CN109708546A - 一种复合型装药结构的爆破切割装置及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复合型装药结构的爆破切割装置及施工方法，由聚能爆破管、尾部连接器、炸药、导爆索和反向起爆药卷组成，聚能爆破管包括带喇叭形凹槽的炸药药槽和外扣药槽盖，管内装填炸药和安装导爆索，管尾部同反向起爆药卷可通过尾部连接器连接，由此形成爆破切割装置，爆破切割装置在爆破孔内用定位块固定。聚能爆破管上的喇叭形凹槽，喇叭形凹槽的装药结构较锥角形凹槽装药结构能产生更高的射流速度，对岩体的切割能力更强。聚能爆破管分为普通型和加强型，普通型聚能爆破管的凹槽为开口，加强型聚能爆破管的凹槽槽口封闭，在凹槽内形成聚能腔，一方面可以增强结构的刚度，另一方面，往聚能腔内注入水后，爆破时将产生高压射流水形成水刀，可以增强对岩体的切割能力，产生的水雾也可以起到降尘的作用。

Description

一种复合型装药结构的爆破切割装置及施工方法

技术领域

本发明涉及一种岩石隧道或岩石边坡光面爆破装药结构的应用领域，具体来讲是一种复合型装药结构的爆破切割装置及施工方法。

背景技术

光面爆破是通过正确选择爆破参数、装药结构、起爆网络和合理的施工方法，达到爆破临空面平整规则，轮廓线符合设计要求的一种控制爆破技术。光面爆破的基本原理是控制炸药的爆破作用，使猛度做功形式更多地转化为爆力做功形式，降低炸药爆炸的初始冲量，从而减少对炮眼眼壁岩体的破坏，并控制爆破裂缝沿预计方向发展。

聚能光面爆破是利用门罗效应（也称聚能效应），将带凹槽的装药结构引爆后，在凹槽轴线上会出现一股汇聚的、速度和压强都很高的爆炸产物流（也称射流），在一定的范围内使炸药爆炸释放出来的化学能集中起来，达到定向切割岩体的爆破技术。

在开挖岩石隧道或岩石边坡时，采用光面爆破有利于减少隧道围岩和边坡坡体的爆破扰动，利于结构稳定。目前常见的光面爆破装药结构主要是借助传爆线的间隔装药结构和带凹槽的装药结构，后者较前者具有光面爆破孔距（周边眼）更大、孔内炸药分布更均匀、传爆和岩石定向切割爆破效果更好等优点。而带凹槽的装药结构中，目前主要采用带锥角形凹槽的装药结构，在固定装药量时，其相对于带喇叭形凹槽的装药结构所产生的射流速度要小得多，因此在提高光面爆破能效方面仍有空间。

发明内容

因此，为了解决上述不足，本发明在此提供一种复合型装药结构的爆破切割装置及施工方法；通过改善炸药的装药结构提高聚能效果，从而提高切割岩体的能力。本发明适用于各种软、硬岩地层的隧道和边坡开挖的光面爆破，也可应用于岩石预裂爆破。

本发明是这样实现的，构造一种复合型装药结构的爆破切割装置，其特征在于：由聚能爆破管、尾部连接器、炸药、导爆索和反向起爆药卷组成，聚能爆破管包括带喇叭形凹槽的炸药药槽和外扣药槽盖，管内装填炸药和安装导爆索，管尾部同反向起爆药卷可通过尾部连接器连接，由此形成爆破切割装置，爆破切割装置在爆破孔内用定位块固定。

根据本发明所述一种复合型装药结构的爆破切割装置，其特征在于：其中聚能爆破管采用PVC材料制作，用于瓦斯地层的聚能爆破管，应采用本身抗静电且不产生静电的PVC材料。

根据本发明所述一种复合型装药结构的爆破切割装置，其特征在于：其中聚能爆破管上的喇叭形凹槽，其尾半段为小锥角形，后半段为圆弧形的开口。

根据本发明所述一种复合型装药结构的爆破切割装置，其特征在于：加强型聚能爆破管的凹槽槽口封闭，在凹槽内形成聚能腔，一方面可以增强结构的刚度，另一方面，往聚能腔内注入水后，爆破时将产生高压射流水形成水刀，可以增强对岩体的切割能力，产生的水雾也可以起到降尘的作用。

根据本发明所述一种复合型装药结构的爆破切割装置，其特征在于：聚能爆破管的尾部连接器采用与聚能爆破管同种材料制作，尾部连接器对聚能爆破管和反向起爆炸药均成半包裹形状，并同聚能爆破管、反向起爆药卷之间用粘胶带绑扎形成整体。

根据本发明所述一种复合型装药结构的爆破切割装置，其特征在于：定位块采用EPS等泡沫材料制作，能够控制并使聚能爆破管在爆破孔中处于正确位置。一种复合型装药结构的爆破切割装置的施工方法，其特征在于，按照如下方式实施：

（1）按照上述结构制备复合型装药结构的爆破切割装置，包括以下步骤：

1）拆开聚能爆破管的外扣药槽盖，使药槽口保持向上方向；

2）切开炸药药卷包装，先将炸药按设计用量装填入药槽；

3）将导爆索嵌入炸药内，之后安装外扣药槽盖并扣紧，导爆索应伸出聚能管尾端约100～150mm；

4）制作反向起爆药卷，反向起爆药卷由炸药卷和雷管、起爆线组成，雷管安装于药卷底部，起爆线用于连接雷管和爆破孔外起爆网络；

5）将反向起爆药卷顶部切开，并与聚能爆破管尾端连接紧密，连接过程中注意使导爆索插入反向起爆药卷内；

6）安装尾部连接器，并用粘胶带将其同聚能爆破管、反向起爆药卷绑扎形成整体；

7）定位块安装在聚能爆破管上，定位块间距1.3～1.6m；

8）检查聚能爆破管的外扣药槽盖与药槽是否相互扣紧，需要时可将聚能爆破管用粘胶带按每0.5～1.0m间隔固定；

（2）在岩石隧道或岩石边坡钻孔前，应先测量放样出开挖轮廓线，再标识出各爆破孔位置；

（3）采用钻机钻孔，钻孔时控制好钻进方向，钻孔后用高压风清孔；

（4）光面爆破孔成孔后，将爆破切割装置按尾部先入的方向送入光面爆破孔，装药时使聚能爆破管的凹槽中心对准开挖轮廓线；

（5）完成装药后用炮泥堵塞孔口；

（6）在完成全部爆破孔钻孔、清孔和装药后，连接引爆网络，隧道开挖时按照掏槽眼→辅助眼→周边眼的顺序起爆，边坡开挖时按照辅助孔→光面爆破孔的顺序起爆。

根据本发明所述一种复合型装药结构的爆破切割装置的施工方法，其特征在于，采用加强型聚能爆破管制备复合型装药结构的爆破切割装置时，先对爆破管内的聚能腔内注水，注满水后将聚能腔两端用胶泥等材料封堵。

本发明具有如下优点：本发明在此提供一种复合型装药结构的爆破切割装置及施工方法，该装置由聚能爆破管、尾部连接器、炸药、导爆索和反向起爆药卷组成，聚能爆破管包括带喇叭形凹槽的炸药药槽和外扣药槽盖，管内装填炸药和安装导爆索，管尾部同反向起爆药卷可通过尾部连接器连接，由此形成爆破切割装置，爆破切割装置在爆破孔内用定位块固定。聚能爆破管上的喇叭形凹槽，其尾半段为小锥角形，后半段为圆弧形，在固定装药量，喇叭形凹槽的装药结构较锥角形凹槽装药结构能产生更高的射流速度，对岩体的切割能力更强。

聚能爆破管分为普通型和加强型，普通型聚能爆破管的凹槽为开口，加强型聚能爆破管的凹槽槽口封闭，在凹槽内形成聚能腔，一方面可以增强结构的刚度，另一方面，往聚能腔内注入水后，爆破时将产生高压射流水形成水刀，可以增强对岩体的切割能力，产生的水雾也可以起到降尘的作用。

反向起爆药卷由于从爆破孔底起爆，能增强爆炸应力波的作用，有利于岩石破碎。

本发明装置实施后有以下良好效果：与间隔装药结构的常规光面爆破相比，采用复合型装药结构的爆破切割装置及施工方法后，光面爆破孔间距可增大1倍，能减少钻孔工作量；定向爆破切割效果更好，针对不同类型的软、硬岩地层，通过适当调整装药量能有效控制超欠挖，特别是对节理裂隙发育的软岩地层效果更佳，使得开挖轮廓线平顺、整齐，光面爆破孔的半眼痕保留率提高，减少开挖对围岩和边坡坡体的扰动，也减少了对隧道围岩或岩石边坡的后续清理和填补。有利于增加工效、降低成本，降低施工安全风险。

附图说明

图1是复合型装药结构的爆破切割装置断面结构示意图（普通型聚能爆破管）；

图2是普通型聚能爆破管断面结构示意图；

图3是普通型聚能爆破管外扣药槽盖断面结构示意图；

图4是普通型聚能爆破管药槽断面结构示意图；

图5是加强型聚能爆破管断面结构示意图；

图6是加强型聚能爆破管外扣药槽盖断面结构示意图；

图7是加强型聚能爆破管药槽断面结构示意图；

图8是复合型装药结构的爆破切割装置断面结构示意图（加强型聚能爆破管）；

图9是普通型聚能爆破管用泡沫定位块的断面示意图；

图10是加强型聚能爆破管用泡沫定位块的断面示意图；

图11是普通型聚能爆破管用尾部连接器的结构示意图；

图12是图11中的Ⅰ-Ⅰ断面图；

图13是图11中的Ⅱ-Ⅱ断面图；

图14是图11中的Ⅲ-Ⅲ断面图；

图15是图11中的Ⅳ-Ⅳ断面图；

图16是加强型聚能爆破管用尾部连接器的结构示意图；

图17是图16中的Ⅴ-Ⅴ断面图；

图18是图16中的Ⅵ-Ⅵ断面图；

图19是图16中的Ⅶ-Ⅶ断面图；

图20是图16中的Ⅷ-Ⅷ断面图；

图21是爆破切割装置在光面爆破孔中的装药结构图；

图22是边坡开挖的爆破孔立面布置图；

图23是图22中的Ⅸ-Ⅸ断面图；

图24是隧道上台阶开挖的爆破孔布置图；

图25是图23和图24中的A1大样图，是采用普通型聚能爆破管的爆破切割装置在光面爆破孔中凹槽安装对应位置示意图；

图26是图23和图24中的A2大样图，是采用加强型聚能爆破管的爆破切割装置在光面爆破孔中凹槽安装对应位置示意图。

其中：炸药1，导爆索2，带喇叭形凹槽3，药槽4，外扣药槽盖5，聚能腔6，水7，复合型装药结构的爆破切割装置8，炮泥9，爆破孔10，雷管11，反向起爆药卷12，泡沫定位块13,普通型聚能爆破管的定位块13A，加强型聚能爆破管的定位块13B，尾部连接器14,普通型聚能爆破管的尾部连接器14A，加强型聚能爆破管的尾部连接器14B，起爆线15。

具体实施方式

下面将结合附图1-图26对本发明进行详细说明，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明通过改进在此提供一种复合型装药结构的爆破切割装置及施工方法，通过改善炸药的装药结构提高聚能效果，从而提高切割岩体的能力。本发明适用于各种软、硬岩地层的隧道和边坡开挖的光面爆破，也可应用于岩石预裂爆破。本发明所述复合型装药结构的爆破切割装置包括普通型和加强型两种实施方式；

如图1和图21为普通型的实施结构，由聚能爆破管、尾部连接器14、炸药1、导爆索2和反向起爆药卷12组成，聚能爆破管包括带喇叭形凹槽3的炸药药槽4和外扣药槽盖5，管内装填炸药1和安装导爆索2，管尾部同反向起爆药卷12可通过尾部连接器14连接，由此形成爆破切割装置，爆破切割装置在爆破孔内用泡沫定位块13固定。

其中聚能爆破管采用PVC材料制作，用于瓦斯地层的聚能爆破管，应采用本身抗静电且不产生静电的PVC材料。其中聚能爆破管上的喇叭形凹槽3，其尾半段为小锥角形，后半段为圆弧形。

其中聚能爆破管的尾部连接器14采用与聚能爆破管同种材料制作，尾部连接器14对聚能爆破管和反向起爆炸药均成半包裹形状，并同聚能爆破管、反向起爆药卷12之间用粘胶带绑扎形成整体。

其中定位块13采用EPS等泡沫材料制作，能够控制并使聚能爆破管在爆破孔中处于正确位置。

本专利中，聚能爆破管分为普通型和加强型，普通型聚能爆破管的凹槽3为开口，加强型聚能爆破管的凹槽3槽口封闭，在凹槽3内形成聚能腔6，一方面可以增强结构的刚度，另一方面，往聚能腔6内注入水7后，爆破时将产生高压射流水形成水刀，可以增强对岩体的切割能力，产生的水雾也可以起到降尘的作用。

一种复合型装药结构的爆破切割装置的施工方法如下：

（1）制备复合型装药结构的爆破切割装置，采用普通型聚能爆破管制备时包括以下步骤：

1）拆开聚能爆破管的外扣药槽盖，使药槽口保持向上方向；

2）切开炸药药卷包装，先将炸药按设计用量装填入药槽；

3）将导爆索嵌入炸药内，之后安装外扣药槽盖并扣紧，导爆索应伸出聚能管尾端约100～150mm；

4）制作反向起爆药卷，反向起爆药卷由炸药卷和雷管、起爆线组成，雷管安装于药卷底部，起爆线用于连接雷管和爆破孔外起爆网络；

5）将反向起爆药卷顶部切开，并与聚能爆破管尾端连接紧密，连接过程中注意使导爆索插入反向起爆药卷内；

6）安装尾部连接器，并用粘胶带将其同聚能爆破管、反向起爆药卷绑扎形成整体；

7）定位块安装在聚能爆破管上，定位块间距1.3～1.6m；

8）检查聚能爆破管的外扣药槽盖与药槽是否相互扣紧，需要时可将聚能爆破管用粘胶带按每0.5～1.0m间隔固定。

采用加强型聚能爆破管制备时，在进行上述步骤之前，先对爆破管内的聚能腔内注水，注满水后将聚能腔两端用胶泥等材料封堵。

（2）在岩石隧道或岩石边坡钻孔前，应先测量放样出开挖轮廓线，再标识出各爆破孔位置。

（3）采用钻机钻孔，钻孔时控制好钻进方向，钻孔后用高压风清孔。

（4）光面爆破孔成孔后，将爆破切割装置按尾部先入的方向送入光面爆破孔，装药时使聚能爆破管的凹槽中心对准开挖轮廓线。

（5）完成装药后用炮泥堵塞孔口。

（6）在完成全部爆破孔钻孔、清孔和装药后，连接引爆网络，隧道开挖时按照掏槽眼→辅助眼→周边眼的顺序起爆，边坡开挖时按照辅助孔→光面爆破孔的顺序起爆。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种复合型装药结构的爆破切割装置，其特征在于：由聚能爆破管、尾部连接器（14）、炸药（1）、导爆索（2）和反向起爆药卷（12）组成，聚能爆破管包括带喇叭形凹槽（3）的炸药药槽（4）和外扣药槽盖（5），管内装填炸药（1）和安装导爆索（2），管尾部同反向起爆药卷（12）可通过尾部连接器（14）连接，由此形成爆破切割装置，爆破切割装置在爆破孔内用定位块（13）固定。

2.根据权利要求1所述一种复合型装药结构的爆破切割装置，其特征在于：其中聚能爆破管采用PVC材料制作，用于瓦斯地层的聚能爆破管，应采用本身抗静电且不产生静电的PVC材料。

3.根据权利要求1所述一种复合型装药结构的爆破切割装置，其特征在于：其中聚能爆破管上的喇叭形凹槽（3），其尾半段为小锥角形，后半段为圆弧形的开口。

4.根据权利要求1所述一种复合型装药结构的爆破切割装置，其特征在于：其中加强型聚能爆破管的凹槽槽口封闭，在凹槽内形成聚能腔（6），一方面可以增强结构的刚度，另一方面，往聚能腔内注入水（7）后，爆破时将产生高压射流水形成水刀，可以增强对岩体的切割能力，产生的水雾也可以起到降尘的作用。

5.根据权利要求1所述一种复合型装药结构的爆破切割装置，其特征在于：其中聚能爆破管的尾部连接器（14）采用与聚能爆破管同种材料制作，尾部连接器（14）对聚能爆破管和反向起爆炸药均成半包裹形状，并同聚能爆破管、反向起爆药卷（12）之间用粘胶带绑扎形成整体。

6.根据权利要求1所述一种复合型装药结构的爆破切割装置，其特征在于：其中定位块（13）采用EPS等泡沫材料制作，能够控制并使聚能爆破管在爆破孔中处于正确位置。

7.一种复合型装药结构的爆破切割装置的施工方法，其特征在于，按照如下方式实施：

（1）按照上述结构制备复合型装药结构的爆破切割装置，包括以下步骤：

1）拆开聚能爆破管的外扣药槽盖（5），使药槽口保持向上方向；

2）切开炸药药卷包装，先将炸药（1）按设计用量装填入药槽（4）；

3）将导爆索（2）嵌入炸药（1）内，之后安装外扣药槽盖（5）并扣紧，导爆索应伸出聚能管尾端约100～150mm；

4）制作反向起爆药卷（12），反向起爆药卷（12）由炸药卷和雷管（11）、起爆线（15）组成，雷管（11）安装于药卷底部，起爆线（15）用于连接雷管（11）和爆破孔外起爆网络；

5）将反向起爆药卷（12）顶部切开，并与聚能爆破管尾端连接紧密，连接过程中注意使导爆索（2）插入反向起爆药卷（12）内；

6）安装尾部连接器（14），并用粘胶带将其同聚能爆破管、反向起爆药卷（12）绑扎形成整体；

7）定位块（13）安装在聚能爆破管上，定位块（13）间距1.3～1.6m；

8）检查聚能爆破管的外扣药槽盖（5）与药槽（4）是否相互扣紧，需要时可将聚能爆破管用粘胶带按每0.5～1.0m间隔固定；

（2）在岩石隧道或岩石边坡钻孔前，应先测量放样出开挖轮廓线，再标识出各爆破孔位置；

（3）采用钻机钻孔，钻孔时控制好钻进方向，钻孔后用高压风清孔；

（4）光面爆破孔成孔后，将爆破切割装置按尾部先入的方向送入光面爆破孔，装药时使聚能爆破管的凹槽（3）中心对准开挖轮廓线；

（5）完成装药后用炮泥堵塞孔口；

（6）在完成全部爆破孔钻孔、清孔和装药后，连接引爆网络，隧道开挖时按照掏槽眼→辅助眼→周边眼的顺序起爆，边坡开挖时按照辅助孔→光面爆破孔的顺序起爆。

8.根据权利要求7所述一种复合型装药结构的爆破切割装置的施工方法，其特征在于，采用加强型聚能爆破管制备复合型装药结构的爆破切割装置时，先对爆破管内的聚能腔（6）内注水（7），注满水后将聚能腔（6）两端用胶泥等材料封堵。