CN207407751U - 一种新型轴向不耦合切缝聚能水压预裂爆破装置 - Google Patents

Abstract

一种新型轴向不耦合切缝聚能水压预裂爆破装置，包括设置在周边眼内的切缝管，所述切缝管包括管本体，沿管本体径向对称间隔设置切缝，所述切缝管内沿其轴向设置第一导爆索，第一导爆索的前端伸出切缝管前端并通过电工胶将其固定呈水滴形圆环状，第一导爆索的尾端靠近切缝管尾端；所述切缝管内沿所述第一导爆索的长度方向间隔设置药包，且各药包之间均设置第一水袋。周边眼的孔底和孔口，即位于切缝管两端均设置第二水袋。孔口水袋为2‑3个，起到水封堵作用。本装置适用范围广，可在各种地质条件隧道水压预裂爆破施工使用，亦能运用于各种预裂爆破的炮孔，尤其适用隧道爆破工程施工。

Description

一种新型轴向不耦合切缝聚能水压预裂爆破装置

技术领域

本实用新型本实用新型涉及一种爆破装置，具体涉及一种新型轴向不耦合切缝聚能水压预裂爆破装置。

背景技术

目前我国钻爆法施工的隧道常规光面爆破施工中主要存在以下不足：

（1）周边孔光面爆破装药存在一个典型矛盾，按传统方法进行现场认真制作光爆药包，耗时长，影响工期，且工人不愿意操作，受工人个人素质约束，片面追求缩短施工时间，不愿意细分药包进行周边眼预裂（光面）爆破药包制作，装药定位比较随意，不够精细合理；

（2）炸药能量在沿着炮孔轴向分配粗犷，不够均匀合理。整个炮孔轴向能量分布要么局部药量太大，如孔底药量偏大，造成粉碎性破坏；要么局部严重不足，孔口药量不足造成挂孔；围岩凹凸感和犬牙状况较突出；使得光面爆破质量受到极大影响；

（3）炸药能量利用率低，周边孔光爆效果属于无差别爆破，无论对轮廓内侧岩体还是对轮廓外侧需要爆除的围岩作用力都一样，在能量均匀分散作用的条件下，轮廓线方向上的能量利用率比较低，对围岩的造成的扰动也比较大，无法形成围岩内部拱桥效应，安全风险高；

（4）隧道超欠挖的控制质量将直接影响施工循环进度，欠挖和挂孔造成补炮；超挖带来的隐性损失大，带来钻爆挖运工程量增大，初支二衬砼回填量急剧增加，导致施工成本急剧增加；成为制约企业经营成本风险的“卡脖子”问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种新型轴向不耦合切缝聚能水压预裂爆破装置。

基于以上目的，本实用新型采取以下技术方案：

一种新型轴向不耦合切缝聚能水压预裂爆破装置，包括设置在周边眼内的切缝管，所述切缝管包括管本体，沿管本体径向对称间隔设置切缝，所述切缝管内沿其轴向设置第一导爆索，第一导爆索的前端伸出切缝管前端并通过电工胶将其固定呈水滴形圆环状，第一导爆索的尾端靠近切缝管尾端；所述切缝管内沿所述第一导爆索的长度方向间隔设置药包，且各药包之间均设置第一水袋。

周边眼的孔底和孔口，即位于切缝管两端均设置第二水袋。孔口2-3个水袋，起到水封堵作用。

所述周边眼沿隧道的外周均匀布置，所述切缝管的切缝与隧道的轮廓线方向平行设置。

各切缝管之间通过第二导爆索连接导爆管雷管，所述导爆管雷管与第二导爆索“Ω”型正向连接。

所述切缝管为φ32mm的PVC管，管壁厚2mm。

所述切缝宽2～3mm，长1.0～1.2m；接近管本体端部的切缝与管本体端部之间的长度不小于10cm，相邻两切缝间隔8～12cm。

相邻两切缝间隔及切缝与切缝管端部之间的距离均为5-10cm。

所述药包为φ32mm的乳化炸药药卷，其中位于第一导爆索尾端的药包的装药量为100g，其余药包的装药量为50g。

各药包通过电工胶与切缝管固定，位于第一导爆索尾端的前四个药包均间隔5cm，其余相邻两个药包间隔20～30cm，直至孔口部位。

本实用新型的爆破装置采用“切缝管+细分药包+水袋+导爆索+电工胶固定+水封堵”，形成整体式快速装药的水压预裂爆破装置，能快速提高工作面的周边眼的装药工效，比常规光爆工效提高5%～10%，切缝管确保爆破装置整体性，方便运输，能快速装药，细分药包和水袋确保装药精度和爆破能量合理且均匀分布，电工胶固定能确保细分药包精确固定在指定位置，确保爆破能量空间分布，保证预裂爆破效果。

本实用新型装置引入切缝PVC作为约束条件、传能介质，利用“密集点状分布法”复合装药结构合理分布能量，通过切缝改变管本身对称结构和改变轴向爆破能量分布状况，让切缝与隧道轮廓线方向平行，改变径向爆破能量分布状况。切缝对爆破能量聚能导向作用的特性，有效运用聚能爆破原理，当炸药爆炸时，有一定强度、柔性和光滑的PVC管使得爆破能量首先向两节炸药间低压区汇集并迅速升压，切缝对爆破能量进行定向引导聚能，使爆破能量在切缝处优先释放，产生高速高压“水楔”，“水楔”对岩体进行切割形成尖端破碎区的破坏，产生引导裂纹，“水楔”侵入引导裂纹，保持足够能量来维持裂纹定向扩展；对两炮孔间的围岩进行爆破切割，提高爆破有益能；而光滑的PVC切缝管紧贴围岩的非切缝处可以视为缓冲护垫，因空腔延长了爆破作用时间，降低了爆破冲击波峰值对保护围岩的粉碎性破坏，高强度的爆破动压应力拱桥使得被保护的围岩内部的裂纹扩展得到相对抑制，提高围岩的完整性，也提高了保护围岩的承载能力，减弱爆破冲击波对轮廓面围岩的爆破扰动损伤，减轻了爆破后冲效应，从而提高隧道的安全，降低隧道岩爆和坍塌事故发生，同时，爆破后的水雾有助于吸收团聚爆破产生的粉尘，孔口水袋起到水封堵作用，共同起到爆破水雾降尘作用。

因此说，本爆破装置现场周边眼装药快速、定位精确，且施工简便、炸药能量利用率高、综合成本费用低、安全和质量有保证、工效高、施工投入经济合理等，具体体现在以下效果：

（1）适用范围广，可在各种地质条件隧道水压预裂爆破施工使用，亦能运用于各种预裂爆破的炮孔，尤其适用隧道爆破工程施工；

（2）结构简单易操作，制备材料易得，便于安装；

（3）装置为整体式、工厂化、精细化流水加工，避免周边眼装药随意性，将施工工序提炼前置，减除工作面加工周边眼药包工序，与常规的隧道爆破相比工效可提高5%以上，大大提高工作效率；

（4）采用切缝管形成护垫爆破，减弱爆破冲击波对轮廓面围岩的爆破损伤，同时利用岩石动载抗压强度高、抗拉强度低的特点，可更有效控制隧道轮廓面爆破超挖，保证隧道轮廓面更为平整；

（5）该装置利用切缝聚能特性，对切缝方向的围岩进行爆破“水楔”切割，提高爆破有益能，减轻了爆破后冲效应，爆破动压应力拱桥，提高围岩的稳定性，从而增加了后排钻孔爆破施工的安全性；

（6）由于改变装药结构、增加切缝爆破能量导向作用，发挥轴向不耦合切缝聚能水压预裂爆破装置的“聚能”作用和爆破动压“应力拱桥效应”，促进炸药能量合理利用，周边眼距达80cm依然预裂爆破效果很好，从而可以减少钻孔量，能降低单循环进尺周边眼数，减少雷管、炸药使用量；

(7) 与常规爆破达到同样进尺，基岩面平整，半孔明显，超挖现象大幅度降低；因而大大降低了超挖，从而减少初支二衬砼回填量，降低整个社会能耗，减少水泥生产企业对环境的污染，减轻碳排放对地球温室效应的负担，大大提高社会效益。

附图说明

图1为本实用新型装置的切缝管结构示意图；

图2为本实用新型装置的药包位置横剖面示意图；

图3为本实用新型装置周边眼内第一水袋位置横剖面示意图；

图4为本实用新型装置药包的结构示意图；

图5为本实用新型装置在炮孔中装配示意图；

图6为本实用新型的周边眼平面布置示意图。

具体实施方式

参见图1至图6，一种新型轴向不耦合切缝聚能水压预裂爆破装置，包括设置在周边眼7内的切缝管1，所述切缝管1为φ32mm的PVC管，管壁厚2mm。

所述切缝管1包括管本体，沿管本体径向对称间隔设置切缝1-1，所述切缝1-1宽2～3mm，长1.0～1.2m；接近管本体端部的切缝1-1与管本体端部之间的长度不小于10cm，相邻两切缝1-1间隔8～12cm。本实施例中，优选相邻两切缝1-1间隔及切缝1-1与切缝管1端部之间的距离均为10cm。

所述切缝管1内沿其轴向设置第一导爆索2，第一导爆索2的前端伸出切缝管1前端并通过电工胶将其固定呈水滴形圆环状，第一导爆索2的尾端靠近切缝管1尾端；各切缝管1之间通过第二导爆索8连接导爆管雷管6，所述导爆管雷管6与第二导爆索8“Ω”型正向连接。

所述切缝管1内沿所述第一导爆索2的长度方向间隔设置药包3，且各药包3之间均设置第一水袋4。周边眼7的孔底和孔口，即位于切缝管1两端均设置第二水袋5，孔底1个水袋，孔口2-3个水袋，起到水封堵作用。具体地，在周边眼7孔底装有1条水袋，周边眼7孔口位置用2条20～30cm长度的水袋封堵，所述周边眼7沿隧道的外周均匀布置，所述切缝管1的切缝1-1与隧道的轮廓线方向平行设置。

所述药包3为φ32mm的乳化炸药药卷，其中位于第一导爆索2尾端的药包3的装药量为100g，其余药包3的装药量为50g。各药包3通过电工胶与切缝管1固定，位于第一导爆索2尾端的两个药包3间隔5～20cm，其余相邻两个药包3间隔20～30cm，直至孔口部位。

本装置中，所采用的切缝管1为主要部件。须选取有一定柔性、阻燃性、抗静电、约束强度适中、合理性价比、经济的PVC管，根据岩石普氏系数与节理裂隙程度、设计所需线装药密度。切缝管1保持其结构及硬度本身对爆破能量的约束聚能能力与切缝形式的合理设计至关重要。根据工程实践，选用厚度2mm的φ32mm的PVC管，其整体结构比较均匀，对爆破能量约束定向引导作用较好，切缝1-1又能达到双向聚能切割作用。

切缝管1为保证刚度和整体性，双向对称间隔设置切缝1-1，采用切割机改装切割加工，切缝宽度2～3mm，切缝1-1长度为1.0～1.2m，两头和中部均间隔10cm，方便装置制作与装配定位。

在制备本装置时，须采用φ32mmPVC管双向对称间隔切缝1-1；在一半管片装入事先切割好合适长度的导爆索（比炮孔深度长0.5m-1.0m）；根据围岩等级和强度，确定周边眼7单孔装药量（爆破参数应根据试炮调整），将φ32mm200g乳化炸药沿着轴向切割成4段，孔底部的位置安装100g药卷，用胶布固定，第二节到第四节药卷装50g与底部装药间隔5cm,从第五节开始均间隔20-30cm，再装50g炸药，直到孔口部位，药包3中间使用水袋间隔和空气间隔，利用切缝1-1形成的两管片将乳化炸药与导爆索压实，并用电工胶固定切缝管1，尾部用电工胶绑扎成水滴形圆环。

本爆破装置爆破施工流程为：

1）钻孔。

2）爆破装置运到爆破施工现场后，轻拿轻放，以防破损。

3）根据爆破施工设计方案，装药时注意让装置切缝1-1对准炮孔连线方向，必要时可适当纠正切缝1-1方向，保证双侧切缝1-1连线与隧道轮廓面平行，然后平缓推入让装置到达孔底位置，孔底位置设置水袋堵塞；

4）在孔口位置堵塞两条水袋；

5）起爆网路连接、检查，最后起爆。

上述仅为本实用新型的一个具体实施例，但本实用新型的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本实用新型进行非实质性的改动，均应属于侵犯本实用新型保护范围的行为。

Claims (9)

1.一种新型轴向不耦合切缝聚能水压预裂爆破装置，其特征在于，包括设置在周边眼内的切缝管，所述切缝管包括管本体，沿管本体径向对称间隔设置切缝，所述切缝管内沿其轴向设置第一导爆索，第一导爆索的前端伸出切缝管前端并通过电工胶将其固定呈水滴形圆环状，第一导爆索的尾端靠近切缝管尾端；所述切缝管内沿所述第一导爆索的长度方向间隔设置药包，且各药包之间均设置第一水袋。

2.如权利要求1所述的新型轴向不耦合切缝聚能水压预裂爆破装置，其特征在于，周边眼的孔底和孔口，即位于切缝管两端均设置第二水袋。

3.如权利要求2所述的新型轴向不耦合切缝聚能水压预裂爆破装置，其特征在于，所述周边眼沿隧道的外周均匀布置，所述切缝管的切缝与隧道的轮廓线方向平行设置。

4.如权利要求3所述的新型轴向不耦合切缝聚能水压预裂爆破装置，其特征在于，各切缝管之间通过第二导爆索连接导爆管雷管，所述导爆管雷管与第二导爆索“Ω”型正向连接。

5.如权利要求1-4任一所述的新型轴向不耦合切缝聚能水压预裂爆破装置，其特征在于，所述切缝管为φ32mm的PVC管，管壁厚2mm。

6.如权利要求1-4任一所述的新型轴向不耦合切缝聚能水压预裂爆破装置，其特征在于，所述切缝宽2～3mm，长1.0～1.2m；接近管本体端部的切缝与管本体端部之间的长度不小于10cm，相邻两切缝间隔8～12cm。

7.如权利要求6所述的新型轴向不耦合切缝聚能水压预裂爆破装置，其特征在于，相邻两切缝间隔及切缝与切缝管端部之间的距离均为5～10cm。

8.如权利要求1-4任一所述的新型轴向不耦合切缝聚能水压预裂爆破装置，其特征在于，所述药包为φ32mm的乳化炸药药卷，其中位于第一导爆索尾端的药包的装药量为100g，其余药包的装药量为50g。

9.如权利要求8所述的新型轴向不耦合切缝聚能水压预裂爆破装置，其特征在于，各药包通过电工胶与切缝管固定，位于第一导爆索尾端的前四个药包均间隔5cm，其余相邻两个药包间隔20～30cm，直至孔口部位。