CN111895872B - 一种用于控制***根底的孔内装药结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于控制***根底的孔内装药结构，惰性隔层设置在装药段中，将装药段分隔为上部装药段及下部装药段；第一引爆***置于上部装药段的中下部，第二引爆***靠近下部装药段的顶端设置，第一及第二引爆***均通过脚线连接至***网络；本发明采用惰性隔层将填充在炮孔中的***分为上下两个装药段，惰性隔层以上的***用于形成理想的***漏斗，以保证岩体的破碎与抛掷效果；惰性隔层以下的***用于增强孔底岩体的破碎，以减少***根底；本发明充分利用引爆***对***能量传输的调控作用，实现对***能量的优化利用，达到既形成较理想的***漏斗以保证破碎及抛掷效果，又增加孔底岩体破碎以减少***根底的双重目的。

Description

一种用于控制***根底的孔内装药结构及其施工方法

技术领域

本发明属于岩土工程***技术领域，特别涉及一种用于控制***根底的孔内装药结构及其施工方法。

背景技术

在采矿、交通、水电及市政等工程领域，常常涉及岩体的***开挖或开采，钻孔台阶***为广泛采用的方法。在台阶***中，残留根底的控制不容忽视，因过多的根底不仅会阻滞后一台阶***底盘的推出，影响后续台阶的***效果，还会增加其二次处理的费用，并大大降低施工的效率。如何有效控制***根底一直是困扰现场施工人员的难题。

已有的控制***根底的方法，多从优化***设计及起爆网路的角度出发，诸如局部增加超深、增大炮孔密集系数、采用V型起爆网路及宽孔距、小抵抗线的***方式等。炮孔内***的引爆通常由延时***来完成，然而，出于对***破碎及抛掷效果的考虑，***现场较多地选择底部引爆的方式，鲜有从引爆***位置调整的角度来实现对***能量的优化利用。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种用于控制***根底的孔内装药结构及其施工方法，以解决现有技术中，控制***根底难度较大的技术问题，利用引爆***对***能量传输的调控，实现对***能量的优化利用。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

本发明提供了一种用于控制***根底的孔内装药结构，包括***脚线、堵塞段、装药段、第一引爆***、惰性隔层及第二引爆***，炮孔内从上到下分别设置有堵塞段及装药段；惰性隔层设置在装药段中，将装药段分隔为上部装药段及下部装药段，上部装药段和下部装药段采用分段引爆；第一引爆***置于上部装药段的中下部，第二引爆***靠近下部装药段的顶端设置，第一引爆***及第二引爆***均通过***脚线连接至***网络。

进一步的，上部装药段的长度为装药段总长度的3/5～3/4，下部装药段的长度为装药段总长度的1/4～2/5。

进一步的，第一引爆***设置在距离上部装药段底部1/4～2/5处，第一引爆***的聚能穴朝上设置。

进一步的，第二引爆***设置在距离下部装药段顶端10-20cm处，第二引爆***的聚能穴朝下设置。

进一步的，惰性隔层沿炮孔轴向的尺寸取为***殉爆距离的1.5-2倍，惰性隔层的直径为炮孔直径的0.85～0.95倍。

进一步的，惰性隔层采用气囊、砂袋或砂包。

进一步的，堵塞段的长度为最小抵抗线的0.9～1.0倍。

进一步的，第一引爆***和第二引爆***的段别相同。

本发明还提供了一种用于控制***根底的孔内装药结构的施工方法，包括以下步骤：

步骤1、钻设炮孔：

根据***设计要求，钻设炮孔至设计要求，并预留超钻；

步骤2、成孔质量检查与孔底找平，确保所有炮孔孔底均在同一预设高程；

步骤3、装药及堵塞：

首先装填下部装药段的***，并将第二引爆***置于下部装药段中；然后装入惰性隔层；之后装填上部装药段的***，并将第一引爆***置于上部装药段中；装药完成后，将第一引爆***和第二引爆***通过***脚线牵引至炮孔孔口；最后完成堵塞段填充。

进一步的，步骤1中，超钻长度为20～30cm。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明提供了一种用于控制***根底的孔内装药结构，采用惰性隔层将填充在炮孔中的***分为上下两个装药段，上下装药段采用分段引爆；惰性隔层以上的***用于形成理想的***漏斗，以保证岩体的破碎与抛掷效果；惰性隔层以下的***用于增强孔底岩体的破碎，以减少***根底；本发明充分利用引爆***对***能量传输的调控作用，实现对***能量的优化利用，从而达到既形成较理想的***漏斗以保证破碎及抛掷效果，又增加孔底岩体破碎以减少***根底的双重目的。

进一步的，通过将第一引爆***的聚能穴朝上设置，确保了上部装药段的爆轰波主要向上传播，可使惰性隔层以上***的***能量偏向于孔口传输，从而降低孔口大块率，形成较理想的***漏斗，以保证岩体的破碎与抛掷效果。

进一步的，通过将第二引爆***的聚能穴朝下设置，确保了下部装药段的爆轰波主要向下传播，可使惰性隔层以下***的***能量偏向于孔底传输，从而增强孔底岩体的破碎，以减少***根底。

进一步的，充填于炮孔内的***被惰性隔层分为独立的两段进行引爆，一方面是为避免因***的延时误差而导致***未按设计的方式引爆，另一方面是为避免在上下两个引爆***之间发生爆轰波的相互碰撞，从而影响***效果。

本发明还提供了一种用于控制***根底的孔内装药结构的施工方法，仅基于单个炮孔内***引爆***位置的调整，实现对***能量的优化利用，操作简单，不增加额外费用，成本较低。

本发明具备减少超深或减弱孔底加强装药的潜质，同时兼顾了孔口、孔底岩体的破碎对能量的需求，不仅能够降低孔口大块率、形成理想的***漏斗以保证破碎及抛掷效果，还可增强孔底岩体的破碎、有效减少***根底。

附图说明

图1为本发明所述的一种用于控制***根底的孔内装药结构示意图；

图2为柱状药包爆轰的一维流动模型示意图；

图3为传统的底部引爆方式下，沿炮孔轴向***能量的分布及相应的破碎轮廓示意图；

图4为传统的上部引爆方式下，沿炮孔轴向***能量的分布及相应的破碎轮廓示意图；

图5为台阶***中的炮孔平面布置示意图；

图6为图5中I-I向的剖面图。

其中，1***脚线，2堵塞段，3装药段，4第一引爆***，5惰性隔层，6第二引爆***，7爆轰波传播方向，8***引爆点，9真空刚性管，10***能量沿炮孔轴向的分布，11岩体破碎轮廓，12炮孔，13最小抵抗线；31上部装药段，32下部装药段。

具体实施方式

为了更好的理解本发明，下面通过下述实施例对本发明进行详细说明。

如附图1所示，本发明所述的一种用于控制***根底的孔内装药结构，包括***脚线1、堵塞段2、装药段3、第一引爆***4、惰性隔层5及第二引爆***6，炮孔12内从上到下分别设置有堵塞段2及装药段3；惰性隔层5设置在装药段3中，将装药段3分隔为上部装药段31及下部装药段32，上部装药段31和下部装药段32采用分段引爆；第一引爆***4置于上部装药段31的中下部，第二引爆***6靠近下部装药段32的顶端设置，第一引爆***4及第二引爆***6均通过***脚线1连接至***网络。

上部装药段31的长度为装药段3总长度的3/5～3/4，下部装药段32的长度为装药段3总长度的1/4～2/5；第一引爆***4设置在距离上部装药段31底部1/4～2/5处，第一引爆***4的聚能穴朝上设置，使第一引爆***4的爆轰波主要向上传播，可使***能量偏向于孔口传输，即惰性隔层以上的***主要用于形成较理想的***漏斗，以保证岩体的破碎与抛掷效果；第二引爆***6设置在距离下部装药段32顶端10-20cm处，第二引爆***6的聚能穴朝下设置，爆轰波向下传播，可使***能量偏向于孔底传输，即惰性隔层以下的***主要用于增强孔底岩体的破碎，以减少***根底；

第一引爆***4和第二引爆***6的段别相同，且二者的脚线合为一股，共同联入***网络。

惰性隔层5的制备可根据现场条件而定，只要保证隔层上、下两段的***互不传爆即可，优选的，惰性隔层5采用气囊、砂袋或砂包等惰性材料；惰性隔层5沿炮孔轴向的尺寸取为***殉爆距离的1.5-2倍，惰性隔层5的直径为炮孔直径的0.85～0.95倍。

堵塞段2的长度为最小抵抗线13的0.9～1.0倍；上部装药段31或下部装药段32中采用成品药卷装药时，采用不耦合装药，其不耦合系数1.2～1.5；上部装药段31或下部装药段32中采用现场混装装药时，采用耦合装药。

本发明所述的一种用于控制***根底的孔内装药结构，采用惰性隔层将充填于炮孔内的***分为两段，惰性隔层以上的***采用中下部引爆的方式，惰性隔层以上***的第一引爆***置于上部装药段的中下部；惰性隔层以下的***采用上部引爆的方式，第二引爆***置于装药段的顶部；所述炮孔内的***被惰性隔层分成独立的两段进行引爆，而非连续引爆，一方面是为避免因***的延时误差而导致***未按设计的方式引爆，另一方面是为避免在上、下两引爆***之间发生爆轰波的相互碰撞，从而影响***效果。

本发明所述的一种用于控制***根底的孔内装药结构，仅基于单个炮孔内***引爆***位置的调整，即可实现对***能量的优化利用，操作简单、不增加额外费用，还具备减少超深或减弱孔底加强装药的潜质，同时兼顾了孔口、孔底岩体的破碎对能量的需求，不仅能够降低孔口大块率、形成理想的***漏斗以保证破碎及抛掷效果，还可增强孔底岩体的破碎、有效减少***根底。

本发明还提供了一种用于控制***根底的孔内装药结构的施工方法，包括以下步骤：

步骤1、钻设炮孔12：

根据***设计要求，钻设炮孔12至设计要求，并预留超钻，超钻长度为20～30cm，通过设置超钻为孔底找平预留一定的填渣裕度。

步骤2、成孔质量检查与孔底找平：

先检查成孔质量，如孔深、孔斜是否达标，及有无塌孔等；再分别标定孔口、孔底高程，采用充填钻孔岩屑或岩渣的方法尽可能确保所有炮孔孔底在同一设计高程；孔底找平的操作是为了获得相对平整的台阶底板。

步骤3、装药及堵塞：

首先装填下部装药段32的***，并将第二引爆***6置于下部装药段32中；然后装入惰性隔层5；之后装填上部装药段31的***，并将第一引爆***4置于上部装药段中；装药完成后，将第一引爆***4和第二引爆***6的脚线通过脚线1牵引至炮孔孔口；最后完成堵塞段填充。

本发明从单个炮孔内***引爆***位置优化的角度出发，基于引爆***对***能量传输的调控作用，提出了一种用于控制***根底的孔内引爆***布置方式；孔内引爆***的位置决定爆轰波的传播方向，也会影响***能量的传输，故可通过适当调整引爆***的位置使部分***能量向孔底传输，以增强孔底岩体的破碎，从而达到减少***根底的目的；充分利用引爆***对***能量传输的调控作用，实现对***能量的优化利用，从而达到既形成较理想的***漏斗以保证破碎及抛掷效果，又增加孔底岩体破碎以减少***根底的双重目的。

对于柱状药包的爆轰，基于假定的一维流动模型，如附图2所示，柱状药包设置在真空刚性管9中，可知最终传输至引爆点左右两侧的能量为：

若假定引爆点位于药包左端，则最终的能量传输满足：

上两式中，E_a、E_b右分别为传输至引爆点左右两侧的能量，ρ和D分别***的密度和爆轰速度，S为药包的横截面积，a、b和l分别为引爆点左右两侧药包的长度及药包总长度，l＝a+b。

由以上两式可知，***引爆点8位置对柱状药包***能量的传输具有很大的调控作用，在药包左端引爆的情况下，传输至药包右侧的能量约为左侧能量的1.5倍，即***能量偏向于爆轰波传播的正向传输。

本发明所示的一种用于控制***根底的孔内装药结构，主要是在综合考虑传统的底部和上部两种引爆方式各自优缺点的基础上，所提出的一种优化的***引爆方式。

如附图3所示，若将第一引爆***4置于药包底端，即底部引爆，爆轰波传播方向7为向上传播；***能量沿炮孔轴向的分布10偏向于孔口传输，其岩体破碎轮廓11为一正立漏斗，虽有利于降低孔口大块率，且保证较理想的破碎及抛掷效果，但不利于孔底岩体的破碎，易于形成***根底。

如附图4所示，若将第二引爆***6置于药包顶端，即上部起爆，爆轰波的传播方向7为向下传播；***能量沿炮孔轴向的分布10偏向于孔底传输，其岩体破碎轮廓11为一倒立漏斗，虽有利于孔底岩体的破碎，且可减少***根底，但易于在孔口形成大块，其破碎及抛掷效果欠佳。

实施例

在某石化基地的建设过程中，涉及大量的土石方开挖，主要采用深孔台阶***的方法。常规***的台阶高度13.0m，采用梅花形布孔，炮孔间排距6.0m×3.5m，炮孔直径115mm，倾角α为80°，钻孔深度14.5m，装药长度9.0m，所采用的***为2#岩石乳化***，成品药卷。

采用本发明一种用于控制***根底的孔内装药结构，具体做法包括如下步骤：

(1)钻设***孔：根据***设计的要求，钻设***孔至设计高程，并预留20～30cm的超钻。

(2)成孔质量检查与孔底找平：先检查成孔质量，如孔深、孔斜是否达标，及有无塌孔等；再分别标定孔口、孔底高程，采用充填钻孔岩屑或岩渣的方法尽可能确保所有炮孔孔底在同一设计高程。

(3)装药及堵塞：先装填惰性隔层以下1/3长度的***，本实例下部装药段的长度为3.0m，并将第二引爆***置于距下部装药段药包顶端10～20cm处，确保第二引爆***的聚能穴朝下；再装入预先制备的惰性隔层；继续装填惰性隔层以上2/3长度的***，本实例上部装药段的长度为6.0m，并将第一引爆***置于上部装药段下1/3处，本实例为距上部装药段底端2.0m处，确保第一引爆***的聚能穴朝上；装药完成后，将两发***的脚线合为一股并牵引至孔口；最后采用钻孔岩屑或岩渣完成堵塞段填充；该实例中的惰性隔层是采用上下封口的柱状PVC管制备的，PVC管的直径取为100～105mm，PVC管的高度取为2#岩石乳化***殉爆距离的1.5～2.0倍，即PVC管的高度取8～10cm。

(4)联网起爆：将各引爆***的脚线按设计要求联入起爆网络，检查网络的准确性及安全性、做好安全警戒、最后完成起爆。

(5)***效果检查：***完成后，仔细观察爆堆形态、统计孔口大块，并在清渣完成后，检查***根底的多少、测定台阶底板的高程，以评价根底控制的效果。

本发明所述的一种用于控制***根底的孔内装药结构，采用惰性隔层将充填于炮孔内的***分为两段，惰性隔层以上的***采用中下部引爆的方式，即惰性隔层以上***的引爆***置于上部装药段中下部；惰性隔层以下的***采用上部引爆的方式，即引爆***置于下部装药段上部。本发明基于引爆***对***能量传输的调控作用，兼顾了孔口、孔底岩体破碎对能量的需求，不仅能够形成较理想的***漏斗、降低孔口大块率以保证破碎及抛掷效果，还可增强孔底岩体的破碎、达到减少***根底的目的，具有操作简便、费用低廉等优点，可广泛应用于采矿、交通、水电及市政等工程领域的岩体***开挖或开采，尤其适用于台阶***。

以上所述仅表示本发明的优选实施方式，任何人在不脱离本发明的原理下而做出的结构变形、改进和润饰等，这些变形、改进和润饰等均视为在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种用于控制***根底的孔内装药结构，其特征在于，包括***脚线(1)、堵塞段(2)、装药段(3)、第一引爆***(4)、惰性隔层(5)及第二引爆***(6)，炮孔(12)内从上到下分别设置有堵塞段(2)及装药段(3)；惰性隔层(5)设置在装药段(3)中，将装药段(3)分隔为上部装药段(31)及下部装药段(32)，上部装药段(31)和下部装药段(32)采用分段引爆；第一引爆***(4)置于上部装药段(31)的中下部，第二引爆***(6)靠近下部装药段(32)的顶端设置，第一引爆***(4)及第二引爆***(6)均通过***脚线(1)连接至***网络；

惰性隔层(5)沿炮孔轴向的尺寸取为***殉爆距离的1.5-2倍，惰性隔层(5)的直径为炮孔直径的0.85～0.95倍；

惰性隔层(5)采用气囊、砂袋或砂包；

第一引爆***(4)和第二引爆***(6)的段别相同。

2.根据权利要求1所述的一种用于控制***根底的孔内装药结构，其特征在于，上部装药段(31)的长度为装药段(3)总长度的3/5～3/4，下部装药段(32)的长度为装药段(3)总长度的1/4～2/5。

3.根据权利要求1所述的一种用于控制***根底的孔内装药结构，其特征在于，第一引爆***(4)设置在距离上部装药段(31)底部1/4～2/5处，第一引爆***(4)的聚能穴朝上设置。

4.根据权利要求1所述的一种用于控制***根底的孔内装药结构，其特征在于，第二引爆***(6)设置在距离下部装药段(32)顶端10-20cm处，第二引爆***(6)的聚能穴朝下设置。

5.根据权利要求1所述的一种用于控制***根底的孔内装药结构，其特征在于，堵塞段(2)的长度为最小抵抗线的0.9～1.0倍。

6.如权利要求1-5任意一项所述的一种用于控制***根底的孔内装药结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、钻设炮孔(12)：

根据***设计要求，钻设炮孔(12)至设计要求，并预留超钻；

步骤2、成孔质量检查与孔底找平，确保所有炮孔孔底均在同一预设高程；

步骤3、装药及堵塞：

首先装填下部装药段(32)的***，并将第二引爆***(6)置于下部装药段(32)中；然后装入惰性隔层(5)；之后装填上部装药段(31)的***，并将第一引爆***(4)置于上部装药段中；装药完成后，将第一引爆***(4)和第二引爆***(6)通过***脚线(1)牵引至炮孔孔口；最后完成堵塞段(2)填充。

7.根据权利要求6所述的一种用于控制***根底的孔内装药结构的施工方法，其特征在于，步骤1中，超钻长度为20～30cm。

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