CN113624081A - 一种快速静态爆破装置及爆破方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种快速静态爆破装置和爆破方法，属于工程爆破技术领域，包括：封孔器和加热器。其中，封孔器包含：封口盘，拉杆和抗拔盘；封口盘用于封住爆破钻孔孔口，其主视图为倒“凸”字形状，在轴心处设有一个贯穿圆孔；拉杆，其数量为两至四根，一端与封口盘螺纹连接，另一端与抗拔盘通过螺纹连接；抗拔盘，其直径小于爆破钻孔直径，在轴心处设有一个与封口盘相同直径的贯穿圆孔；加热器包括：加热棒以及顶部的与之螺纹连接的保护套筒，保护套筒用于保护接线部位并防止漏电。本发明还提供了一种快速静态爆破方法。本方面提供的快速静态爆破装置及爆破方法，旨在解决静态爆破时高温易喷孔、低温反应慢的难题，为此类工程领域提供一种安全可靠、高效率的快速静态爆破装置和快速静态爆破方法。

Description

一种快速静态爆破装置及爆破方法

技术领域

本发明属于静态破碎技术领域，具体涉及到一种效率更高的快速静态爆破装置及快速静态爆破方法。

背景技术

所谓的静态破碎技术主要是指应用静态破碎剂进行岩石或混凝土的爆破和开挖。由于在使用静态破碎剂的施工过程中无噪声、无粉尘、无飞石、无有毒有害气体、无振动，不受法律管制等优点，在全世界许多工程中得到广泛应用。但是使用破碎剂爆破作业时，也暴露了其很多缺点，诸如：

相对于炸药等烈性爆破材料，使用破碎剂爆破时间通常在几个小时到数十个小时不等。特别是冬季温度较低时，破碎剂水化反应非常缓慢，有时甚至爆破失效。

而在夏季高温施工时，静态破碎剂得以快速水化而在短时间内释放大量的热量，使得其浆体温度快速升到100℃以上，进而导致破碎剂浆体中的水分快速汽化，并在孔内积聚而形成较高的蒸汽压，非常容易造成喷孔，同样致使施工失败。

解决“高温易喷孔、低温反应慢”这一对矛盾已是困扰工程界多年的难题。显然，温度是制约这一难题的关键因素。但是目前，大多数技术只围绕单一问题进行解决，即要么解决高温易喷孔问题，要么解决低温反应慢的问题。

例如，采取封孔措施。大多采用在爆破钻孔孔口的有限深度处来布置封孔装置，诸如：有的采用顶针的点摩擦方式、楔形体的面摩擦方式来增加摩擦阻力防喷孔的技术；有的采用在孔口下方一定深度处掏孔，再在孔口加装封口装置的方式进行防喷孔；有的采用在孔口使用低温措施，降低破碎剂水化产生的热量，以此防止喷孔发生；有的采用孔内孔外、上下一体封堵的方式进行防喷孔。

在提高破碎剂水化温度方面，有的采用向孔内破碎剂注入热水的方法来加速开裂的技术；有的设计了采用套管加热方法来提高破碎速度的装置；有的采用在孔内释放燃烧剂加温措施。

目前，虽然有人提出了两个问题同时解决的技术方案，但其存在加热过程不可控，封孔效果差，易发生封孔装置被孔内高压蒸汽顶出或顶飞的安全问题。因此，其成果难以推广和应用。

综上所述，并结合多次的静态爆破施工经验发现，封孔只是防止喷孔的一个安全措施，但是不能改变环境温度对破碎剂水化反应速度制约问题；同样，只加热不封孔，喷孔几率大增，而加热时封孔效果差，同样也会导致喷孔。

因此，一并解决破碎剂喷孔和控制其水化反应速度的问题是本专利重点研究目标。

本发明专利提供一种新的快速静态爆破装置与快速静态爆破方法，可以解决破碎剂在夏季高温易喷孔，冬季等低温反应慢或滞死等问题。通过加热与封孔两个措施的联合作用，破碎剂被强制约束在温度（远高于环境温度）较高的爆破钻孔内而快速水化，并在短时间内产生了巨大的固体膨胀压力和蒸汽压力。因为高压蒸汽的膨胀潜能比固体膨胀潜能高一个数量级，并且爆破钻孔密封效果良好，高压蒸汽因无法喷出而与固体膨胀压一起参与岩石或混凝土的爆破，从而实现了安全又快速爆破岩石或混凝土的效果和目的。同时，又利用膨胀潜能巨大的高压蒸汽，将其变害为宝，降低喷孔的安全风险，可谓一举多得。

发明内容

本发明是为了解决至少上述问题，并提供至少后面将要说明的优点。

本发明为了实现这些目的和其它优点，提供了一种快速静态爆破装置，包括：封孔器，其包括：封口盘、拉杆和抗拔盘；封口盘与拉杆的一端通过螺纹连接，抗拔盘与拉杆另一端通过螺纹连接，其中，封口盘和抗拔盘的轴心均设一个轴向的、相同直径的贯穿圆孔；加热器，其包括：用于加热破碎剂的加热棒和设置在加热棒顶部的保护套筒，其中，加热棒通过依次插入并穿过封口盘和抗拔盘的贯穿圆孔，与封孔器组成快速静态爆破装置。

本发明所涉及的封口盘主视图为倒“凸”字形，封口盘的下部的小直径圆柱体与爆破钻孔直径相等，而封口盘的上部的大直径圆柱体要比爆破钻孔直径大10-40mm，用于防止封孔器掉入爆破钻孔内。

本发明所涉及的封口盘，其下部小直径圆柱体的高为20-40mm，而上部的大直径圆柱体的高为10-20mm。

本发明所涉及的拉杆为直径2-6mm粗细的、数量为2-4根的，根据实际孔深而定制相应长度的不锈钢钢丝，且相对封孔装置的轴心线均匀布置；拉杆的一端与封口盘通过螺纹相连接，拉杆的另一端与抗拔盘通过螺纹相连接，并在抗拔盘底部加以螺母给与紧固防脱。

本发明所涉及的封口盘中贯穿圆孔的直径比加热棒直径要大0.5-1mm，可使得加热棒自由穿过贯穿圆孔而不被卡住。

本发明所涉及的抗拔盘是厚度为10-40mm，而其直径比爆破钻孔直径小10-20mm的圆柱体，其轴心处设有沿着轴向、其直径比加热棒直径大0.5-1mm的贯穿圆孔，同样有利于加热棒自由穿过而不被卡住。

本发明所涉及的加热器采用的电加热方式，其电源为220V交流电，加热器的电功率为20W-200W。保护套筒与加热棒在其顶部通过螺纹连接，保护套筒内径与加热棒外径相同，高度20-40mm，便于保护加热棒接线部位，并且防止现场接触水或水蒸汽而漏电安全问题。加热棒是不锈钢材质的金属杆体，其直径为5-12mm，其长度视爆破钻孔深度而定，并具有一定耐高压强度。

作为本发明提供的快速静态爆破装置的有益效果在于，与现有的技术相比，本发明具有以下优点：

1、爆破时间大幅缩短；

通过加热和封孔联合作用下，使得爆破钻内的破碎剂在较高温度和四周严密约束的下而得以快速水化，其膨胀压迅速增长，高压蒸汽快速生成而又同时被强烈的密封在爆破钻孔内。因此，在强大固体膨胀压和较高蒸汽压的联合作用下，预爆破岩石或混凝土块体在较短的时间内被爆破。实现了由数小时乃至数十小时缩短至一小时以内，爆破效率显著提高。

2、安全性能显著提高；

2.1 封孔效果好

上部封口盘和爆破钻孔深部抗拔盘，通过2-4根拉杆组成的封孔装置，可以较好的对破碎剂在轴向上进行封堵。破碎剂不断水化而产生巨大的膨胀力施加在封口盘和抗拔盘上，而这两者通过拉杆与之平衡，使得破碎剂轴向膨胀力变成了破碎剂和封孔器组成系统的内力，其系统合力为零。并且逐渐固化的破碎剂与爆破钻孔壁之间摩擦力使得孔中的高压蒸汽很难将孔口的封口盘顶出。因此，这种封孔效果远远优于孔口封孔工艺，而且操作简单，使用方便，并且可以反复使用。

2.2 加热可控

加热棒能够自由通过封口盘和抗拔盘的贯穿圆孔，与破碎剂之间主要是径向作用力，基本上不受轴向抗拔力，这样的结构可以保护加热棒而免其被拉坏。加热棒是采用电加热方式，其加热功率通过配合功率调节电路得以控制，可以较为精确的控制破碎剂的水化进程。当其与封孔器的联合作用时，会导致破碎剂快速水化而放出大量热量积聚在孔内，导致孔内破碎剂的温度超过100℃，甚至高达150℃，远超水的沸点。因此，这样会使得孔内游离态的水迅速被汽化成高温高压水蒸气。而此时的破碎剂已固化而具有了巨大的膨胀压力，在上下和四周的严密约束下，对水蒸气起到了密封作用。因此，高温高压水蒸气被迫参与岩石或混凝土的开裂。岩石或混凝土被爆破后，高压蒸汽因膨胀对外做功而温度下降，压力降低，膨胀潜能大幅降低，爆破效率提高的同时，安全性能得以保证。

3、变害为利，提升效能

本发明最重要的一个显著有点是将高压蒸汽封堵在爆破钻孔内，并将其巨大的膨胀潜能转化为破碎岩石或混凝土的能量。原来是喷孔的动力，现在被利用起来爆破岩石或混凝土而变害为宝的同时，加速爆破进程，提高爆破效率，一举多得。

本发明还提供一种快速静态爆破方法，包括以下步骤：

步骤一、在预爆破的岩石或混凝土上钻取一定数量的、直径为30mm-50mm或更大直径的、深度为1000-2000mm的爆破钻孔；

步骤二、在10min内，将一定量的按0.3水剂比均匀混和后的浆体灌入步骤一中的爆破钻孔中；

步骤三、根据爆破钻孔直径大小和爆破钻孔深度而选择与之相匹配的封孔器，然后将加热器依次插入并穿过封口盘和抗拔盘的贯穿圆孔，组装完毕后，再一起共同插入装有破碎剂浆体的爆破钻孔中，从灌浆到插入快速静态爆破装置必须在灌浆结束后的3-5min中内完成；

步骤四、待爆破钻孔中的破碎剂的浆体凝固10-20min后，启动加热器对破碎剂按照既定程序进行加热，直至岩石或混凝土开裂为止，然后断开电源停止加热，取出快速静态破碎装置，预备进行下一批爆破作业。

本发明提供的静态爆破方法的有益效果在于：与现有的技术相比，本发明快速静态爆破方法在爆破钻孔内采用封孔器与加热器联合作用，使得基于静态破碎剂的爆破工艺不仅摆脱了低温反应慢或易滞死缺陷，而且摆脱了高温易喷孔的困扰。只封孔而无加热措施，破碎剂的水化进程同样无法控制，而爆破时间基本不会改变，其效率也没有显著提升；而只加热不封孔，低温时加热会喷孔，高温时更易喷孔。因此只有将两者配合使用，才可以解决温度对破碎剂水化效率的制约问题。同时，封孔器采用内外一体的轴向约束方式，可以将破碎剂和封孔器之间的膨胀力转化为它们组成系统的内力，而将加热过程中产生的高压蒸汽膨胀潜能转化为对爆破钻孔围岩膨胀做功的能量则会显著提高爆破效率得。本方法可适用于大孔径和一般孔径的静态爆破作业，安全可靠，效率高。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明所述的静态破碎控制装置示意图；

图2 为快速静态爆破装置分解的轴测图，并作半剖；

图3 为快速静态爆破装置爆破钻孔装配图与封孔原理图;

图中，10-封孔器，11-孔口封口盘，12-拉杆，13-抗拔盘，14-贯穿圆孔，15-贯穿圆孔，16-螺母，20-加热器，21-加热棒，22-保护套筒，23-接线电缆，30-爆破钻孔，31-固化破碎剂。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不局限于本发明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸根据“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

请参阅图1和图2，现对本发明实施例所提供的快速静态爆破装置进行详细说明。快速静态爆破装置，包括：封孔器10，其包括：封口盘11、拉杆12和抗拔盘13；封口盘11与拉杆12的一端通过螺纹连接，抗拔盘13与拉杆12另一端通过螺纹连接，其中，封口盘11和抗拔盘13的轴心分别设一个轴向的贯穿圆孔14和15；加热器20，其包括：用于加热破碎剂的加热棒21和设置在加热棒21顶部的保护套筒22，其中，加热棒21依次插入并穿过封口盘11的贯穿圆孔14和抗拔盘13的贯穿圆孔15，并与封孔器10组成快速静态爆破装置。

使用时，先使用爆破钻孔工具在预爆破的岩石或混凝土块体上钻出一定数量的、一定间排距的，直径为40-50mmmm，孔深为1000-2000mm的爆破钻孔30；之后用空压机提供的高压空气将孔内的岩石碎屑吹出爆破钻孔30，保证爆破钻孔30干净；根据钻孔情况选取适合爆破钻孔30的快速静态爆破装置组装好待用，将按照0.3的水剂比进行调制破碎剂浆体好后灌入爆破钻孔30；此时的破碎剂浆体仍呈现流塑态，所以快速静态爆破装置较为容易的插入爆破钻孔30，然后上下振捣，将爆破钻孔30内部分空气排出，促使浆体更加密实。

本发明实施例子提供的快速静态爆破装置，与现有的技术相比，设置的封口盘11为倒“凸”字形，具体附图1和2所示。封口盘11的下部的小直径圆柱体与爆破钻孔30直径相等，其高度为20-40mm，而其上部的大直径圆柱体高度为10-20mm。这样不仅可以起到密封作用，而且又可以减少或抑制破碎剂从爆破钻孔30的孔壁与封口盘11之间的缝隙中喷出。封口盘11的上部的大直径圆柱体要比爆破钻孔30直径大10-40mm，这样可以防止封孔器掉入爆破钻孔30内，并且确保在加热棒21在加热过程中，使得加热棒21上部的接线部位不与孔内的破碎剂接触，防止漏电的发生，保证了安全施工。

作为本发明实施例子提供的快速静态爆破装置的一种具体实施方式，拉杆12为直径2-6mm粗细的、数量为2-4根的、根据孔深而定制其长度的不锈钢钢丝，且相对封孔装置10的轴心线均匀布置。为了确保封口盘11和抗拔盘13受到的轴向膨胀力呈均匀分布，在布置拉杆12时，数量选取2-4根，且相对于轴心线均匀分布；而拉杆12的数量过多时，拉杆12会妨碍破碎剂径向膨胀，拉杆12过少即只有一根时，上下两盘（封口盘11和抗拔盘13）轴向受力出现偏心，容易将封口盘11拉坏；拉杆12的直径一般要粗一些，这样可以抵抗破碎剂对其施加的巨大膨胀压（一般情况下30-50MPa）；而且对于过细的拉杆12，其螺纹加工的难度较大；同时氧化钙和水反应产生氢氧化钙是强碱物质，对拉杆12具有强烈腐蚀性，因此所以从技术、加工难度和材料等方面一般选取强度较高的、2mm-6mm的不锈钢钢丝。拉杆12一端与封口盘11通过螺纹相连接，另一端与抗拔盘13通过螺纹相连接，并在抗拔盘13底部加以螺母16给与紧固防脱。这样方便安装，损坏是方便拆卸，重换新的配件。

作为本发明实施例子提供的快速静态爆破装置的一种具体实施方式，封口盘11的贯穿圆孔14的直径比加热棒21直径要大0.5-1mm，这样设计可使得加热棒21能够自由穿过贯穿圆孔14而不被卡住。加热器20中的加热棒21与封口盘11之间留有一定缝隙，这样使得加热棒21轻快自由穿插，不受封口盘11的约束；当破碎剂水化而产生持续增大的膨胀力时，对加热棒21受到的只有径向压力而几乎无轴向拉力，这样保证加热棒21的使用寿命。若它们之间空隙过大，会导致部分破碎剂从空隙中喷出，而空隙过小，会使得加热棒21穿插较为费力。

作为本发明实施例子提供的快速静态爆破装置的一种具体实施方式，抗拔盘11是厚度为10-40mm，而其直径比爆破钻孔30直径小10-20mm的圆柱体，这样可以方便快速静态爆破装置快速插入注满破碎剂浆体的爆破钻孔30中，主要是因为工程施工的爆破钻孔30并非笔直光滑的，爆破钻孔30孔壁有一定的弯曲度、凸起或凹陷部位，所以要将抗拔盘11顺利插入到爆破钻孔30底部，必须使得抗拔盘的直径略小于爆破钻孔30的直径10-20mm；若抗拔盘直径过小，就不能起到抗拔作用；抗拔盘11的轴心处设有沿着轴向、其直径比加热棒21直径大0.5-1mm的贯穿圆孔15，同样有利于加热棒21自由穿过而不被卡住，方便拆卸，保证设备可以多次重复使用。

作为本发明实施例子提供的快速静态爆破装置的一种具体实施方式，加热器20采用电加热方式，其电源为220V交流电，加热器20的电功率为20W-200W。爆破钻孔30直径大小决定了装药量的多少，当爆破钻孔30较小时，可以使用小功率的加热棒21进行；当采用大孔径爆破时，其装药量较多，这时可以采用大一些功率加热棒21对破碎剂进行加热。根据现场的实际情况进行功率设计，从而保证加热过程的安全可靠性。与此同时，与现有的技术相比，加热棒21直接与破碎剂浆体接触，可以使得加热棒21产生的热量迅速的传递到破碎剂浆体中来，保证了热量传导的稳定性。

其中的保护套筒21与加热棒杆体22在其顶部通过螺纹连接，保护套筒22内径与所述的加热棒21外径相同，高度20-40mm。由于频繁使用加热棒21，其接线部位容易折断而导致漏电，同时为了防止接线部位接触水或水蒸汽，安装一个保护套筒22可以解决上述问题。

加热棒21是不锈钢材质，是由于其工作在Ca(OH)2的强碱环境中而容易受到腐蚀，普通材料无法胜任。加热棒21的直径为5-12mm，其长度视爆破钻孔30深度而定，且具有一定耐高压的强度。加热棒21杆体在爆破钻孔30中，要占据一定体积，过细的直径容易折断或折弯，并且加工难度增大，使用寿命缩短；因为加热棒21内的电阻丝周围用氧化镁等耐高温材料充填，当其直径较粗时，其抗拉、抗折和抗压的强度都会受到影响，并且其导热性能下降。直径为5-12mm范围的加热棒21比较符合爆破钻孔30大小，各种强度均能够满足工程需要。

本发明还提供一种快速静态爆破方法。请参阅图1和2，所述的静态爆破方法包括以下步骤：

在预爆破岩石或混凝土的目标物体上钻取出一定数量的、一定间排距的，直径为40mm，孔深为1000mm的爆破钻孔30，并用空压机产生的高压空气流将爆破钻孔30内的岩屑或混凝土渣清理干净；然后安装好快速静态爆破装置，再将加热器20与220V电源的工作电路连接好后待用。将水与静态破碎剂按照0.3重量比混合均匀后，在10min内灌装入爆破钻孔30。将安装好的快速静态爆破装置插入灌满破碎剂的爆破钻孔30中，启动加热器20的电源，按照既定程序，缓慢加热。待岩石或混凝土开裂后，停止加热，拔出整套装置。

本发明提供的快速静态爆破方法的一种具体实施方式，是先将调制好的破碎剂浆体灌入爆破钻孔30后，再插入快速静态爆破装置，主要是快速静态爆破装置安装较为复杂，若要先放入爆破钻孔30将无法进行灌浆；并且，采用0.3的水剂比调制的破碎剂浆体，其流动性较好，当将快速静态爆破装置插入爆破钻孔30中的浆体后，用上下振捣装置的方式，可以排出爆破钻孔30内的部分空气，使得破碎剂与快速静态爆破装置紧密结合。

本实施例中，要求在10min内，完成灌浆和插入快速静态爆破装置的工作，这样在破碎剂浆体凝固之前完成，既可以保证浆体能够迅速灌入爆破钻孔30，同时保证快速静态爆破装置能够顺利插入爆破钻孔30。

本实施例中，采用加热方式无季节限制，这是由于现有的商用破碎剂中都加入了缓凝剂，其缓凝时间均较长，一般情况下，冬季3-4h，而夏季在1h以上，因此这样的效率不能满足工期要求。而通过加热可以大大缩短破碎剂初凝时间以及水化时间，显著提高热效率。

本实施例子中，为了安全起见，在快速静态爆破装置进行的静态爆破过程中必须做好安全防护措施。这是因为通过加热能够促进破碎剂快速水化而在短时间内放出大量的热量，这些热量使得破碎剂中的游离水沸腾汽化而产生高压蒸汽，由于爆破钻孔孔口封口盘11的阻挡，高压蒸汽巨大的膨胀潜能虽然不会导致大量喷孔，但爆破钻孔30上部的部分蒸汽会挣脱约束而从封口盘11与爆破钻孔30之间的缝隙中喷出。因此，一般情况下要求施工人员与爆破钻孔30间保持10-20m的安全距离；同时，爆破完毕后，应先断开电源而再将快速静态爆破装置轻轻的拔出爆破钻孔30，再插入其它爆破钻孔30而进行重复使用。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则上所做的任何修改，等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围内。

实施例2

下面结合具体实施例对本发明提供的静态破碎控制装置及静态破碎方法进行说明。以下所有实施例均使用220V交流电源。

本实施例为本发明提供的快速静态爆破装置进行的静态爆破实验。

用325标号的水泥浇筑两个400mm×400mm×400mm的混凝土试件，在试件的中心预制一个直径40mm，深300mm的竖直爆破钻孔30。养护28天，待强度达到标准时，再进行静态爆破。

根据此混凝土试件的爆破钻孔30深度，设计相应规格的快速静态爆破装置。多次实验显示，因为破碎剂膨胀力和变形在竖向方向上不均匀分布，加热棒21和拉杆12的中部出现弯曲现象，因此，一般选用强度较高的材料。

为了凸显快速静态爆破装置的效能，在本实施例子中采用一组对比实验。实验时的环境最高温度为10℃，最低温度为1℃。一个使用传统静态破碎工艺，即无封孔又不加热，依靠破碎剂材料自身的缓慢水化来破碎混凝土试件。另一个采用“快速静态爆破装置”进行爆破。

实验在下午温度峰值10℃时进行实验。首先，将“快速静态爆破装置”安装好，然后接好加热电路并调试好后（不启动加热棒21）待用。

然后，将水与静态破碎剂以重量比0.3:1混合均匀后，在10分钟内，将破碎剂灌入预爆破两个试件的爆破钻孔30内。

随后，任意挑选一个装好破碎剂浆体的试件进行快速静态爆破，然后将“快速静态爆破装置”插入到爆破钻孔30，并上下快速小幅度振动，迫使爆破钻孔30中的空气逸出，使得破碎剂浆体与快速静态爆破装置紧密结合。再次检查快速静态爆破实验装置，如爆破钻孔30密封性，接线完好性等。确保正确无误后，在实验区域拉上警戒线，防止他人误入爆破区域，避免不必要的伤害。

最后，启动电源，开启加热棒21，按照既定程序进行实验。加热20min左右时，现场出现“砰”的一声，随即判断岩石已经被胀开，接着断开“快速静态爆破装置”电源，查看爆破情况。结果发现，混凝土试件被三条宏观裂纹分解为三部分。从三条裂纹处打开混凝土试件，破碎剂呈现白色，并冒着热气，而孔口处剩余的破碎剂仍显示深灰色，用手轻轻挤压尚且柔软，整个爆破过程大约30min左右。而作为对比的传统静态爆破工艺的试件没有丝毫动静，其孔口处的破碎剂颜色也仍然是深灰色，而固化的破碎剂呈白色。过了一个晚上时间后，到第二天上午，共历时大约18个小时，此试件才出现极细小的一条裂纹，到下午试件才出现3条裂纹而完全裂开。

结果表明：本发明提供的快速静态爆破装置有效抑制了喷孔，大幅提高了静态破碎剂的膨胀性能与膨胀效率，封孔器10在孔口产生良好的密封效果，使的破碎剂快速水化而产生的高压蒸汽被密封在爆破钻孔30内，同时破碎剂在短时间内膨胀压快速增长，固气相互耦合，促使混凝土试件在短时间内快速开裂，开裂后的几分钟内，裂纹宽度达到10mm左右，随即，该混凝土试件被解体。相比较传统静态爆破工艺，快速静态爆破装置在爆破时间上只是其3%-5%，可见，其能够显著提高爆破效率，并且安全可靠，操作方便。

Claims (10)

1.一种快速静态爆破的装置，其特征在于，包括：

封孔器(10)，其包括：封口盘(11)、拉杆(12)和抗拔盘(13)，

所述的封口盘(11)与所述的拉杆的(12)一端通过螺纹连接，

所述的抗拔盘(13)与所述的拉杆另一端通过螺纹连接，

其中，所述的封口盘(11)和所述的抗拔盘(13)的轴心均设有一个轴向的、相同直径的贯穿圆孔（14）；

加热器(20)，其包括：加热棒(21)和设置在所述的加热棒(21)顶部与之螺纹连接的保护套筒(22)，

其中，所述加热棒(21)通过依次插入并穿过所述的封口盘(11)的贯穿圆孔（14）和所述的抗拔盘(13)的贯穿圆孔（15），与所述的封孔器(10)组成所述的快速静态爆破装置。

2.根据权利要求1所述的快速静态爆破装置，其特征在于所述的封口盘(11)为倒“凸”字形，所述的封口盘(11)的下部的小直径圆柱体与爆破钻孔(30)直径相等，而所述的封口盘(11)的上部的大直径圆柱体要比爆破钻孔(30)直径大10-40mm，用于防止所述的封孔器(10)掉入爆破钻孔内。

3.根据权利要求2所述的封口盘(11)，其特征在于其下部小直径圆柱体高20-60mm，而上部的大直径圆柱体高为10-20mm。

4.根据权利要求1所述的静态爆破装置，其特征在于所述的拉杆(12)的数量为2-4根，直径为2-8mm不锈钢钢丝，且相对所述的封孔装置的轴心线均匀布置，其一端与所述的封口盘(11)通过螺纹相连接，另一端与所述的抗拔盘(13)通过螺纹相连接，并在所述的抗拔盘(13)底部加以螺母（16）给与紧固防脱。

5.根据权利要求2和权利要求3所述的封口盘(11)，其特征在于所述的封口盘(11)的贯穿圆孔（14）的直径比所述的加热棒(11)直径大0.5-1mm，使得所述的加热棒(11)能够自由穿过贯穿圆孔而不被卡住。

6.根据权利要求1所述的快速静态爆破装置，其特征在于所述的抗拔盘的厚度为10-40mm，直径比爆破钻孔(30)直径小10-20mm的圆柱体，其轴心处设有沿着轴向的、直径比所述的加热棒(21)直径大0.5-1mm的贯穿圆孔（15），这有利于所述的加热棒(21)自由穿过。

7.根据权利要求1所述的快速静态爆破装置，其特征在于所述的加热器(20)的采用电加热方式对破碎剂进行加热，所述的加热器(20)采用的是220V交流电源，电功率为20W-200W。

8.根据权利要求1和权利要求7所述的加热器(20)，其特征在于所述的保护套筒(22)与所述的加热棒(21)在其顶部通过螺纹连接，所述的保护套筒(22)内径与所述的加热棒（21）外径相同，其高度为20-40mm，这样有利于保护加热棒(21)接线(23)部位，并且防止漏电。

9.根据权利要7和权利要求8所述的加热器(20)，其特征在于所述的加热棒(21)是不锈钢材质的金属杆体，其直径为5-12mm，其长度视爆破钻孔(30)深度而定。

10.快速静态爆破方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、在预爆破的岩石或混凝土上钻取一定数量的、直径为30mm-50mm或更大直径的、深度为1000-2000mm的爆破钻孔(30)；

步骤二、在10min内，将按0.3水剂比均匀混和后的、一定量的破碎剂浆体灌入步骤一中的爆破钻孔（30）中；

步骤三、根据爆破钻孔（30）直径大小和爆破钻孔（30）深度而选择与之相匹配的封孔器(10)，然后将加热器(20)依次插入并穿过封口盘(11)的贯穿圆孔（14）和抗拔盘(13)的贯穿圆孔（15），组装完毕后，再一起共同插入装有破碎剂浆体的爆破钻孔（30）中，从灌浆到插入快速静态爆破装置必须在灌浆结束后的5-10min中内完成；

步骤四、待爆破钻孔（30）中的浆体凝固10-20min后，将加热器(20)接通电源，并启动加热器(20)按照既定程序对破碎剂进行加热，直至岩石或混凝土开裂为止，然后断开电源停止加热，拔出快速静态破碎装置，准备进行下一批爆破作业。

Images