一种提升孔底爆压的多点起爆装置及其安装和使用方法 |
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| 申请号 | CN201710153910.7 | 申请日 | 2017-03-15 | 公开(公告)号 | CN106767185A | 公开(公告)日 | 2017-05-31 |
| 申请人 | 武汉大学; | 发明人 | 陈明; 刘涛; 邓珂; 卢文波; 严鹏; 王高辉; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供一种提升孔底爆压的多点起爆装置，包括依次连接的 雷管 、导爆索、起爆具和低爆速炸药，其特征在于：所述的雷管设置于待爆岩体外部，导爆索设置于岩体炮孔内，导爆索上依次连接若干起爆具，起爆具设置于低爆速炸药中，岩体炮孔底部设置 钢 球。与现有多点起爆方法相比，本发明形成接近延时零误差的多点起爆系统，在常规爆破炮孔中真正实现多点起爆，且操作简便；并在不增加炸药用量和减小钻孔超深的情况下解决了钻孔爆破孔底夹制 力 大难以爆除的工程难题。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种提升孔底爆压的多点起爆装置，包括依次连接的雷管、导爆索、起爆具和低爆速炸药，其特征在于：所述的雷管设置于待爆岩体外部，导爆索设置于岩体炮孔内，导爆索上依次连接若干起爆具，起爆具设置于低爆速炸药中，岩体炮孔底部设置钢球。 |
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| 说明书全文 | 一种提升孔底爆压的多点起爆装置及其安装和使用方法技术领域背景技术[0002] 在水利水电、矿山、交通等领域中经常会用到钻孔爆破，钻孔爆破中由于孔底岩石夹制力大，钻孔底部经常爆除不完全，留有岩埂。目前工程爆破中通常采取孔底超深加强装药，底部采用猛炸药的方法，用以克服底部阻力，消除根底。 [0003] 另外，在工程爆破中经常会用到多点起爆技术，由于设置多个起爆点，需要调控起爆时差。但目前国内调控起爆时差大多使用延期雷管或数码电子雷管，延期雷管大都是采用化学药剂作延期体。药剂延期存在时间不准、延期时间一致性差、储存时间短等缺陷，延期误差较大，不能在高精度控制爆破中使用。数码电子雷管采用电子延期体取代传统化学药剂延期体，能有效改善化学延期体的延期精度不稳定、延时精度差等技术难题，但数码电子雷管受电子电路稳定性、主控芯片起爆指令同步、时钟电路稳定性、储能电容延迟时间误差等影响较大，此外，雷管起爆药剂流散性不一致、时间漂移和引火药头药剂、桥丝受电流、电压影响带来误差等对于电子雷管延时误差也有影响，通常存在1ms以上的延时误差。由延期雷管或数码电子雷管的延时误差分析可知，通过雷管起爆，难以实现工程实际需求的多点起爆。因此如何准确、低成本地控制多点起爆，尤其是一种接近延时零误差提升孔底爆压的多点起爆装置及其安装和使用方法亟待提出。 发明内容[0004] 针对现有技术存在的问题，本发明为解决现有技术中存在的问题采用的技术方案如下： [0005] 一种提升孔底爆压的多点起爆装置，包括依次连接的雷管、导爆索、起爆具和低爆速炸药，其特征在于：所述的雷管设置于待爆岩体外部，导爆索设置于岩体炮孔内，导爆索上依次连接若干起爆具，起爆具设置于低爆速炸药中，岩体炮孔底部设置钢球。 [0006] 所述的导爆索为高速低能导爆索，该类导爆索不具备起爆工业炸药的能力。 [0007] 所述的导爆索的爆轰波的传播速度不小于7000m/s。 [0008] 所述的起爆具由高能高威力炸药制成，具有直接起爆工业炸药的能力。 [0009] 所述的低爆速炸药为常规工业炸药，具有常规爆速,所述的低爆速炸药的爆轰波传播速度为2000-4000m/s。 [0010] 所述的钢球由高波阻抗钢材料制成，在炮轰过程中不会被破坏。 [0011] 所述的钢球的直径小于炮孔直径，以便钢球能顺利放入炮孔内。 [0012] 一种提升孔底爆压的多点起爆装置的安装和使用方法，其特征在于：包括如下步骤： [0013] 步骤1、根据低爆速炸药及导爆索的爆轰速度，分析计算起爆具安装数量和具体安装位置； [0014] 步骤2、根据步骤1计算得到的起爆具数量，利用高能高威力炸药制作相应起爆具； [0015] 步骤3、制作高波阻抗钢球，将钢球放置于岩体炮孔底部，钢球在炮孔内的位置在设计开挖面以下； [0016] 步骤4、制作含起爆具的药包，将若干起爆具按设计位置用高速低能导爆索相连，起爆具和导爆索共同形成起爆系统； [0017] 步骤5、将步骤4中含起爆系统的药包安装在岩体炮孔内后，对炮孔正常堵塞，导爆索在炮孔外端连接雷管，最后联网起爆。 [0018] 本发明具有如下优点： [0019] 1)与现有多点起爆方法相比，本发明形成接近延时零误差的多点起爆系统，在常规爆破炮孔中真正实现多点起爆，且操作简便。 [0020] 2)本发明通过改变爆轰波的传播过程，使爆轰波在靠近孔底等需要压力增大的部位产生正碰撞或斜碰撞，从而提升爆炸爆压，加强对待破碎介质的爆破破碎作用，以获得良好的爆破效果。 [0022] 图1为本发明炮孔装药结构示意图； [0023] 其中：1-雷管，2-填塞段，3-起爆具，4-导爆索，5-低爆速炸药，6-岩体，7-钢球。 具体实施方式[0024] 下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明，如图1所示，一种提升孔底爆压的多点起爆装置，包括依次连接的雷管1、导爆索4、起爆具3和低爆速炸药5，其特征在于：所述的雷管1设置于待爆岩体6外部，导爆索4设置于岩体炮孔内，导爆索4上依次连接若干起爆具3，起爆具3设置于低爆速炸药5中，岩体炮孔底部设置钢球7。 [0025] 所述的导爆索4为高速低能导爆索，该类导爆索不具备起爆工业炸药的能力。 [0026] 所述的导爆索4的爆轰波的传播速度不小于7000m/s。 [0027] 所述的起爆具3由高能高威力炸药制成，具有直接起爆工业炸药的能力。 [0028] 所述的低爆速炸药5为常规工业炸药，具有常规爆速。 [0029] 所述的钢球7由高波阻抗钢材料制成，在炮轰过程中不会被破坏。 [0030] 所述的钢球7的直径小于炮孔直径，以便钢球能顺利放入炮孔内。 [0031] 一种提升孔底爆压的多点起爆装置的安装和使用方法，其特征在于：包括如下步骤： [0032] 步骤1、根据低爆速炸药及导爆索的爆轰速度，分析计算起爆具安装数量和具体安装位置； [0033] 步骤2、根据步骤1计算得到的起爆具数量，利用高能高威力炸药制作相应起爆具； [0034] 步骤3、制作高波阻抗钢球，将钢球放置于岩体炮孔底部，钢球在炮孔内的位置在设计开挖面以下； [0035] 步骤4、制作含起爆具的药包，将若干起爆具按设计位置用高速低能导爆索相连，起爆具和导爆索共同形成起爆系统； [0036] 步骤5、将步骤4中含起爆系统的药包安装在岩体炮孔内后，对炮孔正常堵塞，形成炮孔上部填塞段2，导爆索在炮填塞段2外端连接雷管，最后联网起爆。 [0037] 1)本发明中的多点起爆装置起爆过程形成接近延时零误差的的原理如下： [0038] 对于常规的起爆方法，要形成多点起爆，需要设置多个起爆点，即在各个点布置延期雷管，来控制延时，但是延期雷管存在时间不准、延期时间一致性差、储存时间短等缺陷。 [0039] 本发明由起爆具和高速低能导爆索形成起爆系统；其中起爆具由高能高威力炸药制作成；高速低能导爆索的爆轰波传播速度在7000m/s以上，不具有直接起爆低爆速炸药的能力；如图1所示，靠近炮孔底部的2个起爆具，1个起爆具通过高速低能导爆索先起爆，高速低能导爆索的爆轰波继续向下传播，起爆最下面的1个起爆具，来控制多点起爆。高速低能导爆索中的爆轰波在距离上的传播时间形成多点起爆的延时，正是由于高速低能导爆索传播爆轰波的速度(7000m/s以上)比低爆速炸药的爆轰波传播速度(为2000—4000m/s)快，才使这个延时成为可能，否则未等到高速低能导爆索中的爆轰波传播到起爆具的位置，炸药就已先爆。所以本发明利用导爆索和常规较低爆速炸药爆轰波传播速度的差别，形成了一种接近延时零误差的起爆系统。 [0040] 2)本发明提升孔底爆压的原理如下： [0041] 如图1所示，基于接近延时零误差的多点起爆系统，靠近孔底的两个起爆具先后起爆低爆速炸药后形成多点起爆，产生的爆轰波正碰撞产生压力的增强。同时可以根据实际要求来布置起爆具的位置，在其他压力需要增大的部位产生正碰撞或斜碰撞，从而提升爆炸爆压。 [0042] 根据C-J爆轰理论，两等大相向的爆轰波发生正碰撞后 [0043] [0044] 式(1)中，PCJ为C-J状态下的爆轰压力，P2为正碰撞区域冲击波压力，K为爆轰产物的绝热指数。通常情况下K取3，即通常有P2＝2.39PCJ [0045] 由此可见正碰撞区域冲击波压力可提升为初始冲击波压力的2.39倍。 [0046] 冲击波在向孔底传播的过程中经放置在炮孔底部的高波阻抗的钢球向四周反射，产生斜碰撞，压力在孔底附近也会大幅加强。 [0047] 本发明具体实施例如下： [0048] 某水利水电工程边坡开挖采用上述提升孔底爆压的多点起爆装置，钻孔深度为10m，孔径90mm，堵头段长度1.5m，具体实施步骤如下： [0049] 1、根据工业炸药及高速低能导爆索的爆轰速度，分析计算起爆具的安装位置；本实例采用的工业炸药和高速低能导爆索的爆轰速度分别为3600m/s，7000m/s；在设计开挖面以上区域的爆压需要加强，经计算1个起爆具安装在设计开挖面以上0.25m处，1个起爆具安装在设计开挖面以上1.28m处，1个起爆具安装在填塞段2附近； [0050] 2、制作起爆具：按照质量比为TNT:太安或黑索金:铝＝50:30:20的配比进行配料，首先将TNT倒入熔化槽内使之熔化，融熔的TNT流入混合槽中，当流到混合槽体积1/4时，再将太安或黑索金边加入边搅拌，之后加入铝粉，待TNT与太安或黑索金和铝粉混合均匀后，调整温度到80—82℃，将混合物浇铸到模具组合体内，浇铸次数至少为3次，经自然冷却固化成型； [0051] 3、在炮孔底部放置高波阻抗钢球，钢球的位置在设计开挖面以下； [0052] 4、制作含起爆具的药包，起爆具用高速低能导爆索相连，起爆具和高速低能导爆索形成起爆系统； [0053] 5、将含起爆系统的药包安装在炮孔内后，对炮孔正常装药堵塞，通过水手结将导爆索起爆网络联接，检查后起爆。 |
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