本實用新型涉及一種爆破裝置，具體涉及軟巖整體式偏心雙緩沖墊層切縫聚能預裂爆破裝置。

背景技術：

目前我國鉆爆法施工的隧道常規(guī)輪廓控制爆破施工中存在主要不足：

(1)普遍周邊孔外插角偏大，周邊孔裝藥結構炸藥能量分配不夠合理，不夠細化，爆破次生危害如爆生裂紋擴展范圍大、爆破擾動大，造成爆破粉碎圈和破裂圈過大，周邊孔現(xiàn)場裝藥管理不到位，隨意性太大，未專門加工周邊孔藥包，超挖、掉塊、巖爆甚至塌方事故時有發(fā)生，排險、補炮、初支、二襯工作量大，嚴重影響施工質量、安全、進度、成本控制。

(2)炸藥能量在沿著炮孔軸向分配粗獷，不夠均勻合理。整個炮孔軸向能量分布要么局部藥量太大，如孔底藥量偏大，造成粉碎性破壞；要么局部嚴重不足，孔口藥量不足造成掛孔；圍巖凹凸感和犬牙狀況較突出；使得輪廓控制爆破質量受到極大影響；

(3)炸藥能量利用率低，周邊孔輪廓控制效果屬于無差別爆破，無論對輪廓內(nèi)側巖體還是對輪廓外側需要爆除的圍巖作用力都一樣，在能量均勻分散作用的條件下，輪廓線方向上的能量利用率比較低，對圍巖的造成的擾動也比較大，無法形成圍巖內(nèi)部拱橋效應，安全風險高；

(4)隧道超欠挖的控制質量將直接影響施工循環(huán)進度，欠挖和掛孔造成補炮；超挖帶來的隱性損失大，帶來鉆爆挖運工程量增大，初支二襯砼回填量急劇增加，導致施工成本的急劇增加；成為制約企業(yè)經(jīng)營成本風險“卡脖子”突出問題。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是針對以上不足，提供一種有效縮短周邊孔裝藥時間，施工工期較短、炸藥使用量較低、炸藥能量利用率高、輪廓控制效果好，有效控制超挖，安全質量有保證、工效高、節(jié)能環(huán)保的軟巖整體式偏心雙緩沖墊層切縫聚能預裂爆破裝置。

本實用新型的技術方案如下：

軟巖整體式偏心雙緩沖墊層切縫聚能預裂爆破裝置，其特征在于，包括：

切縫管(1)，切縫管(1)優(yōu)選用2mm厚度的管。切縫管(1)徑向對稱間隔切縫設計，切縫(1-1)寬2-3mm，長度1.0-1.2m，切縫管(1)兩頭均留至少10cm不切縫，前后切縫(1-1)之間間隔8-12cm；切縫管內(nèi)間隔設有藥卷；

切縫管(1)內(nèi)沿軸向設導爆索(2)；

以及包括一半圓管片(9)，所述的半圓管片(9)固定于切縫管(1)的側面，半管管片(9)和切縫管(1)之間形成空氣墊層(10)；

其中，切縫管(1)的切縫與隧道輪廓線方向平行，每個周邊孔(6)內(nèi)導爆索(2)露出的部分，確保長度20cm與連接導爆索(7)正向扭麻花連接并采用膠布(4)纏繞，起爆雷管(5)與導爆索(7)正向連接。導爆索傳爆方向在120°-180°。

在一較佳實施例中，前后切縫間隔及切縫與管端部之間的距離均為10cm。

在一較佳實施例中，切半圓管片選用2mm厚度的管沿著中軸線對半切成半圓管片。

在一較佳實施例中，100g藥卷(3-1)和50g藥卷(3-2)分別為的乳化炸藥切成4節(jié)或2節(jié)的節(jié)段。

在一較佳實施例中，裝藥堵塞采用專用炮泥機加工成筒條形狀的炮泥，炮泥含水量控

制在20％左右。

在一較佳實施例中，預裂爆破網(wǎng)路，周邊孔早于緩沖孔起爆的預裂爆破網(wǎng)路。

本實用新型裝置主要爆破機理與作用

本實用新型爆破裝置采用“切縫管+半圓管片+空氣墊層+細分藥包+導爆索+電工膠固定+預裂爆破網(wǎng)路”形成整體式快速裝藥的預裂爆破裝置，能快速提高工作面的周邊孔的裝藥工效，比常規(guī)光爆工效提高5％-10％，切縫管確保爆破裝置整體性，方便運輸，能快速裝藥，細分藥包確保裝藥精度和爆破能量合理均勻分布，電工膠固定能確保細分藥包精確固定在指定位置，確保爆破能量空間分布，保證光爆效果。

本實用新型裝置引入切縫PVC作為約束條件、傳能介質，利用“細分藥包密集點狀分 布法”裝藥結構合理分布能量，通過切縫改變管本身對稱結構和改變軸向爆破能量分布狀況，讓切縫與隧道輪廓線方向平行，改變徑向爆破能量分布狀況。切縫對爆破能量聚能導向作用的特性，有效運用聚能爆破原理，當炸藥爆炸時，有一定強度和柔性和光滑的PVC管使得爆破能量首先向兩節(jié)炸藥間低壓區(qū)匯集并迅速升壓，切縫對爆破能量進行定向引導聚能，使爆破能量在切縫處優(yōu)先釋放，產(chǎn)生高速高壓“氣楔”，“氣楔”對巖體進行切割形成尖端破碎區(qū)的破壞，產(chǎn)生引導裂紋，“氣楔”侵入引導裂紋，保持足夠能量來維持裂紋定向擴展；對兩炮孔間的圍巖進行爆破切割，提高爆破有益能；而光滑的PVC切縫管緊貼圍巖的厚度2mm的半圓管片和切縫管和與之共同構成半月形的空氣緩沖墊層可以視為緩沖護墊，因空腔延長了爆破作用時間，降低了爆破沖擊波峰值對保護圍巖粉碎性破壞，高強度的爆破動壓應力拱橋，使得被保護的圍巖內(nèi)部的裂紋擴展得到相對抑制，提高圍巖的完整性，也提高了保護圍巖的承載能力，減弱爆破沖擊波對輪廓面圍巖的爆破擾動損傷，減輕了爆破后沖效應。從而提高隧道的安全，降低隧道巖爆和坍塌事故發(fā)生。采用預裂爆破技術更有利于減少主爆區(qū)爆破次生災害。

緩沖孔(二圈眼)先于周邊孔起爆，周邊孔爆破后，形成一條沿著輪廓面的預裂縫，能有效阻隔主爆區(qū)傳遞的爆生裂紋進一步向輪廓面擴展，阻隔爆破擾動，同時未爆的二圈眼部分巖體的內(nèi)部應力重分布的軸向壓應力拱橋效應，促進被保護輪廓面圍巖內(nèi)應力重分布時的自穩(wěn)功能，提高了輪廓面圍巖的穩(wěn)定性，從而增加了后排鉆孔爆破施工的安全性。

由上述描述可知，本實用新型提供了一種新的裝置，其包括一整體式切縫管，該切縫管徑向間隔對稱切縫；切縫管確保爆破裝置整體性，方便運輸，能快速裝藥；一半圓管片，該管片與切縫管外壁共同構成半月形空氣墊層，用于緩沖爆破沖擊波對保護圍巖的損害，降低爆破擾動；一“細分藥包密集點狀分布法”的裝藥結構，切縫管內(nèi)軸向間隔填充細分炸藥，細分藥包確保裝藥精度和爆破能量合理均勻分布，一導爆索，所述高爆速導爆索設于切縫管的中心位置；一電工膠固定，切縫管、導爆索和細分炸藥用膠帶固定，能確保細分藥包精確固定在指定位置，確保爆破能量空間分布，保證預裂爆破效果；一預裂爆破網(wǎng)路，周邊孔早于緩沖孔起爆的預裂爆破網(wǎng)路，更有利于減少爆破對保護圍巖的擾動，減少超挖。本實用新型裝置能運用于各種口徑的預裂(光面)爆破的炮孔,適用于松石、堅石、 次堅石等各種復雜山體公路隧道或鐵路、水電及地下空間工程各種隧洞、洞庫爆破施工。特別適用于節(jié)理裂隙比較發(fā)育、圍巖強度較低的輪廓控制預裂爆破施工。本實用新型軟巖整體式偏心雙緩沖墊層切縫聚能預裂爆破裝置，具有現(xiàn)場周邊孔裝藥快速，定位精確，施工簡便、炸藥能量利用率高、綜合成本費用低、安全和質量有保證、工效高、施工投入經(jīng)濟合理等優(yōu)點：

(1)適用范圍廣，可以在各種地質條件隧道預裂爆破施工使用，也能運用于使用各種預裂爆破的炮孔，特別適用隧道爆破工程施工；

(2)簡單易操作，采用普通的PVC管作為原材料作為裝置，材料易購，便于安裝；

(3)裝置為整體式工廠化精細化流水加工，避免預裂孔裝藥隨意性，將施工工序提煉前置，減除工作面加工預裂孔藥包工序，與常規(guī)的隧道爆破相比工效可提高5％以上，大大提高工作面效率；

(4)采用2mm厚切縫管和半圓管片及與之共同構成的半月形空氣墊層，形成護墊爆破，減弱爆破沖擊波對輪廓面圍巖的爆破損傷，同時利用巖石動載抗壓強度高、抗拉強度低的特點，可以更有效控制隧道輪廓面爆破超挖，隧道輪廓面更為平整；

(5)新型軟巖整體式偏心雙緩沖墊層切縫聚能預裂爆破裝置利用切縫聚能的特性，對切縫方向的圍巖進行爆破切割，提高爆破有益能，減輕了爆破后沖效應，爆破動壓應力拱橋提高了圍巖的穩(wěn)定性，從而增加了后排鉆孔爆破施工的安全性；

(6)由于改變裝藥結構、增加切縫爆破能量導向作用，發(fā)揮軸向不耦合切縫聚能預裂爆破裝置的“聚能”作用和爆破動壓“應力拱橋效應”，促進炸藥能量合理利用，周邊孔距達80cm依然輪廓控制效果很好，從而可以減少鉆孔量，能降低單循環(huán)進尺周邊孔數(shù)，減少雷管、炸藥使用量；

(7)采用預裂爆破技術更有利于減少主爆區(qū)爆破次生災害。緩沖孔(二圈眼)先于周邊孔起爆，周邊孔爆破后，形成一條沿著輪廓面的預裂縫，能有效阻隔主爆區(qū)傳遞的爆生裂紋進一步向輪廓面擴展，阻隔爆破擾動，同時未爆的二圈眼部分巖體的內(nèi)部應力重分布的軸向壓應力拱橋效應，促進被保護輪廓面圍巖內(nèi)應力重分布時的自穩(wěn)功能，提高了輪廓面圍巖的穩(wěn)定性。

(8)與常規(guī)爆破達到同樣進尺，基巖面平整，半孔明顯，超挖現(xiàn)象大幅度降低；因而大大降低了超挖，從而減少初支二襯砼回填量，降低整個社會能耗，減少水泥生產(chǎn)企業(yè)對環(huán)境的污染，減輕了碳排放對地球溫室效應的負擔,大大提高社會效益。

附圖說明

圖1為本實用新型裝置切縫管結構示意圖；

圖2為本實用新型裝置橫剖面示意圖；

圖3為本實用新型裝置裝藥結構示意圖；

圖4為本實用新型裝置在炮孔中裝配示意圖；

圖5為本實用新型預裂孔平面布置示意圖。

具體實施方式

參見圖1至圖5.

軟巖整體式偏心雙緩沖墊層切縫聚能預裂爆破裝置，其包括：切縫管1以及包覆在切縫管1外的半圓管片9。

切縫管1選用2mm厚度的管。切縫管1徑向對稱間隔切縫設計，切縫1-1寬2-3mm，長度1.0-1.2m，切縫管1兩頭均留至少10cm不切縫，前后切縫1-1之間間隔8-12cm；切縫管1內(nèi)沿軸向設導爆索2。

切縫管1底部的位置安裝100g藥卷3-1，用膠布固定，第二段裝50g藥卷3-2，與底部裝藥間隔為10-30cm，從第三節(jié)開始均為每間隔20cm裝50g藥卷3-2，直到孔口部位，利用切縫形成兩管片將乳化炸藥與導爆索2壓實，并用電工膠固定切縫管，在孔口位置堵塞20-30cm長度的炮泥8；

其中，切縫管1的切縫與隧道輪廓線方向平行，每個周邊孔6內(nèi)導爆索2露出的部分，確保長度20cm與連接導爆索7正向扭麻花連接并采用膠布4纏繞，起爆雷管5與導爆索7正向連接。導爆索傳爆方向在120°-180°。

在一較佳實施例中，前后切縫間隔及切縫與管端部之間的距離均為10cm。

在一較佳實施例中，切半圓管片選用2mm厚度的管沿著中軸線對半切成半圓管片。

在一較佳實施例中，100g藥卷3-1和50g藥卷3-2分別為的乳化炸藥切成4節(jié)或2節(jié)的節(jié)段。

在一較佳實施例中，裝藥堵塞采用專用炮泥機加工成筒條形狀的炮泥，炮泥含水量控

制在20％左右。

在一較佳實施例中，預裂爆破網(wǎng)路，周邊孔早于緩沖孔起爆的預裂爆破網(wǎng)路。

本實用新型裝置中，切縫管1為主要部件。選用有一定柔性、阻燃性、抗靜電、約束強度適中、合理性價比、經(jīng)濟的PVC管，根據(jù)巖石普氏系數(shù)與節(jié)理裂隙程度、設計所需線裝藥密度。切縫管保持其結構及硬度本身對爆破能量的約束聚能能力與切縫形式的合理設計至關重要。根據(jù)工程實踐，選用厚度2mm的管，其整體結構比較均勻，對爆破能量約束定向引導作用較好，切縫又能達到雙向聚能切割作用。

切縫管1為保證剛度和整體性，雙向對稱間隔切縫設計，采用切割機改裝切割加工，切縫寬度2-3mm，切縫長度為1.0-1.2m，兩頭和中部均間隔10cm，方便裝置制作與定位。

半圓管片9選用厚度2mm的管，根據(jù)相關研究，其整體結構比較均勻，其與切縫管和與之構成的半月形空氣墊層10對爆破沖擊波有很好的緩沖作用。半圓管片9和切縫管1等長，平行貼于切縫管1的側面，且切縫管1的兩側切縫1-1都未被半圓管片9覆蓋，兩側切縫1-1位于半圓管片9的兩側邊一距離處。半圓管片9和切縫管1之間采用膠布固定。

裝置加工要點

(1)采用管雙向對稱間隔切開；

(2)在一切縫管裝入事先切割好合適長度的導爆索(比炮孔深度長0.5m-1.0m)；

(3)根據(jù)圍巖等級和強度，確定周邊孔單孔裝藥量(爆破參數(shù)應根據(jù)試炮調(diào)整)，將 乳化炸藥沿著軸向切割成4段，孔底部的位置安裝100g藥卷，用膠布固定，第二段藥卷裝50g與底部裝藥間隔10-30cm,,從第三節(jié)開始均為間隔20cm，再裝50g炸藥，直到孔口部位，利用切縫形成兩管片將乳化炸藥與導爆索壓實，并用電工膠固定切縫管1和半圓管片9。

爆破裝置爆破施工流程

(1)鉆孔。

(2)爆破裝置運到爆破施工現(xiàn)場后，輕拿輕放，以防破損。

(3)根據(jù)爆破施工設計方案，裝藥時注意讓裝置切縫對準炮孔連線方向，必要時可適當糾正切縫方向，保證半圓管片在被保護輪廓面一側，然后平緩推入讓裝置到達孔底位置；

(4)在孔口位置堵塞20-30cm長度的炮泥并搗實；

(5)起爆網(wǎng)路連接、檢查，最后起爆。(采用周邊孔早于緩沖孔起爆的預裂爆破網(wǎng)路。)

上述僅為本實用新型的一個具體實施例，但本實用新型的設計構思并不局限于此，凡利用此構思對本實用新型進行非實質性的改動，均應屬于侵犯本實用新型保護范圍的行為。