CN111366047B - 一种低温聚能爆破方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种低温聚能爆破方法，包括：(1)向待爆破部位的岩石表面喷洒液氮；(2)采用低温聚能爆破装置进行爆破；(3)利用液氮降温作用使炸高支撑架浸水处结冰将低温聚能爆破装置固定在岩石上；(4)自加药孔向装药筒及楔形罩组成的空腔内装填炸药；(5)将起爆雷管自加药孔中伸入半球形聚能腔内，其伸入端顶在楔形罩顶部的棱线处；(6)起爆。本发明采用液氮对大块岩石进行预处理，采用低温聚能爆破装置对岩石进行二次破碎，解决了常规钻爆方法效率低下、作业危险性高等问题，可省去钻孔作业环节，提高了二次爆破的破碎效率，并能够有效控制破碎形态。

Description

一种低温聚能爆破方法
技术领域
本发明涉及露天聚能爆破技术领域，尤其涉及一种低温聚能爆破方法。
背景技术
我国的矿山开采及工程建设过程中，二次破碎问题极大地影响了生产效率。在一些作业环境复杂的现场，采用常规破碎方法往往会表现出一些弊端，使得二次破碎的难度增大、工作效率低下、作业危险性增加。
例如，对于爆破工程的二次爆破作业，使用手持风钻或机械破碎的方法显得费时费力。在抢险救灾中，采用机械破碎的方法往往需要持续数日，严重拖慢抢险施工进度。在建筑工程后期平整道路时，因有大量的大块岩石需要处理，为提高施工速度而选择钻孔爆破的方法，但往往存在飞溅的石块打坏玻璃及外墙装饰的现象。
针对以上现象，为快速破除各类大块岩石，很有必要采用一种从外部作业、高效且安全的定向控制劈裂技术。在各类建设工程及自然灾害中出现的各种大块岩石及危石，利用该技术可以迅速破碎，且能够有效降低爆破危害效应，是一种代替机械破碎或钻孔爆破的较好方式，在各类特殊环境区域均可以安全、高效地使用。
发明内容
本发明提供了一种低温聚能爆破方法，采用液氮对大块岩石进行预处理，采用低温聚能爆破装置对岩石进行二次破碎，解决了常规钻爆方法效率低下、作业危险性高等问题，可省去钻孔作业环节，提高了二次爆破的破碎效率，并能够有效控制破碎形态。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种低温聚能爆破方法，包括如下步骤：
(1)根据实际生产要求及岩石的节理走向，向待爆破部位的岩石表面喷洒液氮，使岩体迅速降温；
(2)采用低温聚能爆破装置进行爆破；所述低温聚能爆破装置由炸高支撑架、装药筒及楔形罩组成，装药筒为圆筒，水平放置的装药筒下部沿轴向设通长的开口，开口处嵌装楔形罩；楔形罩具有向装药筒中心突出的楔形结构；装药筒的顶部中心处设加药孔，装药筒的内壁设加固层；楔形罩的底部向两侧下部延伸形成炸高支撑架；
(3)待岩石表面液氮气化后，将低温聚能爆破装置安装在岩石上的设定位置；安装前，先将炸高支撑架浸水，利用液氮降温作用使浸水处结冰从而将低温聚能爆破装置固定在岩石上；
(4)自加药孔向装药筒及楔形罩组成的空腔内装填炸药，该空腔为半球形聚能腔；装药后将半球形聚能腔的两端封闭；楔形罩及炸高支撑架下方的空间形成三角形聚能穴；
(5)将起爆雷管自加药孔中伸入半球形聚能腔内，其伸入端顶在楔形罩顶部的棱线处；
(6)起爆。
所述步骤(2)中，根据岩石的形态确定楔形罩的顶角角度。
所述装药筒采用PVC材料制作；装药筒的半径为80～120mm，长度为400～600mm，壁厚为5～7mm。
所述加药孔外侧固设一段加药管，加药管采用PVC管制作；加药管的直径为40～60mm，高为25～35mm。
所述加固层由厚度为1.5～3mm的铁皮制成。
所述楔形罩由紫铜制成；楔形罩的壁厚为1.5～2.5mm；顶角为45°～90°。
所述炸高支撑架的高度为30～50mm。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)针对一些大块岩石不能够按照预期块度大小进行劈裂，甚至是劈裂不完全的现象，本发明利用岩石的脆性拉裂性质来实现大块岩石的二次破碎，先对大块岩石进行喷液氮预处理，液氮气化吸热降温，因岩石是不良导热体，当温度急剧变化时岩石表面会形成裂隙，因此更有利于大块岩石的二次破碎，可大幅提高作业效率；
(2)本发明所述低温聚能爆破装置结构简单，材料来源广泛，制作成本低廉，现场制作、使用、携带方便，容易操作，并可用于各类大块岩石的破碎处理；
(3)本发明解决了常规钻爆方法效率低下、作业危险性高等问题，可省去钻孔作业环节，提高了二次爆破破碎效率，并能够有效控制破碎形态。
附图说明
图1是本发明所述低温聚能爆破装置的立体结构示意图。
图2是本发明所述低温聚能爆破装置的主视剖面图(安装炸药及起爆雷管后)。
图3是本发明所述低温聚能爆破装置的侧视图。
图中：1.装药筒2.炸高支撑架3.楔形罩4.加固层5.加药管6.半球形聚能腔7.三角形聚能穴8.起爆雷管9.炸药
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
本发明所述一种低温聚能爆破方法，包括如下步骤：
(1)根据实际生产要求及岩石的节理走向，向待爆破部位的岩石表面喷洒液氮，使岩体迅速降温；
(2)采用低温聚能爆破装置进行爆破；如图1-图3所示，所述低温聚能爆破装置由炸高支撑架2、装药筒1及楔形罩3组成，装药筒1为圆筒，水平放置的装药筒1下部沿轴向设通长的开口，开口处嵌装楔形罩3；楔形罩3具有向装药筒1中心突出的楔形结构；装药筒1的顶部中心处设加药孔，装药筒1的内壁设加固层4；楔形罩3的底部向两侧下部延伸形成炸高支撑架2；
(3)待岩石表面液氮气化后，将低温聚能爆破装置安装在岩石上的设定位置；安装前，先将炸高支撑架2浸水，利用液氮降温作用使浸水处结冰从而将低温聚能爆破装置固定在岩石上；
(4)如图2所示，自加药孔向装药筒1及楔形罩3组成的空腔内装填炸药，该空腔为半球形聚能腔6；装药后将半球形聚能腔6的两端封闭；楔形罩3及炸高支撑架2下方的空间形成三角形聚能穴7；
(5)将起爆雷管8自加药孔中伸入半球形聚能腔6内，其伸入端顶在楔形罩3顶部的棱线处；
(6)起爆。
所述步骤(2)中，根据岩石的形态确定楔形罩3的顶角角度。
所述装药筒1采用PVC材料制作；装药筒1的半径为80～120mm，长度为400～600mm，壁厚为5～7mm。
所述加药孔外侧固设一段加药管5，加药管5采用PVC管制作；加药管5的直径为40～60mm，高为25～35mm。
所述加固层4由厚度为1.5～3mm的铁皮制成。
所述楔形罩3由紫铜制成；楔形罩3的壁厚为1.5～2.5mm；顶角为45°～90°。
所述炸高支撑架2的高度为30～50mm。
本发明所述低温聚能爆破装置制作时，先根据大块岩石的形态选择适宜的楔形罩3顶角角度，并制作楔形罩3；然后根据楔形罩3制作装药筒1，使装药筒1的开口刚好与楔形罩3的两端贴合，然后其胶水粘贴牢固。
装药筒1与楔形罩3固定前，先将加药孔钻好；然后用PVC管或其他硬质薄壁管制成加药管5，在装药筒1与楔形罩3固定后，将加药管5粘贴于加药孔外侧。
在现场制作时，加固层4采用铁皮制作，然后用铁丝固定在半球形聚能腔6的内壁上即可。装药后，半球形聚能腔6的两端可采用铁皮通过胶水固定后封闭。
向岩石表面喷洒液氮的目的是使岩体迅速降温，改变其力学性质，使岩体表面出现裂隙，内部裂隙增大。
加药孔同时也是雷管安装孔，起爆雷管8自加药孔处向下伸入半球形聚能腔6中，直至抵在楔形罩3的顶部棱线处，在此处起爆最有利于增大射流的速度。
以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。
【实施例1】
本实施例中，爆破目标为大块千枚岩，普氏坚固系数为10，形状不规则，最大直径为2.5m。选择高爆速奥克托今炸药作为装填炸药，装药密度相对固定。炸药密度1.902～1.905g/cm3，爆热5673kJ/Kg，装药密度为ρc＝1.89g/cm3时，爆速9110m/s。
爆破过程如下：
1)按照大块千枚岩的45°节理倾角走向喷洒液氮，使千枚岩体迅速降温，改变其力学性质，使千枚岩体表面出现裂隙，且内部裂隙增大；
2)选择顶角为60°的楔形罩；
3)炸高支撑架浸水后，将低温聚能爆破装置放置在设定位置，利用液氮降温作用使炸高支撑架在浸水处结冰后与大块千枚岩固定；
4)自加药孔向半球形聚能腔内加入适量的奥克托今炸药；
5)安装起爆雷管(电雷管)于楔形罩顶部棱线中心处起爆。
【实施例2】
本实施例中，爆破目标为大块混合岩，普氏坚固系数为10～14，形状不规则，最大直径为1.5m。选择高爆速奥克托今炸药作为装填炸药，装药密度相对固定。炸药密度1.902～1.905g/cm3，爆热5673kJ/Kg，装药密度为ρc＝1.89g/cm3时，爆速9110m/s。
爆破过程如下：
1)按照大块千枚岩的60°节理倾角走向喷洒液氮，使千枚岩体迅速降温，改变其力学性质，使千枚岩体表面出现裂隙，且内部裂隙增大；
2)选择顶角为60°的楔形罩；
3)炸高支撑架浸水后，将低温聚能爆破装置放置在设定位置，利用液氮降温作用使炸高支撑架在浸水处结冰后与大块千枚岩固定；
4)自加药孔向半球形聚能腔内加入适量的奥克托今炸药；
5)安装起爆雷管(电雷管)于楔形罩顶部棱线中心处起爆。
【实施例3】
本实施例中，爆破目标为大块混合岩，普氏坚固系数为8～10，形状不规则，最大直径为1.5m，选择高爆速奥克托今炸药作为装填炸药，装药密度相对固定。炸药密度1.902～1.905g/cm3，爆热5673kJ/Kg，装药密度为ρc＝1.89g/cm3时，爆速9110m/s。
爆破过程如下：
1)按照大块千枚岩的30°节理倾角走向喷洒液氮，使千枚岩体迅速降温，改变其力学性质，使千枚岩体表面出现裂隙，且内部裂隙增大；
2)选择顶角为90°的楔形罩；
3)炸高支撑架浸水后，将低温聚能爆破装置放置在设定位置，利用液氮降温作用使炸高支撑架在浸水处结冰后与大块千枚岩固定；
4)自加药孔向半球形聚能腔内加入适量的奥克托今炸药；
5)安装起爆雷管(电雷管)于楔形罩顶部棱线中心处起爆。
【实施例4】
本实施例中，爆破目标为大块千枚岩，普氏坚固系数为10，形状规则，最大直径为3m。选择高爆速奥克托今炸药作为装填炸药，装药密度相对固定。炸药密度1.902～1.905g/cm3，爆热5673kJ/Kg，装药密度为ρc＝1.89g/cm3时，爆速9110m/s。
爆破过程如下：
1)按照大块千枚岩的30°节理倾角走向喷洒液氮，使千枚岩体迅速降温，改变其力学性质，使千枚岩体表面出现裂隙，且内部裂隙增大；
2)选择顶角为60°的楔形罩；
3)炸高支撑架浸水后，将低温聚能爆破装置放置在设定位置，利用液氮降温作用使炸高支撑架在浸水处结冰后与大块千枚岩固定；
4)自加药孔向半球形聚能腔内加入适量的奥克托今炸药；
5)安装起爆雷管(电雷管)于楔形罩顶部棱线中心处起爆。
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 (1)

1.一种低温聚能爆破方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)根据实际生产要求及岩石的节理走向，向待爆破部位的岩石表面喷洒液氮，使岩体迅速降温；
(2)采用低温聚能爆破装置进行爆破；所述低温聚能爆破装置由炸高支撑架、装药筒及楔形罩组成，装药筒为圆筒，水平放置的装药筒下部沿轴向设通长的开口，开口处嵌装楔形罩；楔形罩具有向装药筒中心突出的楔形结构；装药筒的顶部中心处设加药孔，装药筒的内壁设加固层；楔形罩的底部向两侧下部延伸形成炸高支撑架；
(3)待岩石表面液氮气化后，将低温聚能爆破装置安装在岩石上的设定位置；安装前，先将炸高支撑架浸水，利用液氮降温作用使浸水处结冰从而将低温聚能爆破装置固定在岩石上；
(4)自加药孔向装药筒及楔形罩组成的空腔内装填炸药，该空腔为半球形聚能腔；装药后将半球形聚能腔的两端封闭；楔形罩及炸高支撑架下方的空间形成三角形聚能穴；
(5)将起爆雷管自加药孔中伸入半球形聚能腔内，其伸入端顶在楔形罩顶部的棱线处；
(6)起爆；
所述低温聚能爆破装置制作时，先根据大块岩石的形态选择适宜的楔形罩顶角角度，并制作楔形罩；然后根据楔形罩制作装药筒，使装药筒的开口刚好与楔形罩的两端贴合，然后其胶水粘贴牢固；
装药筒与楔形罩固定前，先将加药孔钻好；然后用PVC管或其他硬质薄壁管制成加药管，在装药筒与楔形罩固定后，将加药管粘贴于加药孔外侧；
在现场制作时，加固层采用铁皮制作，然后用铁丝固定在半球形聚能腔的内壁上即可；装药后，半球形聚能腔的两端可采用铁皮通过胶水固定后封闭；
向岩石表面喷洒液氮的目的是使岩体迅速降温，改变其力学性质，使岩体表面出现裂隙，内部裂隙增大；
加药孔同时也是雷管安装孔，起爆雷管自加药孔处向下伸入半球形聚能腔中，直至抵在楔形罩的顶部棱线处，在此处起爆最有利于增大射流的速度。
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