CN202274827U - 一种光面爆破应用的盐水耦合切缝管装药结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种光面爆破周边孔应用的盐水耦合切缝管的装药结构，包括用于装药卷的管体(2)，在管体(2)上具有对称的切缝(3)，在管体(2)内壁与炸药卷之间设置有用于装满液体介质的容器。炸药爆炸时，利用液体介质的不可压缩性和良好的能量传递效果减少爆炸能量的损耗，增大射流的能流密度，使液体中爆炸形成比空气中更高的峰值压力和聚能作用，便于炮孔壁处裂缝的形成、发展和贯穿，提高炸药能量的利用率。同时，爆炸产生的盐水射流能有效降低由于周边孔的爆破对冻土围岩融化的影响和引发的瓦斯爆炸事故。与传统的爆破方式相比，围岩成型质量好、稳定性高；并且其结构简单，操作方便，爆破效率高。

Description

一种光面爆破应用的盐水耦合切缝管装药结构

技术领域

本实用新型专利涉及一种应用于光面爆破的盐水耦合切缝管装药结构，主要适用于防止高原隧道冻土融化和含有瓦斯的煤矿和隧道等工程的光面控制爆破作业。

背景技术

光面爆破技术是隧道和矿山爆破中一种常用的控制爆破技术，其装药结构的设计和应用是该技术的关键。传统的光面爆破技术，一般常用不耦合或者间隔装药结构，效果不理想。在20世纪80年代发明了定向断裂爆破装药结构，即由炸药、空气和PVC管组成的空气介质耦合切缝管定向断裂爆破技术，对于光面爆破的周边控制起到了良好的效果。但是空气耦合切缝管装药结构，在爆破过程中由于能量的集聚会产生很高的热量和火焰，在冻土隧道进行施工时，由于爆炸产生的热量使得冻土融化，影响围岩的稳定；而在含有瓦斯的煤矿或者隧道施工时，由于堵塞不好产生的火焰还可能引起瓦斯爆炸事故。煤矿由于存在瓦斯爆炸的危险性，消焰降温就成为煤矿爆破的主要措施，在煤矿安全许用炸药中，常用NaCl作为消焰剂，其目的就是为了降低爆生气体的爆温。因此，本实用新型专利可以借鉴炸药中NaCl消焰降温的理念，应用到切缝管定向断裂爆破技术中，发明一种适用于特殊条件下光面爆破应用的盐水耦合的新型定向断裂装药结构。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种结构简单、操作方便、爆破效率高的光面爆破应用的盐水耦合切缝管装药结构，在加强定向聚能射流强度、提高光面爆破效果的同时，达到降低爆生气体温度的目的，能有效降低由于周边孔的爆破对冻土围岩融化的影响和引发的瓦斯爆炸事故。

为实现上述目的，本实用新型所采取的技术方案为：其包括用于装炸药卷的管体，在管体上具有对称的切缝，在管体内壁与药卷之间设置有用于装满液体介质的的容器。

所述的容器两端设置有固定炸药卷的挡圈。

所述的容器内的液体介质为盐水。

所述的容器为塑料袋装容器。

本实用新型是利用爆炸产生的盐水射流，在切缝方向产生应力集中，以调整爆炸应力场的分布，改变爆炸对孔壁介质的定向断裂作用和劈裂作用，在预定的方向上产生爆破裂纹。其与原有的空气介质耦合切缝管定向断裂爆破技术比较有二方面的优点。一是利用液体介质的密度比空气介质大，可以增大射流的能流密度和对炮孔壁的冲击，以提高炸药能量的利用率，便于裂缝形成、发展和贯穿。二是利用盐水介质的降温效果好和对火焰抑制作用的特点，达到抑制爆炸产生火焰的目的，从而预防爆炸诱发瓦斯爆炸；其次，可以降低装药爆炸作用后产生的残余热量，减少爆炸所产生热能向围岩的传播，在冻土开挖时，降低冻土的解冻速度，增强围岩开挖的稳定性。

本实用新型是一种适合于冻土地层或含瓦斯煤矿周边光面爆破的装药结构，采用切缝PVC管与包裹盐水的药卷相配合的装药结构，在切缝处形成聚能流，在爆破过程中，该装药结构沿切缝方向产生能量汇聚形成高压水射流，对周边岩土体产生侵彻切削，形成有扩展优势的定向断裂，在光面爆破的周边孔应用，可以加大炮孔间距，减少钻孔工作量。而爆炸产生的液体射流能有效降低由于周边孔的爆破对冻土围岩融化的影响和引发的瓦斯爆炸事故。周边孔定向裂缝的扩展抑制了其它方向裂纹的扩展，增加了半眼痕率，围岩成型质量好、稳定性高。与传统的爆破方式相比，在改善围岩稳定性的情况下，减少了炸药单耗，并且其结构简单，操作方便，爆破效率高，随着一次起爆药量的减少，可以降低爆破震动、噪声、空气冲击波及对围岩损伤等破坏效应，具有广泛的实用性。

液体降低爆生气体温度的试验结果：通过测定裸炸药爆炸的爆生气体温度、水包围情况下的炸药爆炸爆生气体温度和盐水包围情况下的炸药爆炸爆生气体温度，然后进行比较分析研究，对NaCl水溶液降低爆生气体温度进行了对比试验。炸药选用2#岩石铵梯炸药，药量为50g，在爆破硐室里进行试验。爆生气体温度的测定采用FLUKE系列Thermometer测温仪，它具有国际同类产品的领先水平，测量精度高，可以达到0.1℃，响应速度快，可以进行两个通道实时测量和记录温度变化，温度传感器距离药包中心距离50cm。试验结果见附图1。其中，I为盐水包围情况下的炸药爆炸爆生气体温度变化曲线，II为水包围情况下的炸药爆炸爆生气体温度变化曲线，III为裸炸药爆炸的爆生气体温度变化曲线。

根据试验结果，可以清楚地看到在没有包围介质情形下炸药爆炸后，传感器测定爆生气体扩散升温达4.3℃，在液体水介质包围情形下炸药爆炸后，传感器测定爆生气体扩散升温为1.9℃，在盐水介质包围情形下炸药爆炸后，传感器测定爆生气体扩散升温仅仅1.3℃。比较三种情形下的降温情况，不难发现，水介质对爆生气体的降温效果为55％，而盐水介质对爆生气体的降温效果高达70％，降温效果十分显著。在青藏铁路高原5000m海拔的风火山冻土隧道应用效果也证明了实验结果。

附图说明

附图1是装药在无水、水介质和盐水介质包围条件下爆生气体温度变化曲线。

附图2是本实用新型定向断裂装药结构断面结构图。

附图3是I-I剖面图。

图中：I为盐水包围情况下的炸药爆炸爆生气体温度变化曲线，II为水包围情况下的炸药爆炸爆生气体温度变化曲线，III为裸炸药爆炸的爆生气体温度变化曲线。1、挡圈，2、管体，3、切缝，4、塑料袋装容器，5、炸药卷。

具体实施方式

结合附图，说明本实用新型的具体实施例。

附图2、3所示，本实用新型包括用于装炸药卷的管体2，在管体2上具有对称的切缝3，在管体2内壁与炸药卷5之间设置有用于装满液体介质的的塑料袋装容器。所述的塑料袋装容器两端设置有固定炸药卷5的挡圈1。所述的容器内的液体介质为盐水。

使用时把炸药卷5装入与切缝管2直径相当的柱状塑料袋装容器中，在塑料袋装容器内装满盐水介质，利用塑料袋两端的一对挡环1将炸药卷5固定在盐水袋中央，并系好袋口，此时，盐水介质为炸药和切缝管体之间的耦合介质；在应用现场时，将上述装药结构直接装入炮孔内，同时，务必使切缝药包的切缝方向与开挖轮廓线方向对齐；爆破后，切缝3处产生速度很快、压力很高的射流，该高速高压射流直接作用到孔壁上，对孔壁处围岩产生优势裂缝，而在炮孔其它方向的裂纹扩展被有效抑制，从而产生了光滑、平整的轮廓线，由于盐水的降温吸热作用，使得爆炸产生的热量尽可能少的传播给围岩，减少了产生火焰的概率，避免了瓦斯爆炸的发生。

Claims (4)

1.一种光面爆破应用的盐水耦合切缝管装药结构，包括用于装药卷的管体(2)，在管体(2)上具有对称的切缝(3)，其特征是：在管体(2)内壁与炸药卷之间设置有用于装满液体介质的容器。

2.根据权利要求1所述的光面爆破应用的盐水耦合切缝管装药结构，其特征是：所述的容器两端设置有固定炸药卷的挡圈(1)。

3.根据权利要求1或2所述的光面爆破应用的盐水耦合切缝管装药结构，其特征是：所述的容器内液体介质为盐水。

4.根据权利要求3所述的光面爆破应用的盐水耦合切缝管装药结构，其特征是：所述的容器为塑料袋装容器。 

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