一种轮廓成形爆破用爆破药柱、爆破炮孔以及爆破系统的制作方法

1.本实用新型涉及爆破技术，具体涉及一种预裂(光面)轮廓成形爆破用爆破药柱、爆破炮孔以及爆破系统。


背景技术：

2.传统预裂(光面)爆破普遍存在炮孔孔距比较密集的缺陷。专利号：zl 2007 1 0034494.5的中国专利文献公开了一种“双聚能预裂与光面爆破纵合技术施工工法及其专用装置”将预裂(光面)爆破技术提升了一个新台阶，使预裂(光面)爆破的孔距扩大了一倍以上，在全国范围内得到了推广应用。在此基础上，专利号：zl 2015 2 0583807.2适用于隧道开挖光面爆破，在铁道部门应用较为广泛。我们将这些专利技术统称之为“聚能管爆破技术”。纵观近几年“聚能管爆破技术”推广应用实践，“聚能管爆破技术”仍然存在一些不足之处：(i)、聚能管装药必须在施工现场将炸药再加工敷设到聚能管内，很多地方监管部门认为不安全禁止加工，因此应用受阻；(ⅱ)、聚能管装药加工较为麻烦，需要对炮工专门进行培训；(ⅲ)、聚能管现场安装必须对中，即必须把聚能槽的方向准确对准开挖轮廓线，操作难度比较大，聚能管现场对中安装比较困难；(ⅳ)、聚能管的制作成本比水袋制作成本高。
3.专利号为201610121194.x的中国专利文献公开了一种水介质换能爆破方法及其装药腔，其中记载了在爆破介质的炸药装药腔中安装质量比大于或等于最优值m的水介质和炸药，且将炸药和水介质相互隔离。但是，在将该专利技术应用于预裂(光面)爆破时发现，在实际应用过程中仍难以达到预裂(光面)爆破的理想要求，对于如何进一步减少炸药使用量、增大预裂(光面)爆破孔距、节约爆破成本，在预裂(光面)爆破作业中，仍然是一项存在优化空间的关键的技术问题。


技术实现要素：

4.本实用新型要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种预裂(光面)轮廓成形爆破用爆破药柱、爆破炮孔以及爆破系统，本实用新型旨在优化炸药段和水袋之间的布置，从而使得炸药段在爆炸时对水介质形成更加优异的热力学能量转换条件，以满足炸药装药腔中安装质量比大于或等于最优值m的水介质和炸药的要求，从而达到在预裂(光面)爆破作业中进一步增大预裂(光面)爆破的孔距以此达到节约爆破成本的目的。
5.一种轮廓成形爆破用爆破药柱，包括炸药段和水袋，所述炸药段的炸药卷数量为多个且相邻的炸药段之间通过水袋间隔布置，所述炸药段和水袋之间依次相连形成长条状结构。
6.可选地，所述长条状结构还捆绑有连接条，所述炸药段和水袋分别与连接条捆绑连接固定。
7.可选地，所述连接条为刚性连接条。
8.可选地，所述刚性连接条为竹条或木条。
9.可选地，所述长条状结构的所有炸药段之间通过导爆索连通，使得相邻的炸药段
之间通过导爆索引爆。
10.可选地，所述炸药段中设有引爆雷管，使得相邻的炸药段之间通过引爆雷管引爆，所述引爆雷管为同段雷管。
11.此外，本实用新型还提供一种轮廓成形爆破炮孔，包括炮孔本体，所述炮孔本体中插设有所述的轮廓成形爆破用爆破药柱。
12.可选地，所述炮孔本体的开口处设有用于封堵炮孔的泡泥。
13.此外，本实用新型还提供一种轮廓成形爆破系统，包括引爆网络装置和多个轮廓成形爆破用爆破药柱，所述轮廓成形爆破用爆破药柱的引爆雷管或引爆导爆索与引爆网络装置相连，所述轮廓成形爆破用爆破药柱分别安装在对应的炮孔中，所述轮廓成形爆破用爆破药柱为多个炸药卷与水袋间隔布置。
14.可选地，所述炮孔按照爆破工程轮廓要求呈直线或者曲线单列状布置；相邻轮廓成形爆破用爆破药柱所安装的炮孔之间的距离满足：
[0015][0016]
上式中，a为炮孔孔距，ps为轮廓成形爆破时在炮孔内炸药爆炸与水介质共生的气态物质所产生的压力，σs为岩体的动态抗拉强度，μ为岩体的泊松比，r
p
为炮孔半径；或者，炮孔孔距满足：
[0017]
a≥ay，
[0018]ay
＝(18～20)d，
[0019]
上式中，a为炮孔孔距，d为炮孔直径，ay为炮孔孔距经验值；且炮孔的线装药密度满足：
[0020][0021]
上式中，δq为炮孔的线装药密度，k为线装药密度系数，μ为岩体的泊松比，ay为炮孔孔距经验值。
[0022]
和现有轮廓成形爆破技术相比，本实用新型具有下述优点：
[0023]
1、本实用新型的轮廓成形爆破用爆破药柱包括炸药段和水袋，所述炸药段的炸药卷数量为多个且相邻的炸药段之间通过水袋间隔布置，通过炸药段的炸药卷数量的多寡且相邻的炸药段之间通过水袋间隔布置的结构，能够提高炸药段和水介质之间的优化配置，从而使得炸药段在炸药爆炸时对水介质形成更加优异的热力学能量转换条件，以满足炸药装药腔中安装质量比大于或等于最优值m的水介质和炸药的要求，不仅大幅度扩大了预裂(光面)爆破的孔距，又能够大幅度降低各种爆破危害，可靠性好、施工简单方便、通用性好、应用范围广，从而能够达到在轮廓成形爆破作业中进一步减少炸药使用量、增大轮廓成形爆破孔距，节约爆破成本的目的。
[0024]
2、本实用新型的轮廓成形爆破用爆破药柱的炸药段和水袋之间依次相连形成长条状结构，可方便地预先安装好再放入炮孔，避免分段放入炮孔时导致的炸药段和水袋之间的接触不紧密，以及水袋发生破裂等意外，具有安装方便快捷的优点。
[0025]
3、本实用新型轮廓成形爆破用爆破药柱可用于各类轮廓成形爆破，不仅可以用于预裂爆破，还可以用于光面爆破，具有应用范围广泛的优点。
附图说明
[0026]
图1为本实用新型实施例一中轮廓成形爆破用爆破药柱的结构示意图。
[0027]
图2为本实用新型实施例一中轮廓成形爆破用爆破药柱安装在炮孔后的结构示意图。
[0028]
图3为本实用新型实施例二中轮廓成形爆破用爆破药柱的结构示意图。
[0029]
图4为本实用新型实施例二中轮廓成形爆破用爆破药柱安装在炮孔后的结构示意图。
具体实施方式
[0030]
实施例一：
[0031]
如图1所示，本实施例提供一种轮廓成形爆破用爆破药柱，包括炸药段1和水袋2，炸药段1的炸药卷数量为多个且相邻的炸药段1之间通过水袋2间隔布置，炸药段1和水袋2之间依次相连形成长条状结构。通过炸药段1的炸药卷数量的多寡且相邻的炸药段1之间通过水袋2间隔布置的结构，能够调整炸药段和水袋之间的优化配置，从而使得炸药段在爆炸时对水介质形成更加优异的热力学能量转换条件，以满足炸药装药腔中安装质量比大于或等于最优值m的水介质和炸药的要求，从而达到在预裂(光面)爆破作业中进一步增大预裂(光面)爆破的孔距、节约爆破成本的目的。而且，炸药段1和水袋2之间依次相连形成长条状结构，可方便地预先安装好再放入炮孔，避免分段放入炮孔时导致的炸药段和水袋之间的接触不紧密，以及水袋发生破裂等意外，具有安装方便快捷的优点。本实施例中，相邻的炸药段1和水袋2的径向不耦合安装，相邻的炸药段1和水袋2之间紧密接触，引爆后可以达到比普通预裂(光面)爆破孔距成倍增大的轮廓爆破的炮孔孔距的效果。
[0032]
如图1所示，为了便于将炸药段1和水袋2之间依次相连形成一个整体，以及便于将炸药段1和水袋2之间依次相连形成的整体送入炮孔，本实施例中长条状结构还捆绑有连接条3，炸药段1和水袋2分别与连接条3捆绑连接固定。与连接条3捆绑连接固定的材料可以根据需要采用绳或胶带等。
[0033]
刚性连接条可以根据需要采用各种非金属材质。作为一种可选的实施方式，考虑到爆破现场材料的便捷性，刚性连接条可选择竹条或木条。
[0034]
如图1所示，本实施例中长条状结构的炸药段1中设有导爆索5，且所有炸药段1之间通过导爆索5连通，使得相邻的炸药段1之间通过导爆索5引爆。
[0035]
如图2所示，本实施例还提供一种轮廓成形爆破炮孔，包括炮孔本体，炮孔本体中插设有本实施例中前述的轮廓成形爆破用爆破药柱。
[0036]
如图2所示，本实施例中炮孔本体的开口处设有用于封堵炮孔的泡泥6。对于水平布置的洞挖炮孔而言，泡泥6可用粘土和砂按照一定比例混合制作，对于竖直布置的露天炮孔而言，泡泥6可用钻孔石屑代替。
[0037]
此外，本实施例还提供一种轮廓成形爆破系统，包括引爆网络装置和多个轮廓成形爆破用爆破药柱，轮廓成形爆破用爆破药柱的引爆导爆索5与引爆网络装置相连，轮廓成形爆破用爆破药柱分别安装在对应的炮孔中，轮廓成形爆破用爆破药柱为本实施例前述的轮廓成形爆破用爆破药柱。其中引爆网络装置为爆破系统的现有爆破网络装置，用于按照指定顺序引爆轮廓成形爆破用爆破药柱的引爆导爆索5。引爆导爆索5引爆炸药段1以后，水
介质和炸药共生的高温高压爆生气态物质就可以起到增加爆生气态物质的体积和提高爆温，从而增大炮孔内压力并能大幅度降低炸药爆炸的各种爆破危害作用，并且能够大幅度扩大轮廓爆破的炮孔孔距。
[0038]
实施例二：
[0039]
本实施例与实施例一基本相同，其主要区别点为：本实施例中针对不允许使用导爆索5的地区，采用了引爆雷管4代替导爆索5实现相邻的炸药段1之间的引爆。如图3和图4所示，炸药段1中均设有引爆雷管4，使得各个炸药段1之间通过引爆雷管4引爆，引爆雷管4为同段雷管，引爆雷管4通过图3中的雷管脚线7与引爆网络装置相连。为了确保能够在施工中方便安装，在施工前将炸药段1和水袋2和插入各部位炸药段1中的引爆雷管4的脚线采用胶带牢固地绑扎在竹片或与竹片类似有一定刚度的连接条3上以备用。
[0040]
实施例三：
[0041]
本实施例为对实施例一的进一步改进。引爆雷管4引爆炸药段1以后，水介质和炸药共生的高温高压爆生气态物质，水袋2中的水介质吸收炸药爆炸能量后化学键断裂而分解为氢和氧，爆破的爆温比普通爆破的爆温高很多，在炸药爆炸瞬间可以达到4800-5800k(4526.85℃～5526.85℃)。常用工业炸药的主要成分是硝酸铵，其爆炸化学反应方程式为：4nh4no3＝3n2 2no2 8h2o 1414.08kj。按上述化学反应方程式和按照摩尔质量与摩尔体积的关系式可以计算爆生气态物质在标准状态下(0℃,一个标准大气压)的爆生体积：1摩尔硝酸铵(nh4no3)的爆生体积为72.8l，1摩尔水(h2o)的爆生体积为33.6l。另一方面，在水介质换能爆破中最优值m也等于水的摩尔质量与炸药的摩尔质量比。换句话说1摩尔炸药(nh4no3)与1摩尔水(h2o)在炮孔中爆炸，炸药爆炸能量能够完全转换为水的内能！1摩尔炸药(nh4no3)在标准状况下(0℃,一个标准大气压)的体积等于0.080l，1摩尔水(h2o)在标准状况下(0℃,一个标准大气压)的体积等于0.018l。爆后体积是爆前的1108.3倍，同样原理，我们可以计算出普通爆破爆后体积只是爆前的910倍。因此基于上述爆炸的性能，可通过优化相邻炮孔所安装的轮廓成形爆破用爆破药柱来进一步减少炸药使用量、节约爆破成本。
[0042]
本实施例中，炮孔按照爆破工程轮廓要求呈直线或曲线单列状布置；相邻轮廓成形爆破用爆破药柱所安装的炮孔之间的距离满足：
[0043][0044]
上式中：a为炮孔孔距，cm；ps为爆破时在炮孔内所产生的压力，mpa；σs为岩体的动态抗拉强度，mpa；μ为岩体的泊松比，泊松比和岩石类别没有太大关系，和岩石的实际强度、风化程度、节理裂隙发育程度有关系。一般按岩体考虑比较合理，如v类岩石0.3-0.35、iv类0.3-0.25、iii类0.25-0.2、ii类或更好0.2花岗岩石强度很高，但如果破碎不堪，泊松比也会很大，因此强烈建议按岩体质量分类考虑，而不是简单的岩石风化程度或单一指标；r
p
为炮孔半径，cm。其中，爆破时水介质和炸药共生的高温高压爆生气态物质在炮孔内所产生的压力ps的可按照理想气体方程式计算：
[0045]
ps＝nrt/v，
[0046]
上式中，n为物质的量，mol；r为常数，r＝8.314n.m/mol.k；t为爆温(k),t＝t(℃) 273.15；v为炮孔除堵塞部位的有效体积，m3。
[0047]
实施例四：
[0048]
本实施例为对实施例一的进一步改进，其改进方向与实施例三相同。为了通过优
化相邻炮孔所安装的轮廓成形爆破用爆破药柱来进一步减少炸药使用量、节约爆破成本，本实施例中，炮孔按照爆破工程轮廓要求呈直线或曲线单列状布置；相邻轮廓成形爆破用爆破药柱所安装的炮孔之间的距离满足：
[0049]
a≥ay，
[0050]ay
≥(18～20)d，
[0051]
上式中，a为炮孔孔距，cm；d为炮孔直径，cm，小孔径取下限，大孔径取上限；ay为炮孔孔距经验值，cm；且炮孔线装药密度满足：
[0052][0053]
上式中，δq为炮孔的线装药密度，kg/m；k为线装药密度系数，k＝1.20～1.68，小孔径取下限，大孔径取上限；μ为岩体的泊松比；ay为炮孔孔距经验值。
[0054]
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。