[发明专利]水下岩塞爆破陀螺分布式药室法

摘要

本发明涉及一种水下岩塞爆破陀螺分布式药室法，属于水下岩塞爆破工程中的岩塞体爆破方法。在岩塞周边按岩塞体尺寸的要求钻预裂孔，陀螺平面位置拟定，陀螺轴线上部药包Z上、下部药包Z下位置与药量计算，陀螺平面药包Y1～Ym位置布置与药量计算，陀螺分布式药室布置最终确定，药室和施工通道，爆破顺序及起爆时间间隔。优点是药室布置层次分明，各药室相互关系清楚，爆破机理和作用对象明确，结构简单，容易掌握；应用前景广阔，填补了大型水下岩塞爆破集中药包布置理论与实践的空白，是水下岩塞爆破药室布置的新突破，对于水下岩塞爆破设计与施工具有明显的实际应用意义。

主权项

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～Ym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＝Rc+0.7B                      (4)式中：B——药室宽度，单位为m，取0.8m；Rc——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Rc仅与最小抵抗线W有关，据此可以初步估算Rc的值，取W＝0.45H估算Rc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；Wcp——相邻药包的平均最小抵抗线，单位为m；f(ncp)——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。