CN104457458A - 一种大孔径定向***方法及药包 - Google Patents
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Abstract
本发明属于采石场定向***领域,尤其涉及一种应用于大孔径的定向***方法及药包。采用圆柱形炮孔,以炮孔的横截面圆心为原点,在圆柱形炮孔内放置横截面为椭圆的椭圆柱体药包,沿椭圆形横截面的长轴,药包两侧从上之下开设多条切缝,所述药包的横截面满足方程离心率满足e=0.92,炮孔横截面积与药包的横截面比值径向不耦合系数K=3.9,药包内置露天乳化***,计算圆柱形炮孔内露天乳化***的线性密度为8~10kg/m。本发明形成预裂***或光面***而不影响形成初始预裂纹的方向和大小,断裂面质量大为提高,使用安全可用于露天台阶。
Description
技术领域
本发明属于采石场定向***领域,尤其涉及一种应用于大孔经的定向***方法及药包。
背景技术
传统预裂***工艺应用近四十年,它是用麻绳将条形药包捆扎于两根导爆索上,然后吊装在炮孔内。通常采用不耦合装药,不耦合系数K=3.1~3.3,使用2#岩石乳化***,药径d=80mm,重量为3kg。炮孔下部双列四对(24kg***),上部单列(24kg***),用麻绳将药卷捆扎于两根导爆索上,药卷间留约100mm间隙。每炮孔装药量48kg。将药卷链垂直悬吊于炮孔中心,并把起爆端头的导爆索固定于炮孔孔口的木棒上。装药长度9~10m,填塞长度3.5~4.0m。存在的缺点很多:第一,2#岩石乳化***的外包装的塑料袋是软包装,麻绳捆扎难以牢固,容易脱落。甚至大部分脱落、堆积到炮孔底部。第二,两箱***,重量48kg,再加上30m的导爆索,重量接近100斤,太重,一个人难以施工。第三,有重大安全隐患,即在100斤重量作用下,导爆索与炮孔孔口边沿存在很大的摩擦力。而且下降具有一定速度,个别情况下,导爆索外包装磨损严重,甚至露出黑索金***。因此,非常危险,是安全方面的重大隐患。
近年来,定向断裂控制***技术在韦爱勇主编的09年版《控制***技术》书中介绍,是近年国内外专家学者将***力学与岩石断裂力学相结合,研究***动载荷作用下岩石破碎断裂过程,并且提出利用切缝药包实现定向断裂的理论。
切缝药包***作用机理,首先是在炮孔壁某些部位应力集中而产生径向裂纹,同时避免炮孔壁其他部位产生侧向微裂纹,随后在***应力波和爆生气体的共同作用下,使径向裂纹持续发展,形成预期的断裂面。
切缝药包***工艺简单易行,不仅定向断裂效果优于其他方法,而且对钻孔***技术没有特殊要求,也可使炮孔的孔距增大50%~100%。同时,孔隙率达到95%以上,断裂面质量大为提高。扣除切缝管成本后,仍可获得明显的经济效益。
切缝药包外包装采用无毒、无味、高强度抗静电塑料管材(ABS工程塑料)制成,也叫切缝管,或者聚能管。
为了取代传统预裂***有采用圆柱体切缝药包,但是,如果选择2~4倍的不耦合系数,那么,圆柱体切缝药包很难精准地放在炮孔中间。这样,切缝两侧与炮孔孔壁的距离则大小不均。同时,影响形成初始预裂纹的方向和大小。反之,如果缩小不耦合系数,那么就不能叫预裂***或光面***了。它的缺点是如果柱体截面积与炮孔面积接近时,它的线性装药密度过大,而线装药密度适中时,它的切缝口又距孔壁过远,因此产生的集中能流被削弱。
另外有在药包的两侧打造成“V”型槽的药包,这种异型材料制造困难,而且加工成药包就更加困难了。适合于搞科研或特殊***工程。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种形成预裂***或光面***而不影响形成初始预裂纹的方向和大小,断裂面质量大为提高,使用安全的大孔径定向***方法及药包。
本发明是这样实现的,一种大孔径定向***方法,采用圆柱形炮孔,以炮孔的横截面圆心为原点,在圆柱形炮孔内放置横截面为椭圆的椭圆柱体药包,沿椭圆形横截面的长轴,药包两侧从上之下开设多条切缝,所述药包的横截面满足方程离心率满足e=0.92,炮孔横截面积与药包的横截面比值径向不耦合系数K=3.9,药包内置露天乳化***,计算圆柱形炮孔内露天乳化***的线性密度为8~10kg/m。
实现上述技术方案中进一步优化可取,所述炮孔的横截面直径为25cm,所述药包的横截面椭圆方程中,a取10cm,b取4cm,选择长轴为20cm,短轴为8cm。
根据现场炮孔的间距大小可选择,切缝的长度250~320mm,宽度为4~8mm。
在实现上述方案中进一步地,所述椭圆柱体药包高度选择1.5m,与切缝方向成90度角的两侧,上下各安装一对耳朵及支撑支架,耳朵呈弧形。
本发明还提供了一种药包,用于放置于圆柱形炮孔内,所述药包为横截面为椭圆的椭圆柱体,所述药包沿椭圆形横截面的长轴,药包两侧从上之下开设多条切缝,所述药包的横截面满足方程离心率满足e=0.92,炮孔横截面积与药包的横截面比值径向不耦合系数K=3.9,药包内置露天乳化***。
进一步地在第二技术方案中,所述炮孔的横截面直径为25cm,所述药包的横截面椭圆方程中,a取10cm,b取4cm,选择长轴为20cm,短轴为8cm。
进一步地在第二个技术方案中,所述切缝的宽度为4~8mm。
进一步地在第二个技术方案中,,所述椭圆柱体药包高度选择1.5m,与切缝方向成90度角的两侧,上下各安装一对耳朵及支撑支架,耳朵呈弧形。
本发明的工作原理为:建材采石场中采用多个钢楔的连续作用,使花岗岩的定向微裂纹扩大、伸展,最后贯通。把一块非常完整的石料从母体中分劈下来,而椭圆柱体药包的作用机理也是如此。当椭圆柱体药包***时,在集中能流的作用下,首先在预裂孔走向的方向上最易产生定向微裂纹,因为椭圆柱体的长轴方向,也就是切缝方向与炮孔的孔壁最贴近,而切缝方向恰好是需要定向断裂的方向,由于其他方向的空间较大,使高温高压的膨胀气体得到一定缓冲,从而保护了切缝方向的孔壁完整。而巨大的***能量迫使切缝方向的岩石发生弹性变形,而使得定向微裂纹扩大,就像掰苹果一样。扩大的定向微裂纹又被高温高压气体充填,使其延展,最后贯通,形成断裂面即预裂缝。
本发明与现有技术相比,有益效果在于:本发明切缝方向与炮孔的孔壁最贴近,而切缝方向恰好是需要定向断裂的方向,由于其他方向的空间较大,使高温高压的膨胀气体得到一定缓冲,从而保护了切缝方向的孔壁完整,采用的采用不耦合装药,不耦合系数K=3.9,保证药包很精准地放在炮孔中间,切缝两侧与炮孔孔壁的距离则大小均匀。形成预裂***或光面***,同时,不影响形成初始预裂纹的方向和大小。
附图说明
图1是本发明实施例提供的药包置于炮孔内的结构示意图;
图2是本发明实施例提供的药包具有小窗的一侧的结构示意图;
图3是本发明实施例提供的药包具有切缝一侧的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
实施例
一种大孔径定向***方法,采用圆柱形炮孔,以炮孔的横截面圆心为原点,在圆柱形炮孔内放置横截面为椭圆的椭圆柱体药包,沿椭圆形横截面的长轴,药包两侧从上之下开设多条切缝,所述药包的横截面满足方程离心率满足e=0.92,炮孔横截面积与药包的横截面比值径向不耦合系数K=3.9,药包内置露天乳化***,计算圆柱形炮孔内露天乳化***的线性密度为8~10kg/m。炮孔的横截面直径为25cm,药包的横截面椭圆方程中,a取10cm,b取4cm,选择长轴为20cm,短轴为8cm。
如图1所示结合图2、3所示,本发明还提供了一种药包,用于放置于圆柱形炮孔1内,药包2为横截面为椭圆的椭圆柱体,药包2沿椭圆形横截面的长轴,如图3所示,药包两侧从上之下开设多条切缝3,药包2的横截面满足方程离心率满足e=0.92,炮孔横截面积与药包的横截面比值径向不耦合系数K=3.9,药包内置露天乳化***。
采用不耦合装药,不耦合系数K=3.9,使用露天乳化***,椭圆柱体切缝药包,椭圆内径长轴为20cm,短轴为8cm,重量为15kg,正常炮孔中,连续放入5个药包,总量75kg,装药长度9m,填塞长度4m。
预裂圆柱形炮孔沿靠帮台阶下沿布置,孔距4.0~4.5m,小于10个预裂孔,可与主爆区同时施工,但起爆时间与主爆区末排孔起爆时间比较,要提前100ms~200ms。大于10个预裂孔的***施工,要单独进行施工,孔间微差时间为17ms。大孔径预裂***,直径d=250mm,选择椭圆长轴为200mm后,使两个切缝方向的药柱贴近需要产生径向裂纹的炮孔孔壁。这样短轴选择80mm,因此,形成椭圆方程,使用的乳化***,爆速较低,大约3500~4500m/s左右,因此线性密度要大于现有工艺的线性密度。如果一个药柱长为1m,连续5个药柱的重量约75kg,它的线性密度为8.3kg/m,而现有工艺的线性密度为5.3kg/m。本实施例中所选择的切缝宽度选择8.0mm。如果炮孔间距可扩大50%,那么可选择4.0~4.5m。
椭圆柱体药包高度选择1.5m,与切缝方向成90度角的两侧,上下各安装一对耳朵5及支架4,耳朵5呈弧形。弦长为100mm,半径为200mm,支架4长度55mm,支架4及耳朵5高度200mm,不使药包偏离,安放在炮孔中心。
椭圆柱体药包两端,用小于椭圆内径1~2mm的同样的椭圆柱堵封,高度为20cm,接近静配合堵住药柱。把加工好的椭圆柱体外壳的一端封堵好,然后放入内衬袋,再注入露天乳化***,再把另一端采用椭圆柱封堵好,这就是成型的药包可直接应用在露天台阶预裂***中。
如图2所示,椭圆柱体药包靠耳朵一侧中间,切高度150mm、宽度30mm的小窗6,二侧设两条拉钩粘链,以放置起爆药柱并且锁紧它。所采用的椭圆柱体药包的椭圆柱体外壳、耳朵、支架壁厚为4.0mm。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种大孔径定向***方法,其特征在于,采用圆柱形炮孔,以炮孔的横截面圆心为原点,在圆柱形炮孔内放置横截面为椭圆的椭圆柱体药包,沿椭圆形横截面的长轴,药包两侧从上之下开设多条切缝,所述药包的横截面满足方程离心率满足e=0.92,炮孔横截面积与药包的横截面比值径向不耦合系数K=3.9,药包内置露天乳化***,计算圆柱形炮孔内露天乳化***的线性密度为8~10kg/m。
2.按照权利要求1所述的大孔径定向***方法,其特征在于,所述炮孔的横截面直径为25cm,所述药包的横截面椭圆方程中,a取10cm,b取4cm,选择长轴为20cm,短轴为8cm。
3.按照权利要求1所述的大孔径定向***方法,其特征在于,根据现场炮孔的间距大小可选择,切缝的长度250~320mm,宽度为4~8mm。
4.按照权利要求1所述的大孔径定向***方法,其特征在于,所述椭圆柱体药包高度选择1.5m,与切缝方向成90度角的两侧,上下各安装一对耳朵及支撑支架,耳朵呈弧形。
5.一种药包,用于放置于圆柱形炮孔内,其特征在于,所述药包为横截面为椭圆的椭圆柱体,所述药包沿椭圆形横截面的长轴,药包两侧从上之下开设多条切缝,所述药包的横截面满足方程离心率满足e=0.92,炮孔横截面积与药包的横截面比值径向不耦合系数K=3.9,药包内置露天乳化***。
6.按照权利要求5所述的药包,其特征在于,所述炮孔的横截面直径为25cm,所述药包的横截面椭圆方程中,a取10cm,b取4cm,选择长轴为20cm,短轴为8cm。
7.按照权利要求5所述的药包,其特征在于,所述切缝的宽度为4~8mm。
8.按照权利要求5所述的药包,其特征在于,所述椭圆柱体药包高度选择1.5m,与切缝方向成90度角的两侧,上下各安装一对耳朵及支撑支架,耳朵呈弧形。
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