一种轴向不耦合水间隔装药结构及利用其的光面爆破方法与流程

1.本发明涉及一种轴向不耦合水间隔装药结构及利用其的光面爆破方法，属于爆破技术领域。


背景技术：

2.光面爆破是指先爆破主体开挖部分岩石，形成有效的临空面，然后在用布置在轮廓线上的光爆孔，将作为保护层的“光爆层”炸除，形成一个平整的开挖面。光面爆破是一项较为先进的控制爆破技术。在隧道、边坡、水电站等建设中得到了广泛应用和大力发展。光面爆破就是控制爆破的作用范围和方向，使爆破后的岩面光滑平整,防止岩面开裂，以减少超挖、欠挖和支护的工程量，增加岩石的稳固性，减少爆破的震动作用，以便达到控制岩体开挖轮廓的一种技术。
3.目前，大多光面爆破采用的都是光爆孔同时起爆，但同时起爆会造成爆破振动大，对预保留岩体的损伤相对较大，不利于形成稳定性较好的边坡壁。其次，现阶段的光面爆破技术大多是空气不耦合装药或与炮孔壁的耦合装药结构，光爆孔通常都采用少装药多打孔的形式，这会增大钻孔成本，同时爆破产生的粉尘量得不到控制，对施工现场的工作人员及环境的影响较大。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是提供一种轴向不耦合水间隔装药结构及利用其的光面爆破方法，本发明可大幅降低爆破振动，对被保留岩体的损伤小，同时振动小、破坏少，对预留岩体扰动小、形成的边坡稳定性好、效果好、同时能减少爆破粉尘的产生等。
5.本发明采用的技术方案是：一种轴向不耦合水间隔装药结构，包括管状水袋i12、药卷11、管状水袋ii9、炮泥8、导爆索7；炮孔的底放置管状水袋i12，管状水袋i12前端连接药卷11，药卷11两侧为空气10或直接与炮孔壁耦合，药卷11采用径向的空气不耦合装药或径向的空气耦合装药，药卷11前端连接管状水袋ii9，管状水袋ii9前端由炮泥8做填塞，整个炮孔由导爆索7贯穿至药卷11的底部。
6.一种光面爆破方法，具体步骤如下：
7.(1)根据施工要求，确定主爆区2与光爆孔3的位置，在主爆区2内布置多列主爆孔4，根据设计边坡开挖的轮廓线，在轮廓线上均匀的布置光爆孔3，主爆区2位于光爆孔3的一侧；
8.(2)主爆孔4和光爆孔3均连接雷管，根据施工设计要求，选择合适的炸药类型，设计孔网参数、装药结构、起爆网路、延时起爆时间；
9.(3)光爆孔3内采用所述的轴向不耦合水间隔装药结构，通过电子雷管精确延期起爆，整体起爆顺序为：主爆区2内的主爆孔4先爆，然后光爆孔3再爆，主爆区2内的起爆顺序为：远离光爆孔3的最外层的一列先爆，然后剩下的主爆孔4再同时起爆，光爆孔3的起爆顺序为：自中心依次向两侧起爆。
10.优选地，主爆区2内的多列主爆孔4等孔距、等间距分布。
11.具体地，光爆孔3的孔距为30cm～80cm，其与主爆区2的排距为30～160cm，主爆区内的主爆孔4的排距、孔距分别为100～120cm、60～80cm，主爆孔4钻孔直径采用30～100mm，光爆孔3的直径d采用30～50mm；光爆孔3的钻孔深度小于12.00m。
12.优选地，对于完整坚硬的岩石，光爆孔3和主爆孔4的孔距取最大值；对于破碎的岩石，光爆孔3和主爆孔4的孔距取最小值。
13.优选地，炸药选择低密度、低爆速且传爆性能良好的炸药。
14.更优地，炸药采用
#
2岩石硝铵炸药。
15.优选地，从主爆孔4起爆到光爆孔3引爆的总时间为各段雷管延时时间之和。
16.优选地，光爆孔3与相邻主爆孔4起爆间隔时间为：坚硬岩石小于100ms，软岩在150ms以上。
17.本发明的有益效果：
18.(1)本发明通过对主爆孔和光爆孔的分布、延时起爆时间、起爆网路等参数设计，选取合适的延期时间，实现光爆孔的延期起爆，在主爆区爆破后，再进行光爆层的爆破，也就是光爆孔在主爆孔之后起爆。这样可以降低爆破震动频率，同时在光爆孔爆破后形成平整光滑的边坡壁，提高了施工的效率，形成的边坡稳定性更高，不用进行二次施工；
19.(2)本发明光爆孔内采用轴向不耦合水间隔装药结构，在降低炸药爆炸对光爆孔孔壁峰值压力的同时，还能降低爆破粉尘的产生。
附图说明
20.图1为边坡爆破环境及炮孔布置图；
21.图2为主爆区和光爆孔炮孔布置图；
22.图3为起爆网路图；
23.图4为轴向不耦合水间隔装药结构图。
24.图中：1—边坡环境；2—主爆区；3—光爆孔；4—主爆孔4；7—导爆索；8—炮泥；9—管状水袋ii；10—空气；11—药卷；12—管状水袋i，第一列主爆孔4
‑
1，剩余主爆孔4
‑
2，中心光爆孔3
‑
1，第一光爆孔3
‑
2，第二光爆孔3
‑
3。
具体实施方式
25.下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。
26.实施例1：如图1
‑
4所示，一种轴向不耦合水间隔装药结构，包括管状水袋i12、药卷11、管状水袋ii9、炮泥8、导爆索7；炮孔的底放置管状水袋i12，管状水袋i12前端连接药卷11，药卷11两侧为空气10或直接与炮孔壁耦合，药卷11采用径向的空气不耦合装药或径向的空气耦合装药，药卷11前端连接管状水袋ii9，管状水袋ii9前端由炮泥8做填塞，整个炮孔由导爆索7贯穿至药卷11的底部。
27.本发明采用轴向不耦合水间隔装药结构，在需开挖的边坡环境下设置逐孔起爆的起爆网路，通过数码电子雷管控制实现精确的延期起爆，爆后，能在边坡壁上形成较好的半孔壁，此结构可以较好的缩短边坡形成的工期，减少爆破对被保护岩体的损伤，同时减少爆
破粉尘的产生。
28.一种光面爆破方法，本实施例边坡工程周围环境及炮孔布置图如图1所示，岩石性质为中硬岩石，岩土性质稳定，节理裂隙不发育；
29.具体步骤如下：
30.(1)根据施工要求，确定主爆区2与光爆孔3的位置，根据开挖的轮廓线(直线开挖)，设计边坡爆破区域的主爆孔4和光爆孔3布置参数，在主爆区2内布置多列主爆孔4，根据设计边坡开挖的轮廓线，在轮廓线上均匀的布置光爆孔3，主爆区2位于光爆孔3的一侧；
31.(2)主爆孔4和光爆孔均连接雷管，根据施工设计要求，选择合适的炸药类型，设计孔网参数、装药结构、起爆网路、延时起爆时间；
32.(3)光爆孔3内采用所述的轴向不耦合水间隔装药结构，如图4，实现通过数码电子雷管控制精确延时起爆；同时主爆孔4内的不耦合装药通过数码电子雷管控制精确延时起爆，整体起爆顺序为：主爆区2内的主爆孔4先爆，然后光爆孔3再爆，主爆区2内的起爆顺序为：远离光爆孔3的最外层的一列先爆，然后剩下的主爆孔4再同时起爆，光爆孔3的起爆顺序为：自中心依次向两侧起爆。
33.如图3所示，为列举的一种情况，起爆顺序为：先是第一列主爆孔4
‑
1起爆，然后是剩余主爆孔4
‑
2同时起爆，接着是中心光爆孔3
‑
1起爆，然后依次是第一光爆孔3
‑
2、第二光爆孔3
‑
3起爆。如果光爆孔3的数量是偶数，则中心光爆孔3
‑
1的数量为两个。
34.进一步地，主爆区2内的多列主爆孔4等孔距、等间距分布。
35.进一步地，光爆孔3的孔距为80cm，其与主爆区2的排距为160cm，主爆区内的主爆孔4的排距、孔距分别为120cm、80cm，主爆孔4钻孔直径采用100mm，光爆孔3的直径d采用50mm；光爆孔3的钻孔深度为11.00m。
36.进一步地，对于完整坚硬的岩石，光爆孔3和主爆孔4的孔距取大值；对于破碎的岩石，光爆孔3和主爆孔4的孔距取小值。
37.进一步地，炸药选择低密度、低爆速且传爆性能良好的炸药。
38.进一步地，炸药采用
#
2岩石硝铵炸药。
39.进一步地，从主爆孔4起爆到光爆孔3引爆的总时间为各段雷管延时时间之和，在实施光面爆破时，时间间隔愈短，壁面平整的效果愈有保证。应尽可能减少主爆区2与光爆孔3的起爆时差。
40.进一步地，主爆区2通过数码电子雷管精确控制延时起爆，光爆孔采用导爆索引爆。
41.进一步地，数码电子雷管为采用电子控制模块对起爆过程进行控制的电雷管，其中电子控制模块是指置于数码电子雷管内部，具备雷管起爆延期时间控制、起爆能量控制功能，内置雷管身份信息码和起爆密码，能对自身功能、性能以及雷管点火元件的电性能进行测试，并能和起爆控制器及其他外部控制设备进行通信的专用电路模块。
42.进一步地，数码电子雷管为市售产品。
43.进一步地，电子引爆器选用强力起爆器mfb
‑
50，czqbq
‑
50、90、150、200型等。
44.进一步地，炮孔孔口堵塞的设计，孔口堵塞可以提高爆炸能量利用率，用炮泥封住孔口后，孔内留有一水袋，炸药爆炸时，爆轰波可激起水冲击波，衰减爆轰波压力，不会导致孔壁保留岩体遭到明显破坏。而且，冲击波在向外传递过程中遇到孔口堵塞时，可使该处压
力急剧增高，使膨胀动力迅速增大，从而增大破碎孔口部分岩石的能量；同时加强爆轰气体在孔底的静态压力作用，进而导致光爆孔3贯穿裂缝以下的岩石与原岩产生分离，有利于实现爆后壁面光滑平整。光面爆破时，主爆孔4孔口堵塞一般长度为2～3m，光爆孔3孔口堵塞长度为1m。
45.进一步地，光爆孔3和主爆孔4的堵塞材料选用沙石混合堵塞。
46.进一步地，光爆孔3与相邻主爆孔4起爆间隔时间为：坚硬岩石小于100ms，软岩在150ms以上。
47.实施例2：本实施例的施工环境和施工标准与实例1不同。
48.在此施工标准要求下由中心向两边依次起爆的光面爆破方法与实施例1基本一致，不同之处在于：光爆孔3的孔直径为45mm，孔距为60cm；主爆孔4的孔直径为75mm，孔距为70cm，排距为110cm。开挖的边坡壁与地面存在一定的角度，属于倾斜式的边坡壁。根据施工要求，边坡开挖的轮廓线是呈弧线，所以光爆孔的布置呈弧线，弧度80
°
，由于开挖的边坡较高，主爆孔4的孔深达到11m，光爆孔3的孔深为10m。主爆孔4和光爆孔3的钻孔呈一定的角度，主爆孔4与地面呈80
°
夹角，光爆孔3与地面呈70
°
夹角。根据施工标准要求的不同，炮孔的布置参数发生变化，起爆网路也做出改变。主爆区是排间延期起爆，延期时间为25ms，光爆孔3与实例1的起爆顺序相同，光爆孔3在主爆区2起爆之后再起爆，光爆孔3的延期时间为25ms。主爆孔4与光爆孔3的堵塞及装药结构与实例1相同。
49.实施例3：调整光爆孔3、主爆孔4的装药结构，降低爆破过程中对孔壁的峰值压力。
50.此实例的边坡开挖光面爆破方法与实施例1基本相同，不同之处在于：光爆孔3的孔直径为30mm，孔距为30cm；主爆孔4的孔直径为50mm，孔距为50cm，排距为100cm。主爆区2为同时起爆，光爆孔3起爆顺序与实例1相同，孔间延期时间为10ms。开挖边坡的轮廓线存在一定弧度，呈15
°
，主爆孔4垂直于地面，光爆孔3与地面呈70
°
夹角，有助于形成倾斜的边坡壁，形成的边坡更加稳定。此实例中的不耦合装药结构如图4所示，光爆孔3内的药卷在径向存在空气的不耦合，这样更有利于对爆轰气体的充分利用，降低炸药爆炸直接作用于光爆孔3孔壁的峰值压力，提高半孔率，爆破后能形成更加完整的边坡壁，由于在光爆孔3内放置水袋，有利于降低爆破粉尘的产生。
51.本发明在实际的施工过程中，充分合理的使用光面爆破技术，可以有效的提高施工效率和施工的安全性，一定程度上提高工程进度，具体的可以体现在以下几点：第一，运用光面爆破技术后，能够使得边坡壁面光滑平整，达到轮廓线的设计要求，并且边坡壁岩石的完整度较高，稳定性较高；第二，由于采用了轴向不耦合水间隔装药结构，所以相对传统爆破会产生更少的粉尘；第三，由于采用光面爆破技术，所以对岩壁面不需要进行二次处理，这样就能大大的降低工程成本，同时还能大大的节约工程原材料。同传统爆破相比，光面爆破使用的炸药量少，炮眼的利用率得到很大的提高。
52.上面结合附图对本发明的具体实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。