一种轴向变径混装药柱及其使用方法

技术领域

本发明涉及采矿工程、海洋工程、水运工程、水利水电工程的陆上、海上岩石或矿石开采、开挖技术领域，特别是涉及了一种轴向变径混装药柱及其使用方法。

背景技术

在采矿工程、海洋工程、水运工程、水利水电工程采项目中，常遇到上层炸不开、下层无法开挖或者爆后大块多开采困难，或矿石破碎过度利用率低等问题，针对这些问题开展研究。

发明内容

本发明的目的是提供一种轴向变径混装药柱及其使用方法，针对不同的岩层布置不同的药卷，这样引爆药柱后，上层的坚硬岩石破碎块度较小，方便施工机械或工程船清除上层的坚硬岩层，而矿床布置混合药卷，控制好混合药卷的参数就可以控制矿床开采的块度大小。适用于海洋工程、港口与航道工程、水利水电工程的不同岩层与矿产的开采爆破，特别对海底矿床、礁石的开采破碎尤显优越。

本发明解决上述技术问题的方案是：一种轴向变径混装药柱，组成构件包括混合药卷、填充物、小直径药卷、间隔物、大直径药卷、堵塞物以及连接片，组成构件的具体结构和连接关系为：

所述混合药卷由小直径药卷和填充物构成，用填充物均匀包裹小直径药卷，用胶布缠绕牢固形成混合药卷，依次将混合药卷、间隔物的顺序轴向对接至需要的长度，再对接大直径药卷，最后对接堵塞物，达到需要长度后用连接片均匀布置在周围，用胶布绑扎使其连接牢固形成轴向变径混装药柱。

所述混合药卷的填充物为含气泡材料。当小直径药卷爆炸时，填充物削弱爆炸压力峰值，延长压应力作用时间，使被爆破的介质充分剥离又不至于过度粉碎。

所述间隔物将药卷均匀分布在介质中，这样有利于控制药卷药量，药卷爆炸时，能量均匀的作用在介质上，防止能量在层与层之间扩散，爆破后，层与层保持分界清晰，介质破碎的块度适中且均匀，获得理想的开采或开挖块度。

所述混合药卷、大直径药卷的长度根据需要确定，间隔物长度根据药卷的殉爆距离倍数确定，堵塞物长度根据最小抵抗线确定。

所述连接片是将混合药卷、间隔物、大直径药卷、堵塞物连接起来形成一个整体，固定混合药卷、间隔物、大直径药卷、堵塞物在钻孔中的位置。

所述的轴向变径混装药柱的应用方法，包括如下步骤：

(1)根据地质资料，了解开挖区域或开采区域的地层分布情况，做好钻孔设计图，设计好各个钻孔所安装的轴向变径混装药柱结构；

(2)清除开挖区域或开采区域的覆盖层，剥离出坚硬层，校核实际坚硬层标高与钻孔设计图的标高是否一致，如不一致调整钻孔设计图、各个钻孔所安装的轴向变径混装药柱结构；

(3)在坚硬层上按钻孔设计图钻孔，钻进时校核各介质层分布的厚度是否与钻孔设计图一致，如不一致调整钻孔设计图、各个钻孔所安装的轴向变径混装药柱结构，并将最终的轴向变径混装药柱结构图输出，指导加工出各个钻孔的轴向变径混装药柱；

(4)钻孔完成后，在钻孔内安装轴向变径混装药柱，给各个钻孔的轴向变径混装药柱按设计安装不同段别的雷管并将轴向变径混装药柱装入钻孔内，检查药柱标高确定轴向变径混装药柱结构与各地层分布相符；

(5)一个工作区完成钻孔并安装好轴向变径混装药柱后，进行网路连接引爆，分段分组爆破，破碎开挖区或开采区的岩层及矿层，然后进行开采或开挖工作。

所述的轴向变径混装药柱的大直径药卷主要用于破碎坚硬层，混合药卷主要用于破碎软弱层，其装药重量、长度、直径根据设计地层地质数据和钻孔过程中验证的地质数据确定，装药重量按《爆破安全规程》经验公式进行计算，装药长度占该层厚度的2/3--4/5计算，按装药长度调整装药直径，对于重大项目为了获得理想的破碎效果应在类似地质区域进行试验爆破，以获得更为精确的装药重量、长度、直径等参数。

本发明的突出优点在于：

1、针对不同的岩层布置不同的药卷，硬岩布置大直径药卷，软岩布置混合药卷，这样引爆药柱后，上层的坚硬岩石破碎块度较小，方便施工机械或工程船清除上层的坚硬岩层，而矿床布置混合药卷，控制好混合药卷的参数就可以控制矿床开采的块度大小。

2、药柱结构灵活多变，混合药卷、间隔物、大直径药卷可灵活安装在所需要破碎的介质层处。

3、药柱结构适用于不同岩层与矿产的开采爆破，特别对海底矿床、礁石的开采破碎尤显优越。

4、药柱结构破碎的各层介质块度大小可控，破碎效果好，开采效率高。

5、药柱结构简单，操作便捷，易于安装。

附图说明

图1是本发明所述的轴向变径混装药柱的结构示意图。

图2是本发明所述的轴向变径混装药柱的混合药卷结构示意图。

图3是本发明所述的轴向变径混装药柱在岩石层夹矿石层中的应用示意图。

图4是本发明所述的轴向变径混装药柱在矿石层夹岩石层的应用示意图。

图中标记为：混合药卷1、填充物2、小直径药卷3、间隔物4、大直径药卷5、堵塞物6以及连接片7、钻孔内安装的轴向变径混装药柱8、岩层9、矿层10。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明的技术方案作进一步说明。

实施例1

如图1所示，本发明所述的轴向变径混装药柱，组成构件包括混合药卷1、填充物2、小直径药卷3、间隔物4、大直径药卷5、堵塞物6以及连接片7，组成构件的具体结构和连接关系为：

所述混合药卷由小直径药卷3和填充物2构成，用填充物2均匀包裹小直径药卷3，用胶布缠绕牢固形成混合药卷，依次将混合药卷1、间隔物4顺序轴向对接至需要的长度，再对接大直径药卷5，最后对接堵塞物6，达到需要长度后用连接片7均匀布置在周围，用胶布绑扎使其连接牢固形成轴向变径混装药柱。

所述混合药卷的填充物2为含气泡材料。当小直径药卷爆炸时，填充物削弱爆炸压力峰值，延长压应力作用时间，使被爆破的介质充分剥离又不至于过度粉碎。

所述间隔物4将药卷均匀分布在介质中，这样有利于控制药卷药量，药卷爆炸时，能量均匀的作用在介质上，防止能量在层与层之间扩散，爆破后，层与层保持分界清晰，介质破碎的块度适中且均匀，获得理想的开采或开挖块度。

所述混合药卷1、大直径药卷5的长度根据需要确定，间隔物4长度根据药卷的殉爆距离倍数确定，堵塞物6长度根据最小抵抗线确定。

所述连接片7是将混合药卷1、间隔物4、大直径药卷5、堵塞物6连接起来形成一个整体，固定混合药卷1、间隔物4、大直径药卷5、堵塞物6在钻孔中的位置。

实施例2

本发明所述的轴向变径混装药柱的使用方法，包括如下步骤：

(1)根据地质资料，了解开挖区域或开采区域的地层分布情况，做好钻孔设计图，设计好各个钻孔所安装的轴向变径混装药柱结构；

(2)清除覆盖层，校核实际坚硬层标高与钻孔设计图的标高是否一致，如不一致调整钻孔设计图、各个钻孔所安装的轴向变径混装药柱结构；

(3)按钻孔设计图钻孔，钻进时校核各介质层分布的厚度是否与钻孔设计图一致，如不一致调整钻孔设计图、各个钻孔所安装的轴向变径混装药柱结构，并将最终的轴向变径混装药柱结构图输出，指导加工出各个钻孔的轴向变径混装药柱，

(4)钻孔完成后，给各个钻孔的轴向变径混装药柱按设计安装不同段别的雷管并将轴向变径混装药柱装入钻孔内，检查药柱标高确定轴向变径混装药柱结构与各地层分布相符。

(5)一个工作区完成钻孔并安装好轴向变径混装药柱后，进行网路连接引爆，破碎该工作区地层，然后进行开采或开挖工作。

实施例3

如图3所示，本发明所述的轴向变径混装药柱在岩石层夹矿石层的应用实例，包括如下步骤：

清挖覆盖层露出岩石9，按设计在岩石9钻孔，钻孔过程探清各层分布，加工轴向变径混装药柱，钻孔完成安装轴向变径混装药柱，将大直径药卷5放在岩石9中，间隔物4位于两层交界面，堵塞物6封堵孔口，混合药卷1置于矿层10中，控制爆破后岩石9、矿层10的破碎块度。

实施例4

如图4所示，本发明所述的轴向变径混装药柱在矿石层夹岩石层中的应用实例，包括如下步骤：

清挖覆盖层露出矿层10，按设计在矿层10钻孔，钻孔过程探清各层分布，加工轴向变径混装药柱，钻孔完成安装轴向变径混装药柱，将大直径药卷5放在岩石9中，间隔物4位于两层交界面，堵塞物6封堵孔口，混合药卷1于矿层10中，控制爆破后岩石9、矿层10的破碎块度。当矿层10的硬度大于岩石9的硬度时，调整大直径药卷5和混合药卷1的位置，以获得理想的破碎效果。