CN207180504U - 一种静态爆破防喷孔装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型为一种静态爆破防喷孔装置。属于工程爆破领域，具体涉及一种静态爆破防喷孔发明装置。本实用新型主要是解决无声破碎剂水化时产生大量水化热而周围介质散热太慢导致喷孔这一根本问题，制作出利用水比热容大的特点来吸收多余的热量从而达到预防喷孔的目的的装置。施工时将圆柱形钢管装好水放入孔中，将无声破碎剂添加在管与爆破孔之间，完成施工。在实施案例中进行了温度和应变的测量，完全满足在防喷孔的同时不影响爆破的目的。本实用新型基于物理降温的原理成功解决了喷孔现象，并且装置简单，成本低廉，具有较强的创新性。
Description
技术领域
本实用型新涉及一种静态爆破防喷孔装置，属于工程爆破领域，具体涉及一种静态爆破防喷孔装置。
背景技术
以无声破碎剂为载体的固体膨胀，在脆性物体断裂时，会发出几分贝的声响，但一般人的听觉是听不出来的，称之为静态爆破。无声破碎剂是水泥类的膨胀胶凝材料，它与水反应，形成固相体积倍增的结晶，使得被破碎物的裂缝宽度和深度不断扩展，致使脆性物体崩裂破碎。然而，由于该方法在狭小的空间里进行放热反应，从实际的工程实践中也得到验证，该方法容易造成喷孔现象，使高温无声破碎剂喷出伤人，对施工人员的生命健康造成巨大威胁。现有的防喷孔方式主要改变静态爆破剂的化学成分来降低放热速率，达到防喷孔的目的，这种方法并不能很好控制无声破碎剂的反应温度。因此需要一套结构简单、能够在静态爆破过程中有效防止喷孔的装置。
实用新型内容
喷孔现象产生的主要原因是无声破碎剂水化时短时间内产生大量水化热而周围介质散热太慢造成的。短时间热量的集聚会使浆体的温度快速升值到100℃以上，迅速气化产生蒸气压。本实用新型的目的是提供一种静态爆破防喷孔的装置。基于物理降温的原理，利用水比热容大、吸热能力强和钢质材料导热性能好的特点，吸收无声破碎剂短时间内产生大量的热，从而达到预防喷孔的目的，改进了现有的技术缺陷。
本实用新型的采取的技术方案是：一种静态爆破防喷孔的装置，包括套盘、固定支架、套环和钢管。套盘、固定支架和套环用铁板切割连接一起，固定支架支撑套环在套盘的中心位置，套环外径和套盘内圆之间的铁板切割成齿牙状，将这些齿牙状的铁板朝一个方向折成与套盘垂直。在需要爆破的地方打好钻孔，把套盘齿牙状的铁板套入钻孔中，这样防止套盘在爆破的过程中在平面上移动。钢管上部开口，下部封口，加入一定质量的水，通过套环放入钻孔，套环把钢管固定在钻孔的中心位置。将无声破碎剂加入孔与钢管之间，等待爆破完成。
本实用新型的原理是：获取把无声破碎剂水合时从t1降到不发生喷孔时的温度t2所需要水的质量，根据以下公式得出：
Q＝cm(t1-t2)
式中，Q------静态爆破破碎膨胀剂产生的热量，KJ；
c-------水的比热容，J/(Kg·℃)；
m------水的质量，Kg；
获取钢管的内径，由孔的高度h得出钢管的长度H，根据圆柱体积公式可得盛水钢管的内径2r。
式中，H------钢管的长度，m；
h------孔的高度，m；
r------钢管内半径，m；
m------水的质量，m；
ρ-----水的密度，Kg/m3；
获取钢管的外径2R，根据以下公式得出：
式中，σp-----钢管的径向应力，Pa；
-----钢管的环向应力，Pa；
R------钢管的外半径，m；
r------钢管的内半径，m；
q------膨胀压，Pa；
在需要爆破的地方打好钻孔，准备好无声破碎剂(一定水灰比(如1:3)无声破碎剂混合物)。根据上述公式计算出所需要的水的质量、钢管的内外径和高度，根据钢管数据选择钢管规格且钢管下部封口上部开口。在钻孔上放置套盘，钢管中加入称好质量的水，通过套环放入钻孔，将无声破碎剂加入孔与钢管之间，等待爆破完成。
本实用新型通过在爆破钻孔中间放入圆柱形钢管，并在钢管中加入水，利用水比热容大、吸热能力强和钢质材料导热性能好的特点，吸收无声破碎剂短时间内产生大量的热，从而达到预防喷孔的目的，装置简单，实现预防喷孔的无声静态爆破。
本实用新型的有益效果：
1、本实用新型通过严格理论计算各个数据，计算步骤精简，计算表达式计算简单，同时计算的出的需水量与实际使用过程中使用量误差小，准确度高。
2、材料简单易取，很简单就可以达到预防的目的，并且效果显著，成功解决了喷孔的问题。
3、本实用新型是利用水比热容大的特点吸收热量的物理方法，从而达到目的。物理方法较化学方法简单，安全，适用性广。
附图说明
图1为本实用新型的立体图；
图2为制作套盘示例图；
图3为套盘立体图；
图4为钢管立体图；
图5为钻孔立体图；
图6-实施案例中温度变化图(横坐标是时间(min),纵坐标是温度(℃))；
图7-实施案例中应力变化图(横坐标是时间(min),纵坐标是压力(MPa))；
图中1-钢管，2-套盘，3-固定支架，4-套环，5-钻孔，6-喷孔，7-未喷孔，8-未加防喷装置，9-加防喷装置。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施案例对本实用新型做进一步的详细说明。
如图1所示，一种静态爆破防喷孔立体装置。图中所述钻孔5直径29mm，高度为300mm。所述钢管1采用的是304不锈钢，实施案例中使用的无声破碎剂1000g大约能产生2000×4.18KJ热量，使用量为300g。建立静态爆破防喷孔装置，包括以下步骤：
步骤一：获取把无声破碎剂从100℃降到70℃所需要水的质量，根据以下公式得出：
Q＝cm(t2-t1)
式中，Q------SCA产生的热量，KJ；
c------水的比热容，J/(kg℃)；
m------水的质量，kg；
t2取100℃，t1取70℃，计算出把温度从100℃降到70℃所需水的质量约为0.02kg，即所需水的体积为2×10-5m3。
步骤二：获取刚管1的内直径，由钻孔5的高度h得出钢管1的长度H，根据圆柱体积公式可得盛水钢管1的内直径2r。
式中，H------钢管1的长度，m；
h------孔的5高度，m；
r------钢管1内半径，m；
m------水的质量，Kg；
ρ-----水的密度，Kg/m3；
钢管1长度为320mm，根据圆柱体积公式可得盛水钢管1的内直径2r约为9mm。
步骤三：获取钢管1的外直径2R，根据以下公式得出：
式中，σp----钢管1的径向应力，Pa；
----钢管1的环向应力，Pa；
R----钢管1的外半径，m；
r----钢管1的内半径，m；
q----膨胀压，Pa；
膨胀压取30MP，由公式可知钢管1的径向应力为30MPa。钢管1的环向应力按照屈服应力来取，为300MPa，由公式计算得钢管1的外半径为5mm，即外直径2R为10mm。从而得到长度为320mm的盛水的钢管1的内直径为9mm，外直径只要大于10mm时既能把温度从100℃降到70℃，又不会在30MPa的膨胀压下失效。
步骤四：根据上面的数据选择小口径无缝钢管1规格为12*1.5，即钢管1外直径12mm，壁厚1.5mm，内直径9mm。钢管1下部封口，上部开口。钢管1的外径12mm，套环4的内直径取14mm，比钢管1外径长2mm。为了方便用刀在铁皮上切出固定支架3，整个固定支架3的宽度取6mm,套环4外径取20mm，套环的作用是把钢管稳定在钻孔中心位置，套盘2内圆直径要求比钻孔直径略小，取27mm。为了整个装置的稳定性，套盘2外圆直径取50mm。将套环4外径和套盘2内经之间的铁皮切成宽度大约3mm的齿牙状，把这些齿牙状的铁皮朝一个方向折成与套盘2垂直，这样套盘2可以套在钻孔5里，防止套盘2在平面上晃动。
步骤五：在需要爆破的地方按尺寸打好钻孔5，准备好无声破碎剂，在钢管1中加入称好质量的水，将套盘2套在爆破钻孔上，钢管1通过固定支架套环4放入钻孔中，通过固定支架3两侧加入无声破碎剂，等待爆破完成。
Claims (1)
1.一种静态爆破防喷孔装置，主要由套盘、固定支架、套环和钢管组成，其特征在于：套盘、固定支架、套环由铁板切割连接在一起；钢管下部封口、上部开口；爆破过程中在钢管中加入一定质量的水，吸收破碎剂水化产生的热。
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| CN112729035A (zh) * | 2020-12-25 | 2021-04-30 | 上海二十冶建设有限公司 | 一种较完整岩层整体静力爆破装置及其施工方法 |
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- 2017-08-18 CN CN201721035479.8U patent/CN207180504U/zh not_active Expired - Fee Related
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| CN112729035A (zh) * | 2020-12-25 | 2021-04-30 | 上海二十冶建设有限公司 | 一种较完整岩层整体静力爆破装置及其施工方法 |
| CN112729035B (zh) * | 2020-12-25 | 2023-02-28 | 上海二十冶建设有限公司 | 一种较完整岩层整体静力爆破装置及其施工方法 |
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