CN109708543A - 偏心护壁不耦合连续装药结构及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种偏心护壁不耦合连续装药结构，包括PVC管、炸药、导爆管雷管和高波阻抗材料，其特征在于：所述PVC管包括装药管、定位管和弧形隔板，所述装药管位于定位管内腔下部，所述定位管内腔上部设置弧形隔板，所述定位管内部空间自下而上分成装药腔、空气腔和护壁腔，所述装药腔内装填炸药，所述装药管孔底端安放导爆管雷管，且导爆雷管的导爆管由空气腔引出，所述护壁腔内装填高波阻抗材料。本发明还提供了该装药结构对应的使用方法。本发明能够充分破坏被爆侧岩体，减少需要保护侧岩体的损伤，保证围岩稳定性和开挖轮廓面的平整度，克服岩体夹制作用，提高炸药能量利用率，且操作简单，工作效率高，安全性好，节约经济。

Description

偏心护壁不耦合连续装药结构及其使用方法

技术领域

本发明涉及控制爆破技术领域，具体涉及一种偏心护壁不耦合连续装药结构及其使用方法。

背景技术

在爆破作业过程中，由于炸药能量的作用，常常会对开挖轮廓线以外的围岩造成不同程度的破坏，影响邻近结构体的稳定性和完整性。周边孔控制爆破就是在设计的边界范围内进行开挖爆破时，沿着开挖轮廓钻出密集炮孔，采用不耦合装药结构，在主爆区爆破之前或之后起爆，使得爆后形成的轮廓面具有较高平整度、并能维持围岩稳定的爆破技术。

目前周边孔控制爆破技术常采用径向空气不耦合装药结构，即药卷直径小于炮孔直径，药卷周围的空气间隔能够在一定程度上降低爆轰压力，增加爆生气体存在时间，提高岩石断裂成缝的质量。但是由于实际作业中炮孔多是水平或竖向倾斜的，炸药会在重力作用下紧贴炮孔某一侧，形成偏心不耦合装药，此时炸药爆炸的能量并不是径向均匀地作用于炮孔周围岩石，靠近药卷一侧的岩体会出现过度破坏，由于药卷位置不可控，当药卷靠近需要保护侧孔壁时，会对需要保护侧岩体造成过度破坏，导致爆后形成的轮廓面平整度较差、部分围岩稳定性降低。

在光面爆破作业过程中通常使用导爆索和2号岩石炸药绑扎在竹片上进行串联装药，操作复杂，工作效率低下，有时还会因导爆索承重过大而出现导爆索破损或漏药问题，以至于传爆失败而产生盲炮，给爆破施工带来了严重的安全隐患，且导爆索单价较高，大量使用会增加爆破成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种偏心护壁不耦合连续装药结构及其使用方法，本发明能够充分破坏被爆侧岩体，减少需要保护侧岩体的损伤，保证围岩稳定性和开挖轮廓面的平整度，克服岩体夹制作用，提高炸药能量利用率，操作简单，工作效率高，安全性好，节约经济成本。

基于上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种偏心护壁不耦合连续装药结构，包括PVC管、炸药、导爆管雷管和高波阻抗材料，所述PVC管包括装药管、定位管和弧形隔板，所述装药管位于定位管内腔下部，所述定位管内腔上部设置弧形隔板，所述定位管内部空间自下而上分成装药腔、空气腔和护壁腔，所述装药腔内装填炸药，所述装药管孔底端安放导爆管雷管，且导爆雷管的导爆管由空气腔引出，所述护壁腔内装填高波阻抗材料。

优选的，所述定位管直径与炮孔直径匹配，能够将定位管卡紧在炮孔中，防止定位管在炮孔内活动导致装药管偏离预定位置。

优选的，所述装药管的直径自孔口端向孔底端递增，装药管孔底端直径D 与装药管孔口端直径d大小成比例，D:d＝1.0-1.3，由于随炮孔深度增加岩石的夹制作用会逐渐增强，采用孔口端直径小、孔底端直径大的装药管，能够克服岩体夹制作用，提高炸药能量的有效利用率。

优选的，所述弧形隔板为下凸形，高波阻抗材料在护壁腔内具有相同的下凸形表面，下凸形表面增大了反射面积，当应力波到达此下凸形表面，能够被较好地反射到被爆侧岩体上，且部分应力波会被反射到左右两侧的岩体，加强被爆侧岩体的破碎效果，并有利于形成光滑轮廓面。

优选的，所述炸药为乳化炸药或粉状炸药或铵油炸药。

优选的，所述高波阻抗材料采用高波阻抗混凝土石块，所述高波阻抗混凝土石块截面与护壁腔内部截面的形状相同，大小按比例相匹配，便于现场装填，避免高波阻抗混凝土石块卡在护壁腔内。

优选的，所述高波阻抗混凝土石块组分为硅酸盐水泥、铁砂、水和外加剂，所述硅酸盐水泥与所述铁砂以质量比1﹕1.5-5.0的比例混合均匀，所述水灰质量比0.3-0.5，所述外加剂质量为硅酸盐水泥质量的4％，所述外加剂由速凝剂与促硬剂按质量比1﹕1.2-1.5混合而成，搅拌均匀得到高波阻抗混凝土，然后将高波阻抗混凝土注入到模具当中，养护7天以后取出，这里铁砂可以增加混凝土密度和提高混凝土纵波传播速度，硅酸盐水泥制备的常规混凝土密度为2500kg·m^-3、波速为3500m·s^-1，含有铁砂的高波阻抗混凝土的密度为3500-4600kg·m^-3，波速为3900-4200m·s^-1，高波阻抗混凝土的波阻抗(密度×波速)为常规混凝土的 1.56-2.21倍，外加剂可以促使混凝土在短时间内固结并具有一定强度，减少养护时间，使得养护7天的高波阻抗混凝土与养护14天的混凝土具有相同强度。

优选的，所述模具包括上模板和下模板，上模板和下模板结合处均设有螺孔，螺孔内安装螺栓用于连接上模板和下模板。

偏心护壁不耦合连续装药结构的使用方法，步骤如下：

1)将硅酸盐水泥、铁砂、水和外加剂按比例混合，搅拌均匀得到高波阻抗混凝土，然后将高波阻抗混凝土注入到模具当中，养护7天以后取出；

2)选择具有合适D:d比值的装药管，在装药腔内连续装填炸药，并使用棍棒在装药管孔底端对炸药进行挤压使之适应装药管的不同直径；

3)在装药管孔底端安放导爆管雷管，将导爆管雷管的导爆管从装药管与弧形隔板之间的空气腔引出，再将制备好的高波阻抗混凝土石块装填入护壁腔内；

4)将装药管对准被爆侧孔壁，然后将整个装药结构送入周边孔炮孔内，引出导爆管，并对孔口进行堵塞；

5)将各周边孔引出的导爆管簇联在一起，主爆区起爆之后进行齐发爆破。

本发明的有益效果是：

1)本发明采用偏心装药结构，利用偏心不耦合装药的偏心破坏效应，爆破作业时将装药管对准被爆侧孔壁，此时被爆侧孔壁的初始冲击压力远高于需要保护侧孔壁，这样能够充分破坏被爆侧岩体并减少需要保护侧岩体的损伤，保证围岩稳定性和开挖轮廓面的平整度。

2)本发明采用直径自孔口端向孔底端递增的装药管，使得炸药量从孔口端向孔底端也逐渐增大，由于随炮孔深度增加岩石的夹制作用会逐渐增强，这种直径渐变的装药管，能够克服岩体夹制作用，提高炸药能量利用率。

3)本发明采用高波阻抗混凝土作为护壁材料，炸药起爆产生的冲击波从空气传播到高波阻抗混凝土，在空气和混凝土交界面上将发生应力波反射和透射，高波阻抗混凝土能够增大反射应力波，反射应力波可以进一步破坏被爆侧岩体，提高炸药能量利用率，且混凝土能够作为缓冲层减小作用于需要保护侧孔壁的爆炸载荷，从而减少需要保护侧岩体的损伤。

4)本发明采用连续装药结构，装药底部用导爆管进行激发起爆，代替了传统导爆索串联药卷的方式，操作简单，工作效率高，避免使用价格昂贵的导爆索，可以节约经济成本，且导爆管由装药管与弧形隔板之间的空气腔引出，空气腔内环境良好，可以避免导爆管受潮、弯折和破损，降低盲炮产生概率，安全性能好。

附图说明

图1为本发明提出的一种偏心护壁不耦合连续装药结构示意图；

图2为本发明所述PVC管示意图；

图3为本发明提出的一种偏心护壁不耦合连续装药结构纵向剖面图；

图4为本发明所述模具示意图；

图中：1、PVC管，1-1、装药管，1-2、定位管，1-3、弧形隔板，101、装药腔，102、空气腔，103、护壁腔，2、炸药，3、导爆管雷管，4、导爆管，5、高波阻抗材料，6、模具，6-1、上模板，6-2、下模板，6-3、螺孔，6-4、螺栓。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，并不是全部的实施例。

所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

实施例1：在周边孔控制爆破中，

参照图1-4，一种偏心护壁不耦合连续装药结构，包括PVC管1、炸药2、导爆管雷管3和高波阻抗材料5，所述PVC管1包括装药管1-1、定位管1-2和弧形隔板1-3，所述装药管1-1位于定位管1-2内腔下部，所述定位管1-2内腔上部设置弧形隔板1-3，装药管1-1和弧形隔板1-3沿PVC管1轴线方向设置且长度与PVC管1相适应，所述定位管1-2内部空间自下而上分成装药腔101、空气腔102和护壁腔103，所述装药腔101内装填炸药2，炸药2优选为2号岩石炸药，所述装药管1-1孔底端安放导爆管雷管3，导爆管雷管3上的导爆管4由空气腔102引出，所述护壁腔103内装填高波阻抗材料5。

所述定位管1-2直径与炮孔直径匹配，能够将定位管1-2卡紧在炮孔中，防止定位管1-2在炮孔内活动导致装药管1-1偏离预定位置。

所述装药管1-1的直径自孔口端向孔底端逐渐增大，装药管1-1孔底端直径 D与装药管1-1孔口端直径d大小成比例，D:d＝1.0，由于随炮孔深度增加岩石的夹制作用会逐渐增强，采用孔口端直径小、孔底端直径大的装药管1-1，能够克服岩体夹制作用，提高炸药能量的有效利用率。

所述弧形隔板1-3为下凸形，高波阻抗材料5在护壁腔103内具有相同的下凸形表面，下凸形表面可以增大反射面积，当应力波到达此下凸形表面，能够被较好地反射到被爆侧岩体上，且部分应力波会被反射到左右两侧的岩体，加强被爆侧岩体的破碎效果，并有利于形成光滑轮廓面。

所述炸药2为乳化炸药。

所述高波阻抗材料5采用高波阻抗混凝土石块，所述高波阻抗混凝土石块截面与护壁腔103内部截面的形状相同，大小按0.9﹕1的比例相匹配，便于现场装填，避免高波阻抗混凝土石块卡在护壁腔103内。

所述高波阻抗混凝土石块组分为硅酸盐水泥、铁砂、水和外加剂，所述硅酸盐水泥与所述铁砂以质量比1﹕1.5的比例混合均匀，所述水灰质量比0.3，所述外加剂质量为硅酸盐水泥质量的4％，所述外加剂由速凝剂与促硬剂按质量比1 ﹕1.2合而成，速凝剂优选为74型速凝剂，促硬剂优选为K型促硬剂，搅拌均匀得到高波阻抗混凝土，然后将高波阻抗混凝土注入到模具6当中，养护7天以后取出，这里铁砂可以增加混凝土密度和提高混凝土纵波传播速度，外加剂可以促使混凝土在短时间内固结并具有一定强度，减少养护时间。

所述模具包括上模板6-1和下模板6-2，上模板6-1和下模板6-2结合处均设有螺孔6-3，螺孔6-3内安装螺栓6-4用于连接上模板6-1和下模板6-2。

对于偏心护壁不耦合连续装药结构在周边孔控制爆破中的使用方法，参照图 1-4，步骤如下：

1)将硅酸盐水泥、铁砂、水和外加剂按比例混合，搅拌均匀得到高波阻抗混凝土，然后将高波阻抗混凝土注入到模具6当中，养护7天以后取出，得到高波阻抗混凝土石块；

2)选择具有合适D:d比值的装药管1-1，在装药腔101内连续装填炸药2，并使用棍棒在装药管1-1孔底端对炸药2进行挤压使之适应装药管1-1的不同直径；

3)在装药管1-1孔底端安放导爆管雷管3，将导爆管雷管3的导爆管4从装药管1-1与弧形隔板1-3之间的空气腔102引出，再将制备好的高波阻抗混凝土石块装填入护壁腔103内；

4)将装药管1-1对准被爆侧孔壁，然后将整个装药结构送入周边孔炮孔内，引出导爆管4，并对孔口进行堵塞；

5)将各周边孔引出的导爆管4簇联在一起，主爆区起爆之后进行齐发爆破。

实施例2：

偏心护壁不耦合连续装药结构同实施例1，不同的方法步骤如下：

装药管的直径自孔口端向孔底端递增，装药管孔底端直径D与装药管孔口端直径d大小成比例，D:d＝1.3。

所述炸药为乳化炸药。

高波阻抗混凝土石块组分为硅酸盐水泥、铁砂、水和外加剂，所述硅酸盐水泥与所述铁砂以质量比1﹕5.0的比例混合均匀，所述水灰质量比0.5，所述外加剂质量为硅酸盐水泥质量的4％，所述外加剂由速凝剂与促硬剂按质量比1﹕1.5 混合而成，搅拌均匀得到高波阻抗混凝土，然后将高波阻抗混凝土注入到模具当中，养护7天以后取出。

实施例3

装药管的直径自孔口端向孔底端递增，装药管孔底端直径D与装药管孔口端直径d大小成比例，D:d＝1.2。

所述炸药为粉状炸药。

所述高波阻抗混凝土石块组分为硅酸盐水泥、铁砂、水和外加剂，所述硅酸盐水泥与所述铁砂以质量比1﹕3.0的比例混合均匀，所述水灰质量比0.4，所述外加剂质量为硅酸盐水泥质量的4％，所述外加剂由速凝剂与促硬剂按质量比1 ﹕1.3混合而成，搅拌均匀得到高波阻抗混凝土，然后将高波阻抗混凝土注入到模具当中，养护7天以后取出。

实施例4：

所述装药管的直径自孔口端向孔底端递增，装药管孔底端直径D与装药管孔口端直径d大小成比例，D:d＝1.1。

所述炸药为铵油炸药。

高波阻抗混凝土石块组分为硅酸盐水泥、铁砂、水和外加剂，所述硅酸盐水泥与所述铁砂以质量比1﹕4.5的比例混合均匀，所述水灰质量比0.385，所述外加剂质量为硅酸盐水泥质量的4％，所述外加剂由速凝剂与促硬剂按质量比1﹕ 1.292混合而成，搅拌均匀得到高波阻抗混凝土，然后将高波阻抗混凝土注入到模具当中，养护7天以后取出。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不仅局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种偏心护壁不耦合连续装药结构，包括PVC管、炸药、导爆管雷管和高波阻抗材料，其特征在于：所述PVC管包括装药管、定位管和弧形隔板，所述装药管位于定位管内腔下部，所述定位管内腔上部设置弧形隔板，所述定位管内部空间自下而上分成装药腔、空气腔和护壁腔，所述装药腔内装填炸药，所述装药管孔底端安放导爆管雷管，且导爆雷管的导爆管由空气腔引出，所述护壁腔内装填高波阻抗材料。

2.如权利要求1所述的偏心护壁不耦合连续装药结构，其特征在于：所述定位管直径与炮孔直径匹配。

3.如权利要求1所述的偏心护壁不耦合连续装药结构，其特征在于：所述装药管的直径自孔口端向孔底端递增，装药管孔底端直径D与装药管孔口端直径d大小成比例，D:d＝1.0-1.3。

4.如权利要求1所述的偏心护壁不耦合连续装药结构，其特征在于：所述弧形隔板为下凸形。

5.如权利要求1所述的偏心护壁不耦合连续装药结构，其特征在于：所述炸药为乳化炸药或粉状炸药或铵油炸药。

6.如权利要求1所述的偏心护壁不耦合连续装药结构，其特征在于：所述高波阻抗材料为高波阻抗混凝土石块，所述高波阻抗混凝土石块截面与护壁腔内部截面的形状相同，大小按比例相匹配。

7.如权利要求6所述的偏心护壁不耦合连续装药结构，其特征在于：所述高波阻抗混凝土石块组分为硅酸盐水泥、铁砂、水和外加剂，所述硅酸盐水泥与所述铁砂以质量比1﹕1.5-5.0的比例混合均匀，所述水灰质量比0.3-0.5，所述外加剂质量为硅酸盐水泥质量的4％，所述外加剂由速凝剂与促硬剂按质量比1﹕1.2-1.5混合而成，搅拌均匀得到高波阻抗混凝土，然后将高波阻抗混凝土注入到模具当中，养护7天以后取出。

8.如权利要求7所述的偏心护壁不耦合连续装药结构，其特征在于：所述模具包括上模板和下模板，上模板和下模板结合处均设有螺孔并螺栓链接。

9.如权利要求1所述的偏心护壁不耦合连续装药结构的使用方法，其特征在于：所述方法应用于周边孔控制爆破中，步骤如下：

1)将硅酸盐水泥、铁砂、水和外加剂按比例混合，搅拌均匀得到高波阻抗混凝土，然后将高波阻抗混凝土注入到模具当中，养护7天以后取出；

2)选择具有合适D:d比值的装药管，在装药腔内连续装填炸药，并使用棍棒在装药管孔底端对炸药进行挤压使之适应装药管的不同直径；

3)在装药管孔底端安放导爆管雷管，将导爆管雷管的导爆管从装药管与弧形隔板之间的空气腔引出，再将制备好的高波阻抗混凝土石块装填入护壁腔内；

4)将装药管对准被爆侧孔壁，然后将整个装药结构送入周边孔炮孔内，引出导爆管，并对孔口进行堵塞；

5)将各周边孔引出的导爆管簇联在一起，主爆区起爆之后进行齐发爆破。

10.如权利要求1所述的偏心护壁不耦合连续装药结构在周边孔控制爆破领域内的应用。