[发明专利]一种用于改善水下掏槽爆破破碎效果的爆炸排水方法

权利要求书

1.一种用于改善水下掏槽爆破破碎效果的爆炸排水方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1、针对水下圆形岩石基础的直孔掏槽爆破，布置中心空孔和待爆岩体药包；

步骤S2、根据中心空孔的体积及炸药爆炸后爆生气体膨胀规律，计算用于排水的排水药包药量，将系有配重的排水药包安放到中心空孔底部；

步骤S3、在排水药包上依次进行防护层和排水隔离物施工；

步骤S4、对排水隔离物上方压水进行受力分析，根据爆炸后的气泡空腔膨胀规律及所述上方压水上升运动规律，计算排水药包爆炸后爆生气体膨胀充满中心空孔的空孔体积所需时间，确定排水药包与待爆岩体药包的起爆时差；

步骤S5、根据确定的起爆时差依次起爆排水药包和待爆岩体药包；

步骤S2中，所述排水药包药量的计算按照药包爆后生成的爆生气体充满中心空孔时的压力等于待爆除岩体顶部处静水压力P_w的原则确定，具体计算方法如下：

步骤2.1、水下爆炸高压气泡内的初始压力满足：

公式(1)中：Q_c为炸药爆热，Q为药包质量，V₀为排水药包初始体积，γ为爆热指数；

步骤2.2、忽略爆生气体的粘滞性，并把爆生气体当作多方气体，则该气体的状态方程为：

PV^v＝const 公式(2)

式中：V为爆生气体体积，P为爆生气体压力，v为等熵指数；

步骤2.3、基于排水药包药量确定原则并联立公式(1)和公式(2)可以求得排水药包药量为：

公式(3)中，V₁为中心空孔的体积，ρ_e为排水药包的密度。

2.根据权利要求1所述的一种用于改善水下掏槽爆破破碎效果的爆炸排水方法，其特征在于：所述中心空孔的直径为0.5～2.0m，深度比岩体开挖深度大0.5～1.0m。

3.根据权利要求1所述的一种用于改善水下掏槽爆破破碎效果的爆炸排水方法，其特征在于：步骤S3中，所述防护层是细沙或岩屑。

4.根据权利要求1所述的一种用于改善水下掏槽爆破破碎效果的爆炸排水方法，其特征在于：步骤S3中，所述排水隔离物材质是外部包裹有钢丝网的PVC或木材。

5.根据权利要求1所述的一种用于改善水下掏槽爆破破碎效果的爆炸排水方法，其特征在于：步骤S3中，所述排水隔离物形状为圆板状，圆板直径比所述中心空孔孔径小5～20cm，厚度为10～20cm。

6.根据权利要求1所述的一种用于改善水下掏槽爆破破碎效果的爆炸排水方法，其特征在于：步骤S4中，所述计算排水药包爆炸后爆生气体膨胀充满中心空孔的空孔体积所需时间包含以下步骤：

步骤a、将求解时间t域离散成微小时间段；

步骤b、在每个微小时间段进行受力分析，计算各时刻排水隔离物上方压水的加速度；

步骤c、在每个微小时间段将排水隔离物上方压水的运动看作匀加速运动进行各时刻速度、位移、爆生气体创造的膨胀空间体积更新，直至排水隔离物及其上方压水运动创造的空间等于所述中心空孔的体积，并记录隔离物上方压水从开始运动至此时的持续时间t，该时间t即为排水药包与待爆岩体药包的起爆时差。