CN109115064B - 大孔径高效静态爆破辅助定向装置及其静态爆破施工方法 - Google Patents

Abstract

大孔径高效静态爆破辅助定向装置，包括第一半圆管、第二半圆管、导向隔板和锥形堵头，导向隔板设置在第一半圆管和第二半圆管内部且导向隔板的两侧边缘分别伸入到第一半圆管与第二半圆管之间的竖向连接缝内，导向隔板下端与第一半圆管下端齐平，锥形堵头塞到第一半圆管和第二半圆管的上端口内。本发明还公开了大孔径高效静态爆破辅助定向装置的静态爆破施工方法。本发明利用静态破碎剂膨胀压力在半圆形钢管和带刃钢板产生的应力集中效应，起到爆破导向作用；单孔一次装药量大，膨胀压力大，破碎能力提高，胀裂时间大大缩短，破碎效率显著提高；同时有效解决了静态破碎剂喷孔现象，安全性好，操作简单，实用性强，能够重复使用，适用范围广。

Description

大孔径高效静态爆破辅助定向装置及其静态爆破施工方法

技术领域

本发明属土木工程技术领域，具体涉及一种大孔径高效静态爆破辅助定向装置及其静态爆破施工方法。

背景技术

静态破碎剂（Soundless Cracking Agent，SCA）与炸药、高能燃烧剂等在材料组成与物化性能上有本质的区别。炸药、高能燃烧剂爆破是通过气体膨胀，而在瞬间产生成千上百个大气压和2000 ～5000 ℃高温，致使周圆介质遭受强烈的破坏。而无声破碎剂是水泥类的膨胀胶凝材料，它与水反应，形成固相体积倍增的结晶，这一结晶的生成会对孔壁施加膨胀应压力静态破碎剂膨胀压力一般为30-40 MPa，而即使是坚硬岩石，其抗拉强度一般小于10 MPa，均能达到破碎的目的。由于SCA的水化反应继续进行，膨胀应力不断增长，使得被破碎物的裂缝宽度和深度不断扩展，致使脆性物体发生崩裂破碎。静态破碎剂能够在无振动、无飞石、无噪声和无毒气污染的“四无”条件下进行破碎或切割岩石、混凝土构造物，而且破碎物体时，不会损坏周围物体。此外，静态破碎剂的储存、使用都相当的简单，通过简单的培训，都能安全、简易地进行操作。

在实际使用静态破碎剂爆破时，人们希望降尽可能地降低胀裂时间，提高施工效率；同时，大理石、花岗岩等贵重石材荒料的开采，烟囱、水塔、高层大楼等大型建筑物，结构、基础中的柱、梁、板、墙体等的定向控制爆破需要爆破裂缝沿着某一个方向定向扩展。研究表明，低钻孔直径越大，装入的破碎剂量越大，产生的膨胀压力也越大，胀裂所需的时间也越短。然而当钻孔直径大于50 mm时，SCA水化会产生大量水蒸气，导致孔内的破碎剂喷出，发生喷孔现象，所以要进行大孔径（50 mm以上）静态破碎时，必须对装药孔口加以覆盖封堵。同时，通常条件下静态破碎剂裂纹沿着最小抵抗线方向扩展，若要使静态破碎剂的爆破裂缝沿着人们预定的方向扩展，必须要采用特定的辅助导向装置。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种结构简单、便于操作、安全可靠、能够重复使用的大孔径高效静态爆破辅助定向装置及其静态爆破施工方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：大孔径高效静态爆破辅助定向装置，包括第一半圆管、第二半圆管、导向隔板和锥形堵头，第一半圆管、第二半圆管和导向隔板均沿竖向方向设置，第一半圆管和第二半圆管的结构相同且左右对称设置，导向隔板的宽度大于第一半圆管的内径，导向隔板设置在第一半圆管和第二半圆管内部且导向隔板的两侧边缘分别伸入到第一半圆管与第二半圆管之间的竖向连接缝内，导向隔板的长度小于第一半圆管的长度，导向隔板下端与第一半圆管下端齐平，锥形堵头呈下细上粗的圆台型结构，第一半圆管和第二半圆管之间形成的内孔的孔径大于锥形堵头的下端面的直径且小于锥形堵头的上端面的直径，锥形堵头塞到第一半圆管和第二半圆管的上端口内。

第一半圆管上端部外圈固定设置有第一半圆法兰盘，第二半圆管上端部外圈固定设置有第二半圆法兰盘。

导向隔板的横截面呈中间厚、前后两端尖锐的结构，且外轮廓线由中间向前后两侧曲线过渡。

大孔径高效静态爆破辅助定向装置的静态爆破施工方法，包括以下步骤，

（1）在岩石或混凝土上沿欲裂方向划上一条直线段，在直线段上均匀开凿一排钻孔，每个钻孔的中心均位于该直线段上，钻孔的直径稍大于第一半圆管和第二半圆管的外径，第一半圆管和第二半圆管的下端面与钻孔的孔底接触；

（2）将第一半圆管和第二半圆管放到钻孔内，第一半圆法兰盘和第二半圆法兰盘留在钻孔的外部，第一半圆管与第二半圆管之间的竖向连接缝均朝向直线段；

（3）将导向隔板放入到第一半圆管和第二半圆管内，导向隔板前后两侧边分别伸入到第一半圆管与第二半圆管之间的竖向连接缝内，导向隔板将第一半圆管和第二半圆管内部隔开为两个半圆腔体；

（4）将按0.25~0.35之间的某一个水灰比调配好的静态破碎剂灌入到第一半圆管和第二半圆管内的两个半圆腔体内，静态破碎剂的灌入高度与导向隔板的上端面保持一致；

（5）将锥形堵头塞入到第一半圆管和第二半圆管上端口内，并使用锤子砸锥形堵头的上端面，使锥形堵头塞紧封堵孔口；

（6）静态破碎剂在第一半圆管和第二半圆管内部产生反应并通过竖向连接缝向外膨胀，直到一排钻孔沿着直线段方向形成一条贯穿的长裂缝后，取出辅助定向装置。

在静态破碎剂反应膨胀过程中，第一半圆管和第二半圆管也会随着钻孔的扩大向外膨胀，因此每隔一段时间，使用锤子锤砸锥形堵头，使锥形堵头始终保持塞紧的状态。

采用上述技术方案，本发明具有以下有益效果：

1、第一半圆管和第二半圆管的直径和长度分别由钻孔的直径和深度决定，第一半圆法兰盘和第二半圆法兰盘不仅起到限定第一半圆管和第二半圆管放入钻孔内的位置，而且起到在塞入锥形堵头时增强第一半圆管和第二半圆管强度、防止变形的作用。

2、导向隔板的宽度与钻孔直径相同，导向隔板、第一半圆管和第二半圆管的下端面接触孔底，上端距孔口的距离为40~60 mm，导向隔板的横截面呈中间厚、前后两端尖锐的结构，且外轮廓线由中间向前后两侧曲线过渡，这样可以起到导向静态破碎剂反应膨胀方向顺着竖向裂缝的方向向外膨胀。

3、锥形堵头的长度为60 mm左右，其锥度和直径应该与第一半圆管和第二半圆管的内径配套，锥形堵头应楔入第一半圆管和第二半圆管内40~50 mm，保证封口效果，防治发射么好静态破碎剂喷孔现象。

综上所述，本发明利用静态破碎剂膨胀压力在半圆形钢管和带刃钢板产生的应力集中效应，起到爆破导向作用；特别适用于孔径为50 mm以上的大钻孔进行静态破碎剂破岩，单孔一次装药量大，膨胀压力大，破碎能力提高，胀裂时间大大缩短，破碎效率显著提高；同时有效解决了静态破碎剂喷孔现象，安全性好，操作简单，实用性强，能够重复使用，适用范围广。

附图说明

图1是本发明的立体结构示意图；

图2是取下锥形堵头后大孔径高效静态爆破辅助定向装置的俯视平面结构示意图；

图3是本发明在岩石或混凝土中进行静态爆破的布置图。

具体实施方式

如图1、图2和图3所示，本发明的大孔径高效静态爆破辅助定向装置，包括第一半圆管1、第二半圆管2、导向隔板3和锥形堵头4，第一半圆管1、第二半圆管2和导向隔板3均沿竖向方向（垂直于预爆破方向）设置，第一半圆管1和第二半圆管2的结构相同且左右对称设置，导向隔板3的宽度大于第一半圆管1的内径且等于钻孔的直径，导向隔板3设置在第一半圆管1和第二半圆管2内部且导向隔板3的两侧边缘分别伸入到第一半圆管1与第二半圆管2之间的竖向连接缝内，导向隔板3的长度小于第一半圆管1的长度，导向隔板3下端与第一半圆管1下端齐平，锥形堵头4呈下细上粗的圆台型结构，第一半圆管1和第二半圆管2之间形成的内孔的孔径大于锥形堵头4的下端面的直径且小于锥形堵头4的上端面的直径，锥形堵头4塞到第一半圆管1和第二半圆管2的上端口内。

第一半圆管1上端部外圈固定设置有第一半圆法兰盘5，第二半圆管2上端部外圈固定设置有第二半圆法兰盘6。

导向隔板3的横截面呈中间厚、前后两端尖锐的结构，且外轮廓线由中间向前后两侧曲线过渡。

大孔径高效静态爆破辅助定向装置的静态爆破施工方法，包括以下步骤：

（1）在岩石或混凝土7上沿欲裂方向划上一条直线段8，在直线段8上均匀开凿一排钻孔，钻孔的直径大于50mm，每个钻孔的中心均位于该直线段8上，钻孔的直径稍大于第一半圆管1和第二半圆管2的外径，第一半圆管1和第二半圆管2的下端面与钻孔的孔底接触；

（2）将第一半圆管1和第二半圆管2放到钻孔内，第一半圆法兰盘5和第二半圆法兰盘6留在钻孔的外部，第一半圆管1与第二半圆管2之间的竖向连接缝均朝向直线段8；

（3）将导向隔板3放入到第一半圆管1和第二半圆管2内，导向隔板3前后两侧边分别伸入到第一半圆管1与第二半圆管2之间的竖向连接缝内，导向隔板3将第一半圆管1和第二半圆管2内部隔开为两个半圆腔体；

（4）将按0.25~0.35之间的某一个水灰比调配好的静态破碎剂灌入到第一半圆管1和第二半圆管2内的两个半圆腔体内，静态破碎剂的灌入高度与导向隔板3的上端面保持一致；

（5）将锥形堵头4塞入到第一半圆管1和第二半圆管2上端口内，并使用锤子砸锥形堵头4的上端面，使锥形堵头4塞紧封堵孔口；

（6）静态破碎剂在第一半圆管1和第二半圆管2内部产生反应并通过竖向连接缝向外膨胀，直到一排钻孔沿着直线段8方向形成一条贯穿的长裂缝后，取出辅助定向装置。

在静态破碎剂反应膨胀过程中，第一半圆管1和第二半圆管2也会随着钻孔的扩大向外膨胀，因此每隔一段时间，使用锤子锤砸锥形堵头4，使锥形堵头4始终保持塞紧的状态。

本实施例并非对本发明的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (2)

1.大孔径高效静态爆破辅助定向装置的静态爆破施工方法，其特征在于：所述的大孔径高效静态爆破辅助定向装置包括第一半圆管、第二半圆管、导向隔板和锥形堵头，第一半圆管、第二半圆管和导向隔板均沿竖向方向设置，第一半圆管和第二半圆管的结构相同且左右对称设置，导向隔板的宽度大于第一半圆管的内径，导向隔板设置在第一半圆管和第二半圆管内部且导向隔板的两侧边缘分别伸入到第一半圆管与第二半圆管之间的竖向连接缝内，导向隔板的长度小于第一半圆管的长度，导向隔板下端与第一半圆管下端齐平，锥形堵头呈下细上粗的圆台型结构，第一半圆管和第二半圆管之间形成的内孔的孔径大于锥形堵头的下端面的直径且小于锥形堵头的上端面的直径，锥形堵头塞到第一半圆管和第二半圆管的上端口内；

第一半圆管上端部外圈固定设置有第一半圆法兰盘，第二半圆管上端部外圈固定设置有第二半圆法兰盘；

导向隔板的横截面呈中间厚、前后两端尖锐的结构，且外轮廓线由中间向前后两侧曲线过渡；

所述的静态爆破施工方法包括以下步骤：

（1）在岩石或混凝土上沿欲裂方向划上一条直线段，在直线段上均匀开凿一排钻孔，每个钻孔的中心均位于该直线段上，钻孔的直径稍大于第一半圆管和第二半圆管的外径，第一半圆管和第二半圆管的下端面与钻孔的孔底接触；

（2）将第一半圆管和第二半圆管放到钻孔内，第一半圆法兰盘和第二半圆法兰盘留在钻孔的外部，第一半圆管与第二半圆管之间的竖向连接缝均朝向直线段；

（3）将导向隔板放入到第一半圆管和第二半圆管内，导向隔板前后两侧边分别伸入到第一半圆管与第二半圆管之间的竖向连接缝内，导向隔板将第一半圆管和第二半圆管内部隔开为两个半圆腔体；

（4）将按0.25~0.35之间的某一个水灰比调配好的静态破碎剂灌入到第一半圆管和第二半圆管内的两个半圆腔体内，静态破碎剂的灌入高度与导向隔板的上端面保持一致；

（5）将锥形堵头塞入到第一半圆管和第二半圆管上端口内，并使用锤子砸锥形堵头的上端面，使锥形堵头塞紧封堵孔口；

（6）静态破碎剂在第一半圆管和第二半圆管内部产生反应并通过竖向连接缝向外膨胀，直到一排钻孔沿着直线段方向形成一条贯穿的长裂缝后，取出辅助定向装置。

2.根据权利要求1所述的静态爆破施工方法，其特征在于：在静态破碎剂反应膨胀过程中，第一半圆管和第二半圆管也会随着钻孔的扩大向外膨胀，因此每隔一段时间，使用锤子锤砸锥形堵头，使锥形堵头始终保持塞紧的状态。