[发明专利]水下岩塞爆破陀螺分布式药室法

权利要求书

1.一种水下岩塞爆破陀螺分布式药室法，其特征在于：包括下列步骤：

(一)在岩塞周边按岩塞体尺寸的要求钻预裂孔；

(二)陀螺平面π位置拟定；

(1)以岩塞轴线作为陀螺轴线，假设在岩塞轴线与陀螺平面交点Z处布置一中心药包，计算两个方向抵抗线的比值W’_下/W’_上，并以此确定中心药包位置，亦即陀螺平面π位置，W’_下/W’_上在1.1～1.5范围内选取；

(2)岩塞厚度H已知，由H＝W’_上+W’_下，由此确定陀螺平面位置；

(三)陀螺轴线上部药包Z_上、下部药包Z_下位置与药量计算

(1)为使Z处药包爆破作用对象明确，将Z处药包沿岩塞轴线分为陀螺平面圆上部药包Z_上和下部药包Z_下，两个药包主要任务是完成岩塞的上开口和下开口，同时也为其它药包爆破创造临空条件；

(2)分成的上部药包Z_上、下部药包Z_下，其间距h为岩塞厚度H的1/4～1/3；

(3)上部药包Z_上、下部药包Z_下的最小抵抗线分别用W_上、W_下表示，W_下/W_上在1.1～1.5范围内；

(4)选取爆破作用指数n，n的范围为1.25～2.0；

(5)由鲍列斯可夫药量计算公式：Q＝KW³f(n)，得上部药包Z_上、下部药包Z_下两个药包药量计算式分别为：两个药包药量平衡：Q_上＝Q_下，有：经过整理得：W_下/W_上的计算式(1)，

式中：W_上、W_下——上部药包、下部药包最小抵抗线，单位为m；

n_上、n_下——上部药包、下部药包的爆破作用指数，按照步骤4)选取；

f(n_上)、f(n_下)——上部药包、下部药包的爆破指数：

K_上、K_下——上部药包、下部药包的岩石单位耗药量，统称单耗K，单位为kg/m³；

单耗K通过以下方法选取：

取按下述方法确定的各岩石单位耗药量K的算术平均值作为本塞体岩石的单位耗药量K：

①根据岩石级别参照经验公式(2)计算：

K＝0.8+0.085N (2)

式中：K——岩石单位耗药量，单位为kg/m³；

N——按16级分级的岩石级别；

②根据岩石的容重按经验公式(3)计算：

式中：K——岩石单位耗药量，单位为kg/m³；

γ——岩石容重，单位为kg/m³；

③通过现场标准抛掷爆破漏斗试验确定；

(四)陀螺平面药包Y₁～Y_m位置布置与药量计算

(1)在陀螺平面内，相邻陀螺平面药包之间的圆心角θ＝360°/m，陀螺平面药包数量m应满足相邻药包之间最小间距要求；

(2)陀螺平面药包的位置应关于过陀螺轴线的铅垂面ω对称布置，

(3)单耗K的计算，取按下述方法确定的各岩石单位耗药量K的算术平均值作为本塞体岩石的单位耗药量K：

1)根据岩石级别参照经验公式(2)计算；

2)根据岩石的容重按经验公式(3)计算；

3)通过现场标准抛掷爆破漏斗试验确定，

(4)药包与岩塞侧向边界或预裂面距离ρ，ρ由下式(4)计算：

ρ＝R_c+0.7B (4)

式中：B——药室宽度，单位为m，取0.8m；

R_c——压缩圈半径，单位为m，压缩圈半径计算公式(5)如下：

式中：μ——岩石压缩系数，根据岩石等级查有关文献或规范得到；

Δ——炸药密度，根据药包质量和体积即可计算出其密度，单位为kg/m³；

Q——药包药量，单位为kg，药量计算公式(6)如下：

Q＝KW³f(n) (6)

式中：Q——药包药量，单位为kg；

K——标准抛掷爆破单位耗药量，单位为kg/m³，其计算方法与步骤(三)的(5)相同；

W——最小抵抗线，单位为m，由设计图纸实际量得；

n——爆破作用指数；

f(n)——爆破作用指数函数，其计算公式(7)如下：

f(n)＝0.4+0.6n³ (7)

(5)将公式(7)代入(6)再代入(5)整理后得：

上式μ、K、Δ、n一定时，压缩圈半径R_c仅与最小抵抗线W有关，据此可以初步估算R_c的值，取W＝0.45H估算R_c值，以便确定各陀螺平面药包与边线的距离ρ；

(五)陀螺分布式药室布置最终确定

(1)相邻陀螺平面药包间距a计算，水下岩塞爆破条件下，为确保爆通及考虑岩石的夹制作用，相邻陀螺平面药包间距a应采用下式(9)计算:

式中：a——药包间距，单位为m；

W_cp——相邻药包的平均最小抵抗线，单位为m；

f(n_cp)——相邻药包的平均爆破作用指数函数；

(2)爆破漏斗破裂范围复核计算，上破裂半径R＇和下破裂半径R计算公式(10)、(11)如下：

式中：R＇——上爆破漏斗半径，单位为m；

R——下爆破漏斗半径，单位为m；

β——考虑地形地质条件系数；

(3)漏斗开口应满足设计过流开口要求，开口大小主要由Z_上药包决定：

AB应大于满足过流要求的开口；

其中，点A为上破裂半径与坡面交点，点B为下破裂半径与坡面交点，点O为药包中心点，AB为爆破漏斗开口尺寸，M为直线AB上的点，且OM垂直AB，OM的长度等于最小抵抗线W；

(4)药室的布置是一个循环设计过程；

(六)药室和施工通道

1)药室中心应与计算药包中心重合，其尺寸应考虑炸药装填体积；

2)药室开挖及装药施工通道，将陀螺平面与岩塞轴线交点作为分界点，分界点及以上药室共用一个通道，分界点以下共用一个通道，整个岩塞药室分成上部和下部两个施工通道区；

3)施工通道在满足施工条件下，断面尺寸应尽量小，宽度80～100cm，高度120～150cm；

4)为提高爆破效果，轴线上的两个药室Z_上、Z_下之间不应直接设置通道相连；

5)各药室装药、联网、堵塞、回填、灌浆，之后等强，等强3～5天；

(七)爆破顺序及起爆时间间隔

(1)先起爆预裂孔，预裂孔全部爆破完成之后，再同时起爆陀螺轴线药室中的上部药包Z_上、下部药包Z_下，起爆完成后，岩塞已经形成上开口和下开口，并初步形成通道和为陀螺平面内药室爆破创造了临空面；

(2)接着按高程从上至下，分段起爆陀螺平面内各药室；

(3)分段起爆时间间隔，分段起爆时间间隔按下式计算：

式中：t——分段时间间隔，单位为s；

A——系数，取0.0021。