聚能爆破的应用

第四节聚能爆破的应用聚能爆破在工程爆破中的应用已经越来越广泛，下面介绍几种有意义的用途。一、用于破碎大块和砾石())用于破碎大块所谓大块是指爆破后几何尺寸不符合装载和破碎设备要求的那部分岩块。在土岩爆破中由于地质构造的影响、爆破参数确定得不合理以及炸药性能不良等原因，常常会产生一定数量的大块，这些大块在装载以前，必须进行二次破碎。常用的二次破碎方法概括起来可分为:机械破碎法从液压劈裂法:a·固定式和移动式风动或液压锤破碎法;b,液压霹雳法c,人工锤击法爆破法:1，浅眼爆破法：a,普通爆破法b，水压爆破法2，裸露药包爆破法：a,普通药包爆破法b聚能药包爆破法聚能药包破碎法特点是:不需要打眼，因而不需要购买打眼设备和动力设备;施工简单，施工进度比浅眼爆破法快安全性比普通浅眼爆破法和普通裸露药包法好;劳动强度比浅眼爆破法低。制造聚能药包所采用的炸药有:黑索金和梯恩梯混合熔铸型;乳化油炸药和黑索金混装型和二号岩石硝铰炸药压制型。根据使用的结果证明，选用密度较大和爆速较高的炸药制造聚能药包能获得较好的破碎效果。聚能穴的形状多采用半球形的，见图7-10。这主要是由于它加工简单和破碎能力较大。在矿山由于二次破碎消耗的药包较多，而且金属药型罩的加工费工又费材料，所以多不采用药型罩。国内生产的一种用于破碎大块的聚能药包，它的规格和性能见表7-2。装置聚能药包时，要将药包垂直装在大块的顶面上，聚能穴朝下。药包位置应选在顶面的几何中心或附近较平整的地点。然后在上面覆盖泥沙。近年来，贯州铝厂石灰石矿和攀钢兰尖铁矿推广一种水封压缩聚能药包破碎法。这种方法是在聚能药包的模具内将二号岩石硝铰炸药压缩而成，压缩后的药包密度达到1·2~1·25g/mL。使用时，将药包装在大块顶面的几何中心处，然后在它的上面覆盖，一个盛水的塑料袋，塑料袋是用聚氯乙烯薄膜加工成八角形的袋子。塑料袋中注满水，水的重量、水封厚度和药包重量的关系列于表7-3这种方法使用的结果证明，它进一步降低了炸药消耗量，抑制了岩尘和飞石。(二)用于砂矿钻探中破碎砾石砂矿钻探多采用班加钻，班加钻的原理是利用悬吊在一定高度上的重锤自由下落，冲击在砂层中的中空钢套管，套管的下端装有一个中空环形钻头，钻头的端面嵌装有合金片。套管和钻头在重锤的冲击下，被迫在砂层中钻进。然后，每隔一定进尺用取样器从套管中抽取砂样。当钻头在砂层中钻进时，若遇到粒级比钻头直径大的砾石，钻头往往钻不进去。以往，常常用人工方法用扁凿来冲击砾石。但当探孔较深，砾石较硬和粒径较大时，往往费时费工而达不到目的，造成探孔报废。若用爆破法破碎砾石从技术上说，虽然不是一个难题。但是从砂钻这种特殊条件来看，甩爆破法破碎孔底的砾石必须满足以下一些苛刻要求。一是在孔底爆破时不允许将套管和钻头提出孔外;二是在孔底爆破时，不允许破坏钻头和套管;三是孔底爆破时不允许降低采样质量。因此，长期以来砂钻过砾石层成为国内外钻探申一个末解决的技术难题L1987年北京科技大学工程爆破研究室经过多次试验研究，利用不藕合装药的抑压和聚能药包的定向破碎原理，设计制造了一套爆破装置，成功地解决了这一技术难这套装置的原理见图7-11。它由以下几部分组成:聚能药包5，它由爆速达700Om/s以上的炸药压制而成，是破碎砾石的能源;保护筒4，它由冲击韧性达8以上的无缝合金钢管制成，其作用是在炸药包爆炸时，保护钻头和套管不遭受破坏;卸压排气管1，它的作用是排泄药包爆炸时产生的高压气体，起到保护保护筒、钻头和套管的作用;密封盖7，它的作用是固定聚能药包、将保护筒密封，防止水进入保护筒内。使用时，先将雷管插入聚能药包的雷管孔内，并固定好。然后将电雷管脚线或导爆管从保护筒下端穿迸，从上端穿出，接着将装有聚能药包的密封盖从保护筒下端塞入，并固定在下端。然后，将(聚能药包)i6梷钻头;7梷密封盖从保护筒上端穿出的雷管电线或导爆管，穿过各节卸压管，管与管之间用螺纹连接，卸压管(最下一节卸压管)与保护筒之间也用螺纹连接。最后将组装好的这套爆破装置从套管中下放，直到保护筒的端面接触到孔底的砾石为止。然后爆破员按照爆破规程中的有关规定，在离孔口一定距离的安全地点，进行联线起爆。当采用电雷管起爆而使用的是汽车钻时，要将汽车开离孔口一定距离，并关闭电源。二、用于穿孔(一)在土壤地层中穿孔在土壤地层中进行挖坑埋桩(杆)的施工中，为了加快埋杆架线(如架设通讯线路)的进度，采用聚能药包在地表穿孔常常能获得令人满意的结果。原铁道工程兵科研所用聚能药包在砂粘土中进行了大量的穿孔试验，取得了宝贵的经验，现将试验研究的部分结果介绍如下:1·试验条件:砂粘土，孔隙度36.5％～47.9％(。)一装药量7kg;(&)一装药量gkg2·药包结构:药包结构见图7-12。起爆装置1，由压制的特屈儿药柱和8号雷管组成;隔板2，采用表面涂虫胶漆的红木松;药型罩3，采用等壁厚的半球形和圆锥形的铸铁、铸铜和铸铝的金属罩;支架4，由三根铁管组成;炸药5，用20片梯恩梯熔化后加入80黑索金混合塑装而成;外壳6，为厚1·5mm铝皮焊接而成。3·试验结果见图7-13和表7-4,4·试验结果的分析(1)土壤中的空隙度是影响穿孔深度的主要因素，当其它条件一样时，穿孔深度随着空隙度的增加而增加。(2)在装药量相同时，采用不同材质和不同壁厚的药型罩时，其穿孔深度不一样。从材质来说，铸铜的效果最好，其次是铸铁，再次为铸铝。从壁厚来说，在达到最佳壁厚以前，穿孔深度随壁厚增加而增加。(二)在冻土层中穿孔在高原冻土层地带修筑铁路和公路而采用爆破法开挖路堑和桥梁基坑时，由于采用机械钻孔占用人员多、费用高而且在高原缺氧条件下消耗体力大，往往影响施工进度。为了加快施工速度，1975年在修建青藏铁路时，原铁道工程兵在西大滩和风火山等处的冻土地带，用聚能药包代替地质钻在冻土中穿孔，取得良好的效果。采用的药包结构见图7-14，爆破后的穿孔断面见图7-15.使用装药量26.gkg的聚能药包，在冻土层中穿出深3·8m的孔，孔底呈药壶形。在药壶中装药，由多个药壶爆破后形成一条沟槽，再用推土机将碎土推到设计路堑断面以外。·这种施工方法的特点是:1·用聚能药包在冻土层中穿孔，穿孔的直径、垂直度和孔壁的平整度能满足施工要求，孔底形成的壶形，有利采用集中药包，对冻土层松动爆破十分有利;2·在冻土层中用聚能药包穿孔，可按照设计的孔距和排距，同时在几十个炮点上装药放炮。大大加快施工进度，在高原缺氧的冻土层中施工，具有非常重要的作用;3·甩聚能药包穿孔的成本比地质钻穿孔要低得多鼻也在高原缺氧的冻土层中用聚能药包穿孔，可大大减轻体力劳动。(三)用于高、平炉出铁(钢)口的穿孔高炉出铁和平炉出钢，一般都是采用人工、机械或氧气喷枪的方法，冲开和烧开出铁口中的砌体。但是采用这种方法施工，既费时费工，又有灼伤工人的危险，同时也影响铁(钢)水的成分和质量。近年来国内外采用聚能药包开孔，获得了良好的效果。它与常用的方法相比，具有以下一些优点:1·出铁(钢)水时，操作人员位于安全地点，避免了被灼伤和烧伤的事故;2·聚能药包穿孔，能保证达到所要求的孔径，孔壁顺直，铁水畅流。能在所要求的时间内精确地放出一炉铁(钢)水。避免因拖延出钢(铁)时间，由于易挥发添加剂的损失而影响钢(铁)的质量，3·全速出钢(铁)，减少了出钢时间和避免了钢包结瘤;4·减少了出钢(铁)口的维修。美国杜邦公司生产的十种爆破穿孔弹(图7-16)，它的直径为58mm，高1llmm，装药量509，用一种耐高温的电雷管起爆，雷管的脚线包裹有双层具有韧性、耐高温的白色尼龙绝缘层，药包装在绝缘弹壳内。组装时将这个聚能弹装在一根长2·4m的申空装药杆的一端，电线从装药杆中穿出。使用时将装有聚能弹的装药杆，插入出铁(钢)口内，一直到弹的端面触到砌面为止，见图7-17，然后在安全地点，联线起爆。出钢(铁)时，砌面处的温度高达1000C，聚能弹插入出钢孔中4分钟，弹壳的温度就上升到12OoC，5分钟上升到15OqC，为了保证安全，必须在4分钟以内起爆。三、用于切割金属板材、管材和其它坚硬材料均可采用聚能药包来进行爆破切割。由于切割都是沿着一个面切割出一条窄缝来。因此，多采用平面对称型药形罩。切割金属板材时多采用平面对称长条线形药型罩;切割金属管材时则采用平面对称圆环线形药型罩。根据施工工艺不同，圆环形聚能药包又分为内圆环和外圆环。内圆环用于内切;即将环形聚能药包嵌装在管内的切割处;外圆环用于外切，即将环形聚能药包套装在金属管外圆周的切割处。打捞沉船，用长条线形聚能药包来切割船体的钢板，是一种很有发展前途的施工工艺。爆破切割法与机械切割和火焰切割法相比较，它具有施工速度快、工效高和成本低的特点。图7-18是一种切割较厚钢板的聚能药包。表7-5列有切割各种厚度的聚能药包参数。