CN107228608B - 岩石定向破裂的爆破方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种岩石定向破裂的爆破方法，旨在提供一种具有能够使岩石仅朝向预定的方向破裂和倾倒，保证施工过程中岩石和周围安全性的优点的岩石定向破裂的爆破方法，其技术方案要点是，包括爆破准备、布孔钻孔、雷管制作、装药堵塞、联网爆破和运送碎石等步骤，以调整炮孔的倾斜度和位置，以及炮孔内火药的深度来改变岩石爆破后的倾倒方向，能够使岩石在爆破过程中仅向安全区一侧破裂和倾倒，减少了爆破过程中岩石随便和粉尘向路面飞溅的可能性，保证爆破使周围的安全性，还能减少炸药的使用量，增加爆破的效果，降低哑炮和盲炮产生的可能性。

Description

岩石定向破裂的爆破方法

技术领域

本发明涉及岩石爆破领域，特别涉及一种岩石定向破裂的爆破方法。

背景技术

爆破是利用炸药在空气、水、土石介质或物体中爆炸所产生的压缩、松动、破坏、抛掷及杀伤作用，达到预期目的的一门技术。药包或装药在土石介质或结构物中爆炸时，使土石介质或结构物产生压缩、变形、破坏、松散和抛掷的现象，主要用于土石方工程，以及金属建筑物和构筑物的拆除等。

在铁路、矿山、水库等大型工程中，爆破技术的作用很关键很重要。采矿修路的开山挖隧道，城市对旧建筑物的拆除，都会用到爆破技术。

中国山区较多，为了拉动经济的发展，需要岩山体修建公路，这时就需要将山体夷为平地，方便道路的建设，一般的山体可以直接用挖机挖，但是，面对岩石山体，直接挖掘明显行不通，这时需要先进行岩石爆破，才能挖掘。

目前，公开号为CN104897016A的中国专利公开了一种安全高效环保的岩石爆破设备，它包括爆破装置和打孔装置，打孔装置包括支架和设置在支架上的空压机和水箱，空压机和水箱通过高压管接通，水箱还通过高压管与钢纤接通，空压机还通过高压管与风炮机连接，所述的钢纤设置在风炮机上，钢纤是空心体，且其钻头的尖端开有出水口。上述专利还涉及一种安全高效环保的岩石爆破方法，它包括确定爆破孔的位置和角度、钻爆破孔、扩孔、爆破步骤。

这种安全高效环保的岩石爆破设备及爆破方法虽然可以用较少的雷管、炸药炸开较多的岩石，在一定程度上保证爆破工人不受灰尘污染，避免安全事故发生，但是这种爆破的方法一般用在山体的爆破上，是通过打倾斜的爆破孔来减少爆破产生的岩石，大部分爆破产生的冲击作用被山体吸收，而背向山体的一侧也属于安全区域，因此能达到安全爆破的效果。

现有一块需要爆破的岩石，由于其两侧土质层都被挖空，岩石一侧为安全区域，另一侧为路面，此时需要保证岩石爆破时产生的石块均朝向安全区域一侧破裂和倾倒，以保证施工过程和路面一侧的安全性，使用上述爆破方法无法达到这种效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种岩石定向破裂的爆破方法，其具有能够使岩石仅朝向预定的方向破裂和倾倒，保证施工过程中岩石和周围安全性的优点。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种岩石定向破裂的爆破方法，包括如下步骤：

S1：爆破准备，根据地形地貌情况，对需要爆破的岩石表面植被进行清除，进行炮孔的设计，选取合适钻机，并将钻机运至现场待命，在若干个预定的炮孔位置对应设置若干个工作面且布好孔位；

S2：布孔钻孔，布孔时采用单排眼布孔，炮孔朝向安全区一侧倾斜设置有若干个，若干个炮孔呈直线排布，炮孔形成的直线由路面向安全区方向延伸，炮孔直径为90mm，间距为0.8m～1.5m，钻孔完成后对炮孔进行清理，确保孔内岩粉完全清除；

S3：雷管制作，准备若干雷管和导火索，在专用房间内制作，将导火索一端切平齐，另一端切成斜口，导火索长度大于1.2m，再将导火索插入雷管，直至抵触雷管的加强帽，再用铰钳将雷管口夹紧并包上防潮胶带，检查每根雷管的电阻和稳定性；

S4：装药堵塞，装药前清场警戒，警戒安全距离大于400m，确保警戒距离在飞石影响区外，撤离完成后将雷管运输至作业面，检测孔的角度、方向、结构、药卷直径以及孔内温度，确保孔内温度低于60℃后进行雷管的装填，装填时保证炸药沿孔深的高度分散设置，火药装填深度从路面一侧炮孔向安全区一侧炮孔，深度依次递增，并采用填充物进行堵塞；

S5：联网爆破，将雷管运输至制定位置并由作业面向各个起爆点依次联线，保证结合部位捆绑牢固，起爆前检查爆破网络，测定导线处于通电状态，进行起爆操作，由靠近安全区一侧向靠近路面一侧依次引爆火药，完成爆破；

S6：确认爆破正常后，及时处理瞎炮、盲炮， 并将爆破后产生的碎石和废屑清理出现场，完成岩石的定向爆破。

通过采用上述技术方案，如果不对岩石表面植被进行清除，在爆破前打炮孔时容易对炮孔的位置、大小和深度产生影响，并且影响最终的爆破结果。还容易在爆破过程中产生更多的飞尘和碎片，对操作人员产生影响；

在设计炮孔的位置和大小时，首先需要根据岩石的大小、坚硬程度和所使用雷管的大小确定炮孔的直径，然后再根据炮孔直径计算炮孔的孔距和排距；

本发明采用90mm的炮孔直径；

孔距的计算公式为：a=D/n（D为炮眼直径，n=60～120，当岩石质地坚硬时取较大值），所得孔距为0.8m～1.5m；

排距的计算公式为：b=（0.8～0.9）×D×K_S（K_S取25～45），最终所得排距为3～3.5m；

炸药在炮孔内起爆后，高温高压气体迅速冲击孔壁，当炸药爆轰速度超过孔壁岩石的纵波速度时，将在其内产生冲击波；如果小于纵波速度，则在孔壁上产生应力脉冲，冲击波和盈利脉冲均衰减为应力波向外传播；而高温高压气体在冲击孔壁后，炸药的能量并没有完全消失，一般仍有50%的能量保留在爆炸产生的气体中，并作用在孔壁上；因此将炮孔倾斜设置，虽然无法阻挡应力波的传播，但是可以在一定程度上将爆炸产生的气体留在岩石中，并且使其反复作用在岩石内壁上，节约了炸药的用量，还增加了爆破的效果；

将炮孔呈直线排列，且炮孔位置从路面向安全区方向延伸；在爆破时，炸药从安全区向路面方向的炮孔内依次引爆，由于安全区方向始终会有岩石作为屏障，爆破产生的冲击波会携带碎石粉尘朝向安全区一侧飞出，不容易影响到路面的一侧，保证了路面一侧的安全性；炮孔内如果存在岩粉，在装填炸药时，岩粉容易混合在炸药内，如此影响炸药引爆使产生的冲击力，还容易造成哑炮、盲炮等，有可能危及操作人员的安全，还造成材料的浪费；

将导火索的一端切成斜口，另一端平齐，斜口的一端可以方便操作人员将导火索插进雷管中；用防潮胶带包紧雷管口，可以避免存放、运输或是安装过程中雷管和导火索受潮，从而避免产生哑炮和盲炮；

安装雷管前需要确保炮孔中温度正常，如果温度过高，在安装过程中容易引燃雷管，从而产生爆炸事故，伤及操作人员；炸药的装填深度从路面一侧向安全区一侧炮孔依次递增，越靠近安全区一侧炸药装填深度越大；如此爆破完成后会在岩石内产生倾斜的爆破缺口，爆破缺口大小从安全区一侧向路面一侧递减，因此岩石顶部位置在重力作用下掉落时，会朝向爆破缺口较大的一侧，即朝向安全区一侧倾倒，就能够进一步减少爆炸对路面一侧产生的影响，使岩石在爆破过程中仅向安全区一侧破裂和倾倒，保证爆破使周围的安全性；

联网爆破需要设计起爆网络，起爆网络能够通过控制能量释放，有效控制破裂方向和破坏范围，使岩石在爆破过程中达到稳定、平整的设计要求；装填火药时需要使用黏土、砂石等堵住炮孔，如此能够在炮孔内产生密封空间，在一定程度上增加火药爆炸时的效果，还能阻挡外界露水进入炮孔内，影响火药的爆破效果。

进一步设置：所述炮孔的倾斜角度为10°～20°，其开口方向朝向安全区方向设置。

通过采用上述技术方案，虽然将炮孔倾斜a设置能增加整体的爆破效果，但是同时会增加打孔的难度，将炮孔的倾斜角度a定为10°～20°，一方面可以将打孔的难度控制在一定范围内，另一方面可以在一定程度上避免冲天炮的出现，还能增加爆炸后气流在岩石内冲击的次数，从而达到更好的爆破效果。

进一步设置：S2中，岩体靠近路面一侧预开有一隔离缝，形成一作用面，炮孔位于隔离缝远离路面一侧。

通过采用上述技术方案，隔离缝形成的作用面可以隔断爆破对保留部分的危害，预防爆破部分岩层的破碎、位移和变形对保留部分产生破坏；同时，确保爆破后形成定向倒塌的趋势。

进一步设置：隔离缝的宽度大于等于60mm。

通过采用上述技术方案，隔离缝的宽度不低于炮孔直径的2/3，以控制爆破时损坏保留部分。

进一步设置: S4中，火药装填深度为炮孔深度的1/8～1/2。

通过采用上述技术方案，装药量过大，不仅造成火药的浪费，还会不同程度的破坏岩层的稳定性，造成岩层过度粉碎，带来安全隐患；装药过少，则达不到定向爆破的效果。

进一步设置: S4中，火药装填深度从路面一侧炮孔向安全区一侧炮孔深度呈线性递增，形成梯形爆破缺口。

通过采用上述技术方案，梯形爆破缺口的设置使火药爆炸产生的能量得到合理均匀的利用，对岩层产生冲击波，破坏岩层结构，使岩层结构重心失稳，顺利的在自重的作用下形成倾覆力矩，迫使岩层朝安全层倒塌。

进一步设置：S4中，火药装填前，在各个爆破孔底部设置柔性垫层，火药置于柔性垫层上，火药装填完后通过细砂、黏土和碎石粉末进行填充。

通过采用上述技术方案，柔性垫层厚度的设计，能使得在爆破施工过程中，得到最佳爆破效果的同时，能对路面一侧达到较好的保护。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

能够使岩石在爆破过程中仅向安全区一侧破裂和倾倒，减少了爆破过程中岩石随便和粉尘向路面飞溅的可能性，保证爆破使周围的安全性，还能减少炸药的使用量，增加爆破的效果，降低哑炮和盲炮产生的可能性。

附图说明

图1是岩层结构示意图，旨在表示梯形爆破缺口结构。

附图标记：1、炮孔；2、隔离缝；3、爆破缺口。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

如附图1所示，岩石的左侧为安全区，右侧为路面，爆破时需要使岩石向安全区方向倒塌，防止岩石堵塞路面。

岩石定向破裂的爆破方法，如下：

S1:爆破准备，根据地形地貌情况，对需要爆破的岩石表面植被进行清除，进行炮孔1的与设计，选取合适钻机，并将钻机运至现场待命，在若干个预定的炮孔1位置对应设置若干个工作面且布好孔位。

S2：布孔钻孔，布孔时采用单排眼布孔，炮孔1朝向安全区一侧倾斜设置有若干个。若干个炮孔1呈直线排布，炮孔1形成的直线由路面向安全区方向延伸。炮孔1直径为90mm，间距为0.8m～1.5m，炮孔1的倾斜角度a为10°～20°，其开口方向朝向安全区方向设置。钻孔完成后对炮孔1进行清理，确保孔内岩粉完全清除。其中，岩体靠近路面一侧预开有一宽度为60mm的隔离缝2，形成一作用面，炮孔1位于隔离缝2远离路面一侧。

S3：雷管制作，准备若干雷管和导火索，在专用房间内制作，将导火索一端切平齐，另一端切成斜口，导火索长度大于1.2m，再将导火索插入雷管，直至抵触雷管的加强帽，再用铰钳将雷管口夹紧并包上防潮胶带，检查每根雷管的电阻和稳定性。

S4：装药堵塞，装药前清场警戒，警戒安全距离大于400m，确保警戒距离在飞石影响区外，撤离完成后将雷管运输至作业面。检测孔的角度、方向、结构、药卷直径以及孔内温度，确保孔内温度低于60℃后进行雷管的装填。火药装填前，在各个爆破孔底部设置柔性垫层，火药置于柔性垫层上，装填时保证炸药沿孔深的高度分散设置。火药装填完后通过细砂、黏土和碎石粉末进行填充。火药装填深度h从路面一侧炮孔1向安全区一侧炮孔1，深度依次递增，且呈线性递增，形成梯形爆破缺口3。其中，火药装填深度h为炮孔1深度H的1/8～1/2，并采用填充物进行堵塞。

S5：联网爆破，将雷管运输至制定位置并由作业面向各个起爆点依次联线，保证结合部位捆绑牢固，起爆前检查爆破网络，测定导线处于通电状态，进行起爆操作，由靠近安全区一侧向靠近路面一侧依次引爆火药，完成爆破。

S6：确认爆破正常后，及时处理瞎炮、盲炮，并将爆破后产生的碎石和废屑清理出现场，完成岩石的定向爆破，并且达到清理岩石的目的。

上述的实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (6)

1.一种岩石定向破裂的爆破方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1:爆破准备，根据地形地貌情况，对需要爆破的岩石表面植被进行清除，进行炮孔（1）的设计，选取合适钻机，并将钻机运至现场待命，在若干个预定的炮孔（1）位置对应设置若干个工作面且布好孔位；

S2：布孔钻孔，布孔时采用单排眼布孔，炮孔（1）朝向安全区一侧倾斜设置有若干个，若干个炮孔（1）呈直线排布，炮孔（1）形成的直线由路面向安全区方向延伸，炮孔（1）直径为90mm，间距为0.8m～1.5m，钻孔完成后对炮孔（1）进行清理，确保孔内岩粉完全清除；

S3：雷管制作，准备若干雷管和导火索，在专用房间内制作，将导火索一端切平齐，另一端切成斜口，导火索长度大于1.2m，再将导火索插入雷管，直至抵触雷管的加强帽，再用铰钳将雷管口夹紧并包上防潮胶带，检查每根雷管的电阻和稳定性；

S4：装药堵塞，装药前清场警戒，警戒安全距离大于400m，确保警戒距离在飞石影响区外，撤离完成后将雷管运输至作业面，检测孔的角度、方向、结构、药卷直径以及孔内温度，确保孔内温度低于60℃后进行雷管的装填，装填时保证炸药沿孔深的高度分散设置，火药装填深度从路面一侧炮孔（1）向安全区一侧炮孔（1），深度依次递增，并采用填充物进行堵塞；

S5：联网爆破，将雷管运输至指定位置并由作业面向各个起爆点依次连线，保证结合部位捆绑牢固；起爆前检查爆破网络，测定导线处于通电状态，进行起爆操作，由靠近安全区一侧向靠近路面一侧依次引爆火药，完成爆破；

S6：确认爆破正常后，及时处理瞎炮、盲炮， 并将爆破后产生的碎石和废屑清理出现场，完成岩石的定向爆破。

2.根据权利要求1所述的岩石定向破裂的爆破方法，其特征在于：S2中，岩体靠近路面一侧预开有一隔离缝（2），形成一作用面，炮孔（1）位于隔离缝（2）远离路面一侧。

3.根据权利要求2所述的岩石定向破裂的爆破方法，其特征在于：隔离缝（2）的宽度大于等于60mm。

4.根据权利要求1所述的岩石定向破裂的爆破方法，其特征在于：S4中，火药装填深度为炮孔（1）深度的1/8～1/2。

5.根据权利要求1所述的岩石定向破裂的爆破方法，其特征在于：S4中，火药装填深度从路面一侧炮孔（1）向安全区一侧炮孔（1）深度呈线性递增，形成梯形爆破缺口（3）。

6.根据权利要求1所述的岩石定向破裂的爆破方法，其特征在于：S4中，火药装填前，在各个爆破孔底部设置柔性垫层，火药置于柔性垫层上，火药装填完后通过细砂、黏土和碎石粉末进行填充。