[發(fā)明專利]一種運移式炮孔堵塞結(jié)構(gòu)設(shè)計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010234927.7
• 申請日: 2020-03-30
• 公開（公告）號: CN111207642B
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳明;葉志偉;盧文波;嚴(yán)鵬;王高輝
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號: F42D1/18
• 分類號: F42D1/18
• 代理公司: 武漢科皓知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 李煒

本發(fā)明公開了一種運移式炮孔堵塞結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，包括以下步驟：S1、基于爆破設(shè)計，確定爆破參數(shù)；S2、對炮孔堵塞結(jié)構(gòu)進行受力分析，計算爆生氣體膨脹壓力、炮孔壁與堵塞結(jié)構(gòu)滑動摩擦力和堵塞結(jié)構(gòu)重力；S3、確定炮孔堵塞結(jié)構(gòu)運動規(guī)律的解算方法；S4、基于炮孔堵塞結(jié)構(gòu)“運移式”設(shè)計原則，確定爆破過程中炮孔堵塞結(jié)構(gòu)底部運動距離的范圍；S5、利用試算法，確定炮孔堵塞結(jié)構(gòu)最優(yōu)堵塞長度的范圍。利用本發(fā)明提供的運移式設(shè)計方法優(yōu)化的爆破孔堵塞結(jié)構(gòu)，使得在爆破時，爆生氣體壓力泄壓之前，允許炮孔堵塞結(jié)構(gòu)運動一定距離但并未沖出炮孔，既可增加爆生氣體的作用范圍，降低孔口大塊率，又可避免爆生氣體過早泄露，顯著提高炸藥能量利用率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于工程爆破技術(shù)領(lǐng)域，可用于礦山、水利水電、交通等領(lǐng)域的巖體爆破設(shè)計中，涉及一種運移式炮孔堵塞結(jié)構(gòu)設(shè)計方法。

背景技術(shù)

炮孔堵塞是爆破施工中的一個重要環(huán)節(jié)。炮孔堵塞與不堵塞對爆炸沖擊波的波峰值影響并不明顯，但其后壓力的降低，特別是爆生氣體壓力的降低及其對巖石產(chǎn)生破裂作用的時間，都與是否堵塞有關(guān)。炮孔堵塞物因具有一定的質(zhì)量，炸藥爆炸后產(chǎn)生的氣體在瞬間將加速到很高的速度，氣體想要沖出炮孔口，必須克服堵塞物的慣性阻力及其與炮孔壁之間的粘結(jié)力和摩擦阻力，正是由于堵塞物阻力炮孔內(nèi)高溫高壓狀態(tài)的維持時間相對延長，增加炸藥化學(xué)反應(yīng)的完全程度，可得到更充分的爆炸能，同時堵塞物阻力延長了孔內(nèi)高壓氣體的作用時間，使得先前由應(yīng)力波作用生成的裂隙在受到高壓氣體的氣楔作用后加速發(fā)展，高壓氣體向裂隙中楔入，不僅提高了破巖效果，而且減小了巖石的拋擲距離，降低了空氣沖擊波強度。優(yōu)良的炮孔堵塞能防止爆炸產(chǎn)生的氣體過早逸出炮孔，可有效延長其作用于巖體上的時間，更充分利用爆炸產(chǎn)生的能量，提升巖石的破碎程度，也更利于裂縫的形成。

現(xiàn)有的炮孔堵塞大多采用人工拌制的炮泥、細(xì)沙、鉆孔巖屑甚至錨固劑等松散物料搗填，為了提高炮孔堵塞質(zhì)量，絕大部分新穎的想法都是針對堵塞結(jié)構(gòu)材料及堵塞方法作出改進。如：CN 103453808 A公開的“含內(nèi)凹弧形部構(gòu)件”、CN 102735125 A公開的“傘狀下向炮孔堵塞裝置”、CN 205980972 U公開的“露天采礦用炮孔堵塞器”、CN 105526834 A公開的“柱錐體構(gòu)件”等，即利用機械構(gòu)件來增大爆破過程中堵塞物運動的阻力，實現(xiàn)炮孔堵塞；又如：CN 205192358 U公開的“柔性阻燃EVA炮孔塞”、CN 105066804 A公開的“礦用水炮泥袋”等，即利用某類特殊材料制成的堵塞物實現(xiàn)炮孔堵塞。實際施工中，從兼顧施工便捷性與經(jīng)濟性的角度來看，這些新的方法工程實用性都有所欠缺。

目前，爆破施工中通常都是利用鉆孔巖屑、砂土等材料堵孔，可就地取材，施工便捷，由鉆孔巖屑、砂土等顆粒體材料構(gòu)成的炮孔堵塞結(jié)構(gòu)，經(jīng)過合理的設(shè)計，也能顯著提高炮孔堵塞效果。但目前在炮孔堵塞結(jié)構(gòu)設(shè)計方法方面并沒有很大的改進，通常都是基于一些假設(shè)，利用現(xiàn)有的炮孔堵塞計算模型，對影響炮孔堵塞質(zhì)量的因素進行探討，如：朱澤云在《炮孔堵塞的研究》中，分析了堵塞料在孔內(nèi)的行為，從而指出堵塞料的兩種主要作用，也從堵塞料的行為分析，得出了最佳堵塞長度的公式；宗琦在《炮孔堵塞物運動規(guī)律的理論探討》中，分析了炮孔裝藥爆破時炮孔堵塞物的受力情況，建立了爆生氣體作用下堵塞物的運動方程，并根據(jù)動量守恒和能量守恒，求算出了堵塞物的初始運動速度和脫離孔口時的速度；趙新濤等在《炮孔堵塞長度的計算與實驗研究》中，在現(xiàn)有計算模型的基礎(chǔ)上，令巖體破碎成塊所用時間等于堵塞物在炮孔中整體運動時間,建立了計算堵塞物最優(yōu)長度的計算模型；傅菊根在《炮孔中堵塞材料運動規(guī)律及堵塞長度研究》中分析了炮孔堵塞材料的作用機理,、受力情況及在炮孔中運動速度規(guī)律，根據(jù)爆破理論得到了炮孔堵塞材料的最大長度和最佳長度。