CN111089518B

CN111089518B - 基于数码电子雷管的小孔间距爆破用起爆装置及安装方法

Info

Publication number: CN111089518B
Application number: CN201911308012.XA
Authority: CN
Inventors: 陈明; 朱子晗; 卢文波; 严鹏
Original assignee: Wuhan University WHU
Current assignee: Wuhan University WHU
Priority date: 2019-12-18
Filing date: 2019-12-18
Publication date: 2021-11-26
Anticipated expiration: 2039-12-18
Also published as: CN111089518A

Abstract

本发明公开了一种基于数码电子雷管的小孔间距爆破用起爆装置，包括减振壳体、炸药和数码电子雷管，所述减振壳体上端开口，下端封闭；减振壳体的内腔填充炸药，减振壳体的内壁设有与炸药接触的导爆索；所述数码电子雷管埋设于炸药内，且数码电子雷管的脚线引出减振壳体外。本发明还公开了一种基于数码电子雷管的小孔间距爆破用起爆装置的安装方法。本发明的有益效果为：本发明所述起爆装置采用柔性材料制成减振壳体，可有效降低爆炸冲击作用，并提高数码电子雷管准爆性，且施工成本低，操作简便，爆破效率高。

Description

基于数码电子雷管的小孔间距爆破用起爆装置及安装方法

技术领域

本发明涉及爆破工程技术领域，具体涉及一种基于数码电子雷管的小孔间距爆破用起爆装置及安装方法。

背景技术

爆破技术被广泛应用于交通、矿山、水利水电工程、城市建筑工程等工程建设领域，所采用的爆破形式多种多样，其中钻孔爆破法由于对岩层地质条件适应性强，开挖成本低，操作灵活等优点在实际工程中应用广泛。

据测定，在露天矿山爆破中，采用深孔爆破方式，在总装药相同的条件下，微差爆破的振动速度比齐发爆破的振动速度平均降低40％～60％，这样大大降低了爆破冲击波对周围环境的危害。采用数码电子雷管实现微差控制爆破，具有高计时精度、高稳定性及高安全性等诸多优点，已成为微差爆破中不可或缺的一部分，尤其是高精度毫秒级间的计时，可达到预期控制不同段别雷管间毫秒延迟的目的。

除了高精度的要求外，由数码电子雷管构成的爆破网路在进行微差计时爆破时，已爆破的数码电子雷管在爆炸瞬间都会对邻近未爆破的数码电子雷管产生强烈的爆炸冲击和冲压。根据测量，在距离爆破数码电子雷管爆炸点20cm处，产生的振动加速度高达几万到几十万g的冲击加速度，压力可以达到30～70MPa。爆炸冲击波会直接影响数码电子雷管的计时控制，严重时会导致数码电子雷管产生振晕现象，发生拒爆，这样不仅影响整个系统的爆破效果，还会对现场未起爆的雷管清理带来巨大的安全隐患。

在隧洞爆破开挖等小孔间距爆破施工中，常规方法是减小钻爆循环掘进进尺，减小单次爆破的装药量，所谓“放小炮”，以降低爆破振动，缓慢通过振动敏感区；然而，使用这种方法会增加施工工期，使工期较紧的工程陷入困境。使用数码电子雷管可实现微差爆破，延期精度误差极小(1～100ms)，并根据孔网参数可灵活调整延期时间，通过错峰减振机理设计有效降低爆破振动。但是，在小孔间距爆破中，相邻段别的振动速度可相互接近、叠加，在起到干扰减振的同时，周围岩体对其振动响应出现选择放大的几率也增加；同时有可能出现雷管振晕现象，造成拒爆。

针对上述问题有很多新思维，但在降低爆炸冲击作用、提高雷管准爆性的同时难以兼顾操作简便、经济实用等。如专利号为CN 108413821 A的“基于电子数码雷管的首波抑制爆破施工方法”，应用数码电子雷管精确延时逐孔起爆，孔间错相减振，利用减振孔与首个掏槽孔振动波的相消干涉，降低保护对象振速峰值。使用该施工方法需进行单孔试验，确定单孔地震波周期，从而才可以确定数码电子雷管最优延时时间，并在施工中需要采集爆破振动速度时程，增大施工难度，操作复杂，效率低，耗时长。因此，寻求一种在小孔间距爆破中降低爆炸冲击作用明显、准爆性高且经济高效的爆破装置及方法。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有技术的不足，提供一种爆炸冲击小、爆破率高、经济实用的基于数码电子雷管的小孔间距爆破用起爆装置及安装方法。

本发明采用的技术方案为：一种基于数码电子雷管的小孔间距爆破用起爆装置，包括减振壳体、炸药和数码电子雷管，所述减振壳体上端开口，下端封闭；减振壳体的内腔填充炸药，减振壳体的内壁设有与炸药接触的导爆索；所述数码电子雷管埋设于炸药内，且数码电子雷管的脚线引出减振壳体外。

按上述方案，所述减振壳体包括由柔性材料制成的筒状结构，以及支撑结构，所述支撑结构设有多组，周向均匀间隔嵌置于筒状结构内；所述支撑结构的下端固定网兜，网兜封闭筒状结构的下端口，构成减振壳体的封闭端。

按上述方案，所述柔性材料为海绵质材料或发泡材料。

按上述方案，筒状结构的外径比炮孔大0～5mm。

按上述方案，筒状结构上部预留用于引出数码电子雷管脚线的缝隙。

按上述方案，所述支撑结构为硬质细管，采用非金属材料制成。

本发明还提供了一种基于数码电子雷管的小孔间距爆破用起爆装置安装方法，包括以下步骤：

S1、根据爆破要求，在设计位置钻设多个炮孔；

S2、根据炮孔直径及药卷直径设计如上所述起爆装置：

S3、根据爆破设计，在炮孔的底部填充乳化炸药，再将所述起爆装置设于乳化炸药上且保证所述起爆装置位于设计的起爆位置；

S4、在所述起爆装置上部的炮孔内继续填装乳化炸药，再采用炮泥堵塞炮孔，并捣实；

S5、设置所述起爆装置的数码电子雷管延时，相邻炮孔内的数码电子雷管之间的延时设置为大于误差值0.5～5ms。

按上述方案，在步骤二中，选择合适尺寸的减振壳体，先将炸药装入减振壳体的内腔，待炸药装至距减振壳体顶部1cm处时，贴紧筒状结构内侧插入导爆索，接着在炸药内插入数码电子雷管，并将数码电子雷管的脚线从减振壳体预留的缝隙中引出；最后将炸药充填满减振壳体的内腔。

本发明的有益效果为：

1、本发明所述起爆装置采用柔性材料制成减振壳体，可有效降低爆炸冲击作用，并提高数码电子雷管准爆性，且施工成本低，操作简便，爆破效率高；

2、在隧道掏槽爆破或其他小孔间距爆破中，将相邻两个数码电子雷管之间延时设置为大于误差值0.5～5ms，可以有效降低相邻炮孔爆炸冲击波峰值的叠加，降低爆炸冲击作用，提高雷管的准爆性；

3、采用较柔软且可压缩性好材料制成的筒状结构易于装药和放入炮孔，同时可以很好地贴合炮孔；

4、筒状减振装置内的导爆索可以确保整体起爆。

附图说明

图1为本发明一个具体实施例的横剖面图。

图2为本实施例的纵剖面图。

图3为本实施例的安装示意图。

其中：1、起爆装置；11、柔性包裹；12、支撑结构；13、炸药；14、导爆索；15、缝隙；16、网兜；17、数码电子雷管；2、乳化炸药；3、炮泥；4、脚线。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步地描述。

如图1～2所示的一种基于数码电子雷管的小孔间距爆破用起爆装置，包括减振壳体、炸药13和数码电子雷管17，所述减振壳体上端开口，下端封闭；减振壳体的内腔填充炸药13，减振壳体的内壁设有与炸药13接触的导爆索14；所述数码电子雷管17埋设于炸药13(也为乳化炸药)内，且数码电子雷管17的脚线4引出减振壳体外。本发明所述起爆装置1适用于炮孔孔距小于1m的情况，主要用于隧洞的掏槽爆破中。

优选地，所述减振壳体包括由柔性材料制成的筒状结构11，以及若干支撑结构12；支撑结构12周向均匀间隔嵌置于筒状结构11内；所述支撑结构12的下端固定网兜16，网兜16封闭筒状结构11的下端口，构成减振壳体的封闭端。

本发明中，所述柔性材料为海绵质材料或发泡材料，可压缩性能较好。

本发明中，筒状结构11的外径比炮孔大0～5mm，筒状结构11的内径为18～32mm，长度为8～10cm，厚度为5～10mm；筒状结构11上部预留缝隙15，用于引出数码电子雷管17的脚线4。所述网兜16采用使用薄塑料网或薄帆布网制成，固定所述筒状结构11内的炸药13，不让其下滑。

优选地，所述支撑结构12为硬质细管，采用非金属材料制成；硬质细管可为硬质PVC管或木质材料管。

本发明中，所述硬质细管的直径为2～3mm，长度与筒状结构11一致；所述支撑结构12有四组，周向间隔设于筒状结构11内。

一种基于数码电子雷管的小孔间距爆破用起爆装置安装方法，包括以下步骤：

S1、根据爆破要求，在设计位置钻设多个炮孔；本实施例中，相邻两个炮孔之间的间距为80cm，钻孔倾角为90°，炮孔深度为8.8m，炮孔直径为40mm，药卷直径为32mm；

S2、根据炮孔直径及药卷直径设计所述起爆装置1：选择合适尺寸的减振壳体，先将炸药13装入减振壳体的内腔，待炸药13装至距顶部1cm处时，贴紧筒状结构11内侧插入导爆索14，接着在炸药13内插入数码电子雷管17，并将数码电子雷管17的脚线4从减振壳体预留的缝隙15中引出；最后将炸药13充填满减振壳体的内腔；本实施例中，筒状结构11的外径为42mm，内径为30mm，长度为10cm；硬质细管为PVC细管，其直径为2mm，长度为10cm；

S3、根据爆破设计，在炮孔的底部填充乳化炸药2，再将所述起爆装置1设于乳化炸药2上且保证所述起爆装置1位于设计的起爆位置，如图3所示；

S4、在所述起爆装置1上部的炮孔内继续填装乳化炸药2，再采用炮泥3堵塞炮孔，并捣实；数码电子雷管17的脚线4引出炮孔；本实施例中，炮孔堵塞长度为3m；

S5、设置数码电子雷管17延时，相邻炮孔内的数码电子雷管17之间的延时设置为大于误差值0.5～5ms，以降低邻近炮孔爆炸冲击波峰值的叠加，避免出现雷管振晕现象；本实施例中，相邻炮孔内的数码电子雷管17之间的延时设置为大于误差值1ms。

本发明所述起爆装置1中的筒状结构11采用海绵质材料或发泡材料制成，参考王礼立《应力波基础》中应力波在不同介质中的透反射相关公式：

上式中，

以上各式中，σ为应力波的应力，Pa；υ为应力波的波速，m/s；下标I、R和T分别表示入射波扰动、反射波扰动和透射波扰动的有关各量；ρ₀C₀为介质的波阻抗；n为两种介质的波阻抗比值，F和T分别为反射系数和透射系数，它们完全由两种介质的波阻抗比值n确定。

当爆炸冲击波传入筒状结构11的柔性材料时，此时n＞1，则F＜0，反射应力扰动和入射应力扰动异号，透射扰动的应力幅值弱于入射扰动，利用应力波在不同介质中的传播规律，柔性包裹11可以起到很好的缓冲作用，避免数码电子雷管出现“振晕”现象，提高数码电子雷管的准爆性。

最后说明，以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims

1.一种基于数码电子雷管的小孔间距爆破用起爆装置，其特征在于，包括减振壳体、炸药和数码电子雷管，所述减振壳体上端开口，下端封闭；减振壳体的内腔填充炸药，减振壳体的内壁设有与炸药接触的导爆索；所述数码电子雷管埋设于炸药内，且数码电子雷管的脚线引出减振壳体外；所述减振壳体包括由柔性材料制成的筒状结构，以及支撑结构，所述支撑结构设有多组，周向均匀间隔嵌置于筒状结构内；所述支撑结构的下端固定网兜，网兜封闭筒状结构的下端口，构成减振壳体的封闭端；所述柔性材料为海绵质材料或发泡材料；所述支撑结构采用非金属材料制成。

2.如权利要求 1 所述的基于数码电子雷管的小孔间距爆破用起爆装置，其特征在于，筒状结构的外径比炮孔大 0~5mm。

3.如权利要求 1 所述的基于数码电子雷管的小孔间距爆破用起爆装置，其特征在于，筒状结构上部预留用于引出数码电子雷管脚线的缝隙。

4.如权利要求 1所述的基于数码电子雷管的小孔间距爆破用起爆装置，其特征在于，所述支撑结构为硬质细管，采用非金属材料制成。

5.一种基于数码电子雷管的小孔间距爆破用起爆装置安装方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、根据爆破要求，在设计位置钻设多个炮孔；

S2、根据炮孔直径及药卷直径设计权利要求 2所述起爆装置：

S5、设置所述起爆装置的数码电子雷管延时，相邻炮孔内的数码电子雷管之间的延时设置为大于误差值 0.5~5ms。

6.如权利要求 5所述的基于数码电子雷管的小孔间距爆破用起爆装置安装方法，其特征在于，在S2中，选择合适尺寸的减振壳体，先将炸药装入减振壳体的内腔，待炸药装至距减振壳体顶部 1cm 处时，贴紧筒状结构内侧插入导爆索，接着在炸药内插入数码电子雷管，并将数码电子雷管的脚线从减振壳体预留的缝隙中引出；最后将炸药充填满减振壳体的内腔。