[发明专利]结合炮孔孔底消能和聚能的坝基一次成型钻孔爆破方法

说明书

 

技术领域

本发明属于工程爆破技术领域，特别涉及一种采用孔底消能和聚能相结合的坝基开挖一次成型钻孔爆破技术。

背景技术

水电工程的建基面、边坡马道保护层开挖质量一直是水电工程施工中的难点。现有技术中，传统的深孔台阶爆破，施工效率往往很低，且对孔底保留岩体的损伤较大；水平预裂或水平光面爆破，开挖效果尚佳，但施工效率仍无法令人满意。近年来的孔底设柔性垫层的小梯段孔间顺序起爆法，由于柔性垫层材料对爆破冲击波的缓冲作用有限，孔底损伤依然较大，开挖出的建基面起伏差较大，从而导致人工撬挖量较大；同时采用楔形药槽的普通聚能爆破，由于装置聚能效果有限，亦无法取得理想结果。如何控制大坝建基面、边坡马道成型的开挖质量，提高爆破作业的效率仍是目前急需解决的问题。 

发明内容

针对现有技术中大坝建基面和边坡马道保护层的开挖质量难以保证的不足，本发明提供了一种工艺简单、可操作性强、减少炮孔孔底损伤、增强爆破效率的结合炮孔孔底消能和聚能的坝基一次成型钻孔爆破方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

一种结合炮孔孔底消能和聚能的坝基一次成型钻孔爆破方法，包括步骤：

步骤1，在岩体中钻设圆心共线的成排垂直炮孔；

步骤2，在炮孔孔底铺设缓冲层，所述的缓冲层为松砂、岩粉或细沙；

步骤3，采用绳索将圆锥形消能座牵引进入炮孔，并使其底面置于缓冲层上；

步骤4，向炮孔内加入药粉并堵塞后引爆药粉。

为了进一步增强本发明方法的反射聚能效果，本发明可采用如下优选方案：

（1）缓冲层厚度为10～20cm，各炮孔内缓冲层厚度相同。

（2）缓冲层为松砂。

（3）圆锥形消能座的圆锥母线与底面呈45°角度，且圆锥形消能座的底面直径为爆破孔孔径的0-8~0-9倍。

（4）圆锥形消能座可采用铸铁、岩芯或混凝土制备，所述的岩芯可以为花岗岩岩芯或母岩岩芯。

 

图3为引爆前炮孔剖视图，图4为引爆后爆炸冲击在炮孔内的传播示意图，图5为炮孔底水平方向爆炸应力波的聚能效果示意图。见图3~4，引爆后，炮孔中向炮孔底垂直方向传播的爆炸冲击6遇到孔底的消能座后，在消能座侧面上发生反射和折射。在优选方案中，由于消能座特殊的材料特性（铸铁材料的特性）及空间结构（即，消能座的侧面与地面呈45度角），将诱导爆炸能量向孔底水平方向传播。由于消能座和缓冲层的破碎以及爆炸冲击波在不同材料介质边界的多次反射和折射，将进一步消耗孔底垂直方向传播的爆炸能量，减小孔底损伤。对于坝基开挖中的成排爆破孔，相邻炮孔的相互作用将增强炮孔孔底水平方向的聚能效果，见图5，在实现炮孔间岩体破碎的同时减小起伏差，从而保证建基面开挖的一次成型。

与现有技术相比，本发明具有如下特点和有益效果：

（1）本发明工艺简便，成本低廉，易于操作，可直接利用施工现场的钻孔设备钻设垂直爆破孔。

（2）由于缓冲层和消能座的反射聚能作用，开挖效果可靠，可保证大坝建基面和边坡马道保护层开挖的一次成型，广泛用于水利水电工程、交通、矿山的行业的建基面和边坡保护层开挖工程中。

附图说明

图1为本发明中的炮孔布置示意图；

图2为本发明中的消能和聚能相结合的示意图；

图3为单炮孔放大示意图；

图4为爆炸冲击在炮孔内的传播示意图；

图5为炮孔底水平方向爆炸应力波的聚能效果示意图。

图中：1-堵塞段，2-炸药，3-消能座，4-缓冲层，5-岩体，6-垂直方向传播的爆炸冲击，7-水平方向传播的爆炸冲击，8-爆破影响区。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例对本发明作进一步介绍。

本具体实施中，待爆破开挖的岩质基础开挖深度为8m，圆锥形消能座采用花岗岩芯制备，缓冲层材料为干燥的松砂。

本具体实施的坝基一次成型钻孔爆破方法依次按以下步骤进行：

1、在岩体中钻设圆心共线的成排垂直炮孔：

在待爆破开挖的岩质基础中，合理布设垂直炮孔的位置和尺寸，见图1：炮孔孔径90mm，炮孔深8.5m，炮孔超深0.5m，堵塞段长2m，炮孔间距为3m。

2、铺设缓冲层：

钻孔完成后，在各孔底均匀铺设厚度为20cm的缓冲层。

3、将消能座置于缓冲层上：