一种构建物爆破排险的聚能结构

1.本实用新型涉及一种构建物爆破排险的聚能结构，属于爆破技术领域。


背景技术：

2.聚能效应，又称诺尔曼效应，即利用聚能切割时，爆轰产物运动方向具有与表面大体垂直的规律这一基本规律将药包制成特殊形状，爆炸时，靠空穴闭合产生冲击，并生成高压、高密度、高速运动的气体流或金属流来切割目标物体。利用聚能效应制作的聚能装置，爆破时具有能量集中、方向性强、穿透力大、能量密度高等，因此广泛应用于工程实例中。
3.在进行某次复杂地形条件下的高大孤石爆破施工时遇到了困难，如孤石所在位置地形复杂导致，无法修筑爆破作业平台，且孤石周围挖掘机械无法直接到达，覆盖材料堆砌平台无法开挖等，均需要应用聚能装置。
4.在紧急状态下，时常需要对建筑物、岩体等障碍物进行破拆，以达到快速突入、有效处置的目的。传统的炸、切、撬等方法，费时费力且效率低，有时还会对构建物结构及相关目标造成较大破坏，导致工作难以正常进行。


技术实现要素：

5.本实用新型针对传统钻孔爆破技术对作业环境要求高，对作业设备依赖性强，情况紧急(比如战场、应急救援等)或者作业地形有限制时难以开展作业的问题，提出一种构建物爆破排险的聚能结构，该聚能结构符合聚能效应，便于就地组装，同时满足战时定向爆破的需求，面对建筑物、岩体等障碍物，可以达到快速突入、有效处置的目的。
6.本实用新型为解决其技术问题而采用的技术方案是：
7.一种构建物爆破排险的聚能结构，包括聚能装置和聚能药包，聚能装置包括聚能罩3和壳体1，壳体1设置在炮孔7内且壳体1与炮孔7同轴设置，聚能罩3倒扣设置在壳体1的底部中心，聚能药包填充设置在壳体1内且聚能药包位于聚能罩3顶上，炮泥封堵在壳体1顶部开口，壳体1与炮孔7底部的空腔为聚能槽6；爆炸时，利用聚能槽6的聚能作用，聚能方向爆轰产物会压迫聚能罩3向对称方向运动，并在轴线上发生高速碰撞，生成一股高压、高密度、高速运动的金属流来切割目标物体；壳体1与炮孔7内壁的间隙为空气介质8；装药结构采用不耦合装药，空气介质8对爆炸冲击波起到缓冲作用，减少了消耗在周围介质使发生过于破碎和产生塑性变形的能量；可以有效提高爆轰压力和岩石应力水平，且岩石破坏范围更均匀；
8.所述聚能罩3为空心半球形结构，聚能罩3的开口扣在壳体1的底部，壳体1为空心圆柱形结构，聚能罩3的半径等于或略大于壳体1底部的半径，壳体1的直径小于炮孔7的孔径；
9.优选的，所述聚能罩3的半径为壳体1底部半径的1.0～1.05；聚能罩3过度配合设置在壳体1的底部，若聚能罩3的半径小于壳体1底部半径，该聚能装置的封闭性变差，导致爆破时能量外泄，爆炸能量分布不均匀，爆破不能达到预期效果，若聚能罩3的半径远大于
壳体1底部半径，浪费材料，影响经济效益；
10.所述聚能药包包括炸药2和导爆管雷管5，炸药2填充设置在壳体1内且炸药2位于聚能罩3顶上，导爆管雷管5竖直插设在炸药2的中心，导爆管雷管5的导线向上延伸至炮孔7外；
11.所述壳体1的顶端设置有提手4，提手4便于聚能装置放入炮孔7内和调整聚能装置在炮孔7内的位置；
12.所述聚能罩3和壳体1均可就地取材，比如，聚能罩3直接选用金属碗等碗状物，壳体1直接选用水桶等空心圆柱形物品；
13.构建物爆破排险的聚能结构的聚能原理：当炸药被引爆后，将会产生巨大的爆轰波，爆轰波在传播过程中，聚能罩3将会受到强烈的压缩，爆轰产物会压迫聚能罩3向对称方向运动，并在轴线上发生高速碰撞，生成一股高压、高密度、高速运动的金属流。金属射流首先在岩石上开一槽，以控制断裂方向，然后在应力波和爆轰气体的共同作用下，使裂隙进一步扩展，实现裂纹的定向断裂，以达到控制爆破的目的。在其它方向，壳体1的存在以及不耦合装药时空气介质8的存在，将会起到缓冲作用，保护炮孔7内壁。
14.本实用新型的有益效果：
15.(1)本实用新型该聚能结构符合聚能效应，便于就地组装，同时满足战时定向爆破的需求，面对建筑物、岩体等障碍物，可以达到快速突入、有效处置的目的，也能有效解决传统钻孔爆破技术对作业环境要求高，对作业设备依赖性强，以及在情况紧急或者作业地形有限制时难以开展作业的问题，聚能结构在无法使用大型器械的环境中可以带来更好的爆破效果和经济收益；
16.(2)本实用新型构建物爆破排险的聚能装置，可就地取材组装，适用于恶劣的爆破环境中，在简易聚能装置的基础上，简化装药方式，仅需要在构建物上寻找缺口或者人工掏挖装药槽，将药包装入装药槽中并进行封堵，即可进行爆破，满足紧急时刻定向爆破的需求。
附图说明
17.图1为构建物爆破排险的聚能结构的主视图；
18.图2为构建物爆破排险的聚能结构的俯视图；
19.图3为实施例3炮孔布置图；
20.图中，1-壳体、2-炸药、3-聚能罩、4-提手、5-导爆管雷管、6-聚能槽、7-炮孔、8-空气介质、9-切口形状、10-挖掘机开挖孤石底线。
具体实施方式
21.下面结合具体实施方式，对本实用新型作进一步说明。
22.实施例1：如图1和2所示，一种构建物爆破排险的聚能结构，包括聚能装置和聚能药包，聚能装置包括聚能罩3和壳体1，壳体1设置在炮孔7内且壳体1与炮孔7同轴设置，聚能罩3倒扣设置在壳体1的底部中心，聚能药包填充设置在壳体1内且聚能药包位于聚能罩3顶上，炮泥封堵在壳体1顶部开口，壳体1与炮孔7底部的空腔为聚能槽6；爆炸时，利用聚能槽6的聚能作用，聚能方向爆轰产物会压迫聚能罩3向对称方向运动，并在轴线上发生高速碰
撞，生成一股高压、高密度、高速运动的金属流来切割目标物体。壳体1与炮孔7内壁的间隙为空气介质8；装药结构采用不耦合装药，空气介质8对爆炸冲击波起到缓冲作用，减少了消耗在周围介质使发生过于破碎和产生塑性变形的能量。可以有效提高爆轰压力和岩石应力水平，且岩石破坏范围更均匀。
23.聚能罩3为空心半球形结构，聚能罩3的开口扣在壳体1的底部，壳体1为空心圆柱形结构，聚能罩3的半径等于或略大于壳体1底部的半径，壳体1的直径小于炮孔7的孔径；
24.聚能罩3和壳体1均可就地取材，比如，聚能罩3直接选用金属碗等碗状物，壳体1直接选用水桶等空心圆柱形物品；
25.仅需要在构建物上寻找缺口或者人工掏挖装药槽形成炮孔7，然后将聚能装置的壳体1放入炮孔7内，将聚能罩3倒扣设置在壳体1的底部中心，然后在将聚能药包填充设置在壳体1内，采用炮泥封堵壳体1的顶部开口，即可进行聚能定向爆破；
26.构建物爆破排险的聚能结构的聚能原理：当炸药被引爆后，将会产生巨大的爆轰波，爆轰波在传播过程中，聚能罩3将会受到强烈的压缩，爆轰产物会压迫聚能罩3向对称方向运动，并在轴线上发生高速碰撞，生成一股高压、高密度、高速运动的金属流；金属射流首先在岩石上开一槽，以控制断裂方向，然后在应力波和爆轰气体的共同作用下，使裂隙进一步扩展，实现裂纹的定向断裂，以达到控制爆破的目的；在其它方向，壳体1的存在以及不耦合装药时空气介质8的存在，将会起到缓冲作用，保护炮孔7内壁。
27.实施例2：本实例构建物爆破排险的聚能结构与实施例1的构建物爆破排险的聚能结构基本相同，不同之处在于：聚能罩3的半径为壳体1底部半径的1.0～1.05，聚能罩3过度配合设置在壳体1的底部，若聚能罩3的半径小于壳体1底部半径，该聚能装置的封闭性变差，导致爆破时能量外泄，爆炸能量分布不均匀，爆破不能达到预期效果，若聚能罩3的半径远大于壳体1底部半径，浪费材料，影响经济效益；
28.聚能药包包括炸药2和导爆管雷管5，炸药2填充设置在壳体1内且炸药2位于聚能罩3顶上，导爆管雷管5竖直插设在炸药2的中心，导爆管雷管5的导线向上延伸至炮孔7外；
29.壳体1的顶端设置有提手4，提手4便于聚能装置放入炮孔7内和调整聚能装置在炮孔7内的位置。
30.实施例3：采用本实施例2的构建物爆破排险的聚能结构对某大孤石进行定向爆破；
31.大孤石的尺寸为18m
×
4.8m
×
4.8m，在孤石的左上方有许多大块浮石；大块石头旁，有一堆细小砂子和沙土，与一条斜坡道路相连；孤石右下侧有一个平台，旁边许多大块石头；孤石所在位置地形复杂导致，无法修筑爆破作业平台，且孤石周围挖掘机械无法到达，覆盖材料堆砌平台无法开挖；
32.采用裸露药包爆破，则难以控制爆破能量的作用方向和作用范围；通过初步理论计算和数值模拟计算结果，72kg裸露药包作用及破坏深度约为2.5m，考虑爆破对一次成功的要求，共布置3个药包，1号点药包重量定为72kg，2号点药包重量定为72kg，3号点药包重量定为48kg；
33.清理浮石、修筑装药平台作业，其孤石上部边坡浮石得到清理，但爆破作业平台未能修筑完成，且孤石东侧裂缝处挖掘机械无法到达，覆盖材料堆砌平台无法开挖；对孤石西侧夹缝进行清理，在紧贴孤石壁面清理出“长约3m，宽0.4m，高1.3m”的装药槽腔，且槽腔在
长度方向沿孤石壁面贯穿，同时考虑到炸药爆炸的爆炸产物的运动方向具有与药包表面垂直或大体垂直的规律，将药包制成具备空穴样式的特殊形状，以爆破发生时由于空穴闭合会产生冲击、高压、碰撞，从而形成高密度、高速度运动的气体流或金属流，该射流沿空穴轴线向外射出，这种效应被称为空穴效应、聚能效应或诺尔曼效应；
34.炮孔布置图见图3，采用实施例2构建物爆破排险的聚能结构，将聚能装置的壳体1放入炮孔7内，将聚能罩3倒扣设置在壳体1的底部中心，然后在将聚能药包填充设置在壳体1内，采用炮泥封堵壳体1的顶部开口，即可进行聚能定向爆破；
35.爆破作业后，孤石按照预设方向倒塌，孤石底部被有效切割，切割面平整，切割面以上部位分解成数块塌落，爆破有害效应得到有效控制，孤石基座保留，保证上部岩体的稳定，孤石的爆破拆除没有大块滚石滚落，未对孤石西侧道路，供水、供电、通信等线路造成破坏，飞石控制在150m范围内，噪声也得到有效控制，工程效果完全满足设计要求。
36.上面结合附图对本实用新型的具体实施例作了详细说明，但是本实用新型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，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。