[发明专利]一种创造高密度深覆盖下岩塞爆破自由面的爆破空腔方法

摘要

本发明涉及一种创造高密度深覆盖下岩塞爆破自由面的爆破空腔方法，属于水利水电工程采用水下岩塞爆破修建取水口的技术领域。包括确定水深和淤积厚度有关指标，确定炸药有关指标，确定爆破空腔范围，爆破空腔形成，爆破空腔形体及体积，爆破空腔药包A药量确定。优点是：通过在淤积覆盖层中爆破成腔，为岩塞爆破创造了人工自由面，岩塞爆破产生的爆炸应力波在空腔处得到有效反射，并为破碎岩石提供了移动或抛掷空间，本发明有效地解决了高密度厚淤积覆盖下岩塞成功爆破问题，开拓了在复杂条件下岩塞爆破新技术，填补了本项技术领域的空白。

主权项

1.一种创造高密度深覆盖下岩塞爆破自由面的爆破空腔方法，其特征在于，包括下列步骤：(1)确定水深和淤积厚度有关指标：通过勘测资料或现场测试，取得工程部位的水深H_水、淤积覆盖层厚度H_w及淤积覆盖层密度ρ_w；(2)确定炸药有关指标：通过厂家或炸药的性能试验取得炸药的爆热Q_c和爆热指数γ；(3)确定爆破空腔范围：依据用于爆破形成岩塞上开口的岩塞药包B的抵抗线W，来确定所需要的爆破成腔范围，爆破所形成的、在岩塞坡面上空腔范围应不小于标准抛掷爆破漏斗范围，即爆破空腔在岩面上的最小范围，不小于以岩塞轴线与岩面交点为中心，以r＝W为半径的圆面积，r为爆破空腔的半径，如图1所示；(4)爆破空腔可由布置在靠近岩石表面部位的淤积覆盖层中的一个空腔药包A或N个空腔药包A形成；(5)爆破空腔形体及体积：由于岩石不可压缩，爆破空腔主要在淤积覆盖层中形成，单个空腔的形体可看作是半球体，其几何形体体积为：式中：R为半球体的空腔半径，单位m，(6)爆破空腔药包A药量：1)处在淤积覆盖中的药包爆炸后，当爆破空腔内的压力降至药包处的静水压力时，单个空腔的体积为：式中：V_s为降至静水压力时空腔体积，单位m³；P₀为空腔内初始压力，单位Pa；V₀为药包体积，单位m³；γ为爆热指数；P_s为药包处的静水压力，单位Pa，按岩塞上开口中心位置的静水压力计算；2)空腔内的初始压力P₀为：式中：Q_c—爆热，单位J/kg；Q—炸药质量，单位kg；3)由式(2)和(3)得药量计算式：在靠近岩面淤积覆盖中的爆破空腔，其形体可看作是半球体，即V_s＝V_半球，从而由式(4)计算出单个爆破空腔药包的药量；(7)岩塞药包B起爆时间的确定：岩塞药包B的起爆时间是由爆破空腔的形成过程决定的，爆破空腔的形成过程是一个复杂的脉冲过程，要历经多次的膨胀与收缩，再膨胀、再收缩的过程，岩塞药包B起爆时间应在爆破空腔运动到其内部的压力达到静水压力后至爆破空腔回缩破灭前起爆，由于淤积中的空腔回缩时间较缓慢，达到秒级以上，因此，对岩塞药包B最迟起爆时间不做要求，岩塞药包B起爆时间应大于由下式估算的时间：式中：T为估算的岩塞起爆时间，单位s；H_水为淤积覆盖层以上水深，单位m；ρ_水为水的密度，单位kg/m³；H_w为药包上覆淤积厚度，单位m；ρ_w为淤积介质密度，单位kg/m³；ρ_e为炸药密度，单位kg/m³；r₀为空腔药包A半径，单位m。