1为0.8～0.9倍的炮孔直径D，承压座的圆台侧壁上留有绕圆台中心轴均匀分布的偶数个凹槽，凹槽个数至少4个；

所述钢钎上端约束于承压座的圆台凹槽中，下端约束于导向底座上的导向孔口中；钢钎为扁平长方体钢钎，其下端为楔形，钢钎长度L＝1～1.5D，钢钎设置为对称的至少2对；

所述导向底座由上部的侧壁和下部的圆柱体底盘组成；导向底座的侧壁与圆柱体底盘结合处有与钢钎位置相应的导向孔口，导向孔口尺寸略大于钢钎的横断面尺寸；导向底座的侧壁形状为薄壁圆筒，外径与圆柱体底盘直径相同；导向底座的圆柱体底盘直径d2＝d1＝0.8～0.9D；

所述承压座、钢钎和导向底座采用硬质合金材料制备，所述轻质隔层采用轻质易压缩材料制备；

所述承压座的圆柱体和圆台一体成型；导向底座的侧壁和圆柱体底盘一体成型。

2.根据权利要求1所述的降低爆破根底的装置，其特征在于：

所述承压座的圆柱体高度h1＝0.2～0.3d1；承压座的圆台侧壁上留有等间距的4～12个凹槽，凹槽位置距离圆台顶面小于0.2d1；凹槽尺寸略大于钢钎的断面尺寸；

所述钢钎厚a＝5～10mm，宽b＝5～15mm；钢钎设置为对称的2～6对；

所述导向底座顶部与承压座圆柱体下底面的距离Δ＝0.5～0.9L；导向底座的侧壁高度h2＝Δ＝0.5～0.9L，壁厚δ＝5～10mm；导向底座的圆柱体底盘高度h3＝h1＝0.2～0.3d。

3.根据权利要求2所述的降低爆破根底的装置，其特征在于：

所述承压座的圆台为反弧圆台。

4.根据权利要求3所述的降低爆破根底的装置，其特征在于：

反弧圆台母线为1/4圆弧，反弧圆台母线的半径r＝0.3～0.4d1。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的降低爆破根底的装置，其特征在于：

所述轻质隔层采用PVC塑料、橡胶或聚苯乙烯泡沫板制备。