基于双壶分层抛掷的岩石爆破开挖方法技术

本发明专利技术属于爆破技术领域，基于双壶分层抛掷的岩石爆破开挖方法，首先使用钻机将岩石钻出所需深度的装药孔，在装药孔的底部布置下层扩壶装药，所述下层扩壶装药与岩石表面之间布置上层扩壶装药，爆破后分别形成上层药壶结构和下层药壶结构；在下层药壶结构中设置下层扩壶装药，对下层药壶结构进行若干次爆破扩壶；向扩壶后的下层药壶结构和上层药壶结构中填充炸药，并采用延时间隔起爆的方式进行爆破开挖，提高爆破开挖效率。提高爆破开挖效率。提高爆破开挖效率。

【技术实现步骤摘要】
基于双壶分层抛掷的岩石爆破开挖方法


[0001]本专利技术具体涉及一种基于双壶分层抛掷的岩石爆破开挖方法，属于爆破开挖


技术介绍

[0002]目前对于岩石的开挖通常采用钻孔爆破法进行构工作业，钻孔爆破方法利用炮孔中装药爆炸能量破碎岩石，后期再经过机械开挖岩渣，单位体积岩石破碎所需的炸药量相对确定，因此单孔内装药量相对确定，为达到有效破岩的要求，必须大量设置炮孔，使得钻孔时间约占整个作业的50％。装药爆破后，岩渣通常不能形成有效抛掷，使得清理时间约占整个作业的40％，由于钻孔量多，清渣工程量大，使用设备简易低效故障高，且作业时间长。
[0003]另外，通过掏槽爆破方式对于钻孔设备要求高，所形成的掏槽孔的倾斜度、炮孔分布有较高的要求，不适用海岸边坡条件施工，因此，现有应用亟需一种在硬岩地质利用浅孔爆破快速开挖的方案。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种基于双壶分层抛掷的岩石爆破开挖方法，实现快速爆破开挖。
[0005]为达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：
[0006]本专利技术提供一种基于双壶分层抛掷的岩石爆破开挖方法，包括以下步骤：
[0007]使用钻机将岩石钻出所需深度的装药孔；
[0008]在装药孔的底部布置下层扩壶装药，所述下层扩壶装药与岩石表面之间布置上层扩壶装药，爆破后分别形成上层药壶结构和下层药壶结构；
[0009]在下层药壶结构中设置下层扩壶装药，对下层药壶结构进行若干次爆破扩壶；
[0010]向扩壶后的下层药壶结构和上层药壶结构中填充炸药，并采用延时间隔起爆的方式进行爆破开挖。
[0011]进一步的，所述下层药壶结构和上层药壶结构之间设置填塞结构，所述填塞结构为细砂、松土、砂质粘土或爆炸药包。
[0012]进一步的，所述下层药壶结构中设置下层扩壶装药时，所述下层药壶结构中填充水介质浸没下层扩壶装药。
[0013]进一步的，所述扩壶装药的预计装药量根据公式C＝Abh3确定，其中，C为扩壶装药的预计装药量，单位：kg；A为土石抗力系数；b为装药作用指数的系数； h为最小抵抗线，单位：m。
[0014]进一步的，所述扩壶装药的实际装药量C1＝k*C，其中k＜1，为扩壶的补偿系数。
[0015]进一步的，所述上层药壶结构和下层药壶结构中装填炸药的质量比为3:7。
[0016]进一步的，所述延时间隔计算公式为：
[0017]Δt＝t1+t2+t3＝2W/c
p
+R/v
T
+S/v
C
，
[0018]式中，W为最小抵抗线长度，单位：m；c
P
—岩体中声波速度，单位：m/s； R为裂缝长度，单位：m，可近似取R＝W；v
T
为裂缝扩展速度，单位：m/s，S为形成裂缝的要求宽度，单位：m，v
c
为裂隙形成平均速度，单位：m/s；t1为炸药爆炸反应时间，t2为爆炸冲击波和爆炸产物向装药孔的孔壁加压时间，t3为爆炸应力波在岩石中的作用时间，单位：ms。
[0019]进一步的，所述上层扩壶装药和下层扩壶装药均使用柱形装药结构，同时进行爆破形成药壶结构。
[0020]进一步的，所述柱形装药结构的长度和直径比大于3。
[0021]进一步的，所述下层药壶结构中每次扩壶的装药量均大于上一次扩壶的装药量。
[0022]与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果：
[0023]本专利技术通过双层药壶爆破，上层装药爆炸后在岩体内已造成了某程度的破坏，形成一定宽度的裂隙和附加自由面，为下层装药起爆破创造了新临空面和有利的破岩条件，可形成良好的抛掷效果，方便实现快速开挖和清孔；
[0024]本专利技术通过在下层药壶结构的二次扩壶时采用非耦合环形聚能装药结构，在周围岩石中容易形成切槽或裂缝，并抑制纵向裂隙的发展，便于后续扩爆时将围岩破碎成渣或细小颗粒，加大扩爆效果，且不容易形成塌孔。
[0025]本专利技术的下层药壶装药结构将下层扩壶装药紧贴下层药壶装药结构的下半部分，减小爆炸冲击波在装药与岩壁之间空气层的衰减，提高岩石中冲击波初始峰值，扩大下层药壶装药结构直径和径向裂隙，但是由于装药不接触下层药壶装药结构的上部，可以有效控制沿孔壁裂隙的扩展。
附图说明
[0026]图1左右附图分别是现有技术使用掏槽爆破开挖中掏槽孔钻孔的主视图及俯视图；
[0027]图2为本专利技术实施例所示的扩壶爆破的结构示意图，图中a
‑
d为第一至四次扩壶爆破的结构示意图；
[0028]图3中，a是本专利技术实施例所示的开挖爆破结构的整体示意图，b是本专利技术实施例所示的上层药壶结构和下层药壶结构形成爆破漏斗的示意图；
[0029]图4中，a是本专利技术实施例所示的扩壶后上层药壶11的效果图；b是本专利技术实施例所示的扩壶后下层药壶12的效果图；
[0030]图5中，a是本专利技术实施例所示的爆破后深度测量示意图；b为爆破后的宽度测量示意图；
[0031]图中：10、爆破孔；11、上层药壶结构；12、下层药壶结构；20、填塞结构；31、上层扩壶装药；32、下层扩壶装药；33、水介质；41、上层药壶装药结构；42、下层药壶装药结构。
具体实施方式
[0032]下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。
[0033]现有技术对浅孔硬岩爆破开挖时一般使用钻孔爆破方式，由于钻机的钻孔直径有限，即钻孔内的装药量小，无法达到爆破需求，需大量钻孔，使工作量和周期大大延长，本发
明旨在快速形成对浅孔硬岩的爆破开挖，通过在钻孔内扩壶的方式增加炸药的装药量，而浅孔内扩壶容易导致裂隙沿纵向延伸至临空面，造成扩壶失败，因此，如何克服扩壶时裂缝的纵向延伸成为亟待解决的问题。
[0034]如图1所示，为现有技术使用掏槽爆破开挖的掏槽孔钻孔主视图及俯视图，目前对于岩石的浅孔掏槽开挖一般通过钻出掏槽孔以及主爆孔的方式，这种方法钻孔数量多，所形成的掏槽孔的倾斜度、炮孔分布有较高的要求，因此要求施工地点环境好，图中所展示钻孔为1.3*13＝16.9m，开挖深度为1.2m的槽，其中钻孔速度为10cm/min，需要169min；装药爆破30min，清渣120min，共需要 320min，其中开孔和清孔浪费了大量的时间，因此，本专利技术旨在提供一种基于双壶分层抛掷的岩石爆破开挖方法，通过双层扩壶方案，更快速、简便的实现岩石的爆破开挖。
[0035]本专利技术提出一种基于双壶分层抛掷的岩石爆破开挖方法，具体包括以下步骤：
[0036]步骤1、使用钻机钻出符合深度的爆破孔10；
[0037]步骤2、根据公式C＝Abh3确定装药量，其中，C为扩壶装药的预计装药量，单位：kg；A为土石抗力系数；b装药作用指数的系数，本实施例取2.0；h为最小抵抗线，单位本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于双壶分层抛掷的岩石爆破开挖方法，其特征在于，包括以下步骤：使用钻机将岩石钻出所需深度的装药孔；在装药孔的底部布置下层扩壶装药，所述下层扩壶装药与岩石表面之间布置上层扩壶装药，爆破后分别形成上层药壶结构和下层药壶结构；在下层药壶结构中设置下层扩壶装药，对下层药壶结构进行若干次爆破扩壶；向扩壶后的下层药壶结构和上层药壶结构中填充炸药，并采用延时间隔起爆的方式进行爆破开挖。2.根据权利要求1所述的一种基于双壶分层抛掷的岩石爆破开挖方法，其特征在于，所述下层药壶结构和上层药壶结构之间设置填塞结构，所述填塞结构为细砂、松土、砂质粘土或爆炸药包。3.根据权利要求1所述的一种基于双壶分层抛掷的岩石爆破开挖方法，其特征在于，所述下层药壶结构中设置下层扩壶装药时，所述下层药壶结构中填充水介质浸没下层扩壶装药。4.根据权利要求1所述的一种基于双壶分层抛掷的岩石爆破开挖方法，其特征在于，所述扩壶装药的预计装药量根据公式C=Abh3确定，其中，C为扩壶装药的预计装药量，单位：kg；A为土石抗力系数；b为装药作用指数的系数；h为最小抵抗线，单位：m。5.根据权利要求4所述的一种基于双壶分层抛掷的岩石爆破开挖方法，其特征在于，所述扩壶装药的实际装药量C1=k*C，其中k＜1，为扩壶的补偿系数。6.根据权利要求1所述的一种基于双壶分层抛掷的岩石爆破开挖方...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟明寿，谢兴博，杨贵丽，李兴华，马华原，
申请(专利权)人：中国人民解放军陆军工程大学，
类型：发明
国别省市：