專利名稱:大理石、花崗巖切割新法及孔內(nèi)聚能裝置、切割器用途的制作方法
本發(fā)明涉及一種新的切割大理石、花崗巖的方法，并涉及到這種切割方法所必備的手段-一種雙面聚能爆破器材及其用途。
大理石和花崗巖作為裝飾建筑材料已越來越被人們所重視。目前，大理石不僅是國內(nèi)的緊缺建筑材料，而且是出口的熱門貨。我國大理石、花崗巖資源豐富，大理石貯存量占世界第一位。但我國大理石、花崗巖開采、加工是很落后的，特別是礦山開采更加落后。公知的開采方法有人工打楔法、黑火藥爆破法、礦用炸藥爆破法、近人爆破法、靜態(tài)破碎法、機(jī)械開采法，這些方法用于大理石開采，均有很多弊端。有的勞動(dòng)強(qiáng)度大、速度低、開采荒料小，降低了經(jīng)濟(jì)價(jià)值;有的藥量不好控制，巖石裂縫難以人為控制，對(duì)資源有一定破壞，且運(yùn)輸、保管、裝藥欠安全;有的開采成本高，炮孔密封要求嚴(yán)格，給現(xiàn)場操作帶來困難;等等。綜合考慮，現(xiàn)有方法的效果均不理想。
本發(fā)明的任務(wù)是要提供一種新的大理石、花崗巖荒料切割開采方法。它利用雙面聚能裝藥切割器進(jìn)行爆破，一次將大理石、花崗巖切割成所需要形狀的荒料。
以下將結(jié)合附圖對(duì)發(fā)明背景及發(fā)明作詳細(xì)的描述。
圖1.是與本發(fā)明最為接近的背景技術(shù)-楔形聚能裝藥結(jié)構(gòu)圖。
圖2.是本發(fā)明半球形雙面聚能裝藥裝置剖面圖。
圖3.是孔內(nèi)裝藥示意圖。
圖4.是孔內(nèi)切割器剖面圖。
圖5.是大理石花崗巖開采炮眼平面圖。
為了充分利用大理石、花崗巖資源，就要求所鑿炮孔的孔徑較小，即裝藥裝置體積很小，同時(shí)要它具有高度集中的爆炸能量，能夠人為控制巖石裂縫，爆破時(shí)尚需要盡可能保證圍巖的穩(wěn)定性，而公知的裝藥結(jié)構(gòu)均達(dá)不到這個(gè)要求。在八五年第二期的《爆破器材》中描述了一種雙面聚能裝藥結(jié)構(gòu)，如圖1所示。它是在聚能方向上加了0.5毫米厚的楔形藥形罩(2)，起爆后，雖說其聚能方向破壞的長度是兩側(cè)向擴(kuò)孔的十幾倍到二十幾倍，大大超過了七十年代日本專利ABS法的爆破效果，但由于它的炸高是藥徑的2倍，將它使用在小孔內(nèi)是不利的。而打的大眼對(duì)石料資源的利用、工程進(jìn)展和降低開拓費(fèi)用是不利的。況且此結(jié)構(gòu)本身由于爆炸時(shí)射流聚能在一條直線上，切割能力受到一定的限制。所以本發(fā)明的任務(wù)之一是提供一種新型的雙面聚能裝藥的裝置，由此構(gòu)成一種孔內(nèi)切割器并研究其應(yīng)用范圍，要尤其適合于大理石、花崗巖荒料的切割開采。
本發(fā)明的任務(wù)是以如下方式完成的參照圖2，裝置由管狀外殼(5)、藥型罩(4)、工業(yè)上使用的凝聚相炸藥(3)及設(shè)置在中垂線上的導(dǎo)爆索(6)構(gòu)成。藥型罩(4)最好采用半球形，炸藥壓入管腔后，用兩藥型罩分別堵在管狀外殼(5)的兩端。外殼的材料可選用鐵管、紙管、塑料管等各種形狀、各種材質(zhì)的管狀物。而若用廢舊鐵自來水管來做外殼，不僅利用了廢物，且取材、加工都十分方便。
本發(fā)明充分合理地利用了炸藥能量，它可以做得很小，完全適合小孔內(nèi)使用。因?yàn)槿鐖D3所示，藥卷中心起爆后爆轟波向左右傳播，到達(dá)聚能罩上就產(chǎn)生了兩股相反的金屬射流。由于藥形罩采用半球形，爆轟波沿半球形型的法線方向急驟的運(yùn)動(dòng)，向軸線上匯聚撞擊，形成很理想的射流。達(dá)到能量最高度集中的目的，在孔壁(5)上產(chǎn)生兩個(gè)聚能孔(8)。并且這種半球形的藥罩理想炸高很小(僅是藥徑的0.5倍)，比起楔形罩就更加適合于小孔內(nèi)使用。管狀外殼的作用是減少炸藥能量的側(cè)向飛散，阻止膨脹波的入侵，迫使炸藥能量向左右兩個(gè)方向集中。由于外殼的強(qiáng)烈約束，使得射流的能量增加，大大提高破壞效果。外殼的作用還有一個(gè)由于側(cè)向受約束，見圖3，炸藥的能量從側(cè)向釋放的較少，同時(shí)側(cè)向的空間比聚能方向空間大，沖擊波衰減快，因此對(duì)側(cè)向孔壁的保護(hù)極為有利。這樣就做到了需要破壞之處盡量地破壞，不該破壞之處盡量地受到保護(hù)。這是本裝置區(qū)別于其它裝藥結(jié)構(gòu)的根本所在，是普通裝藥結(jié)構(gòu)無法達(dá)到的。
圖4是置入炮孔內(nèi)的聚能切割器剖面圖。聚能切割器是將單個(gè)的雙面聚能裝置(12)由導(dǎo)爆索(6)從中心串起來，固定在各種形狀用帶有一定強(qiáng)度的物質(zhì)做成的外殼(13)內(nèi)，導(dǎo)爆索上加裝雷管(9)，其長度根據(jù)切割需要確定。也可以做成若干公分長一根，使用時(shí)按實(shí)際需要一根根對(duì)接起來，這時(shí)，兩切割器對(duì)接處要加傳爆藥劑。
從圖4a可以看出，每個(gè)裝置卻都能穿二個(gè)相反方向的聚能孔(8)，由于孔穿得很深，如裝置(12)距離選得適當(dāng)，就能夠在聚能孔的連線上產(chǎn)生裂縫(11)，見圖4b。由于巖石是一種脆性材料，只要裂縫一產(chǎn)生，在炸藥爆轟氣體壓力作用下就可能將巖石沿著裂縫方向拉開，達(dá)到十分理想的爆破效果。若爆炸其它固體類介質(zhì)，只要選擇適當(dāng)?shù)难b藥量及裝置(12)距離，也能達(dá)到預(yù)想的目的。
這種由孔內(nèi)半球形雙面聚能裝藥裝置組成的聚能切割器，其單位體積炮孔的裝藥量由下述公式確定。
Δ=[Klc(b2-a2)a·πd·Pk(a2+b2)·(PkPc)rk]1r·(ba)β·ρ0]]>klc-平面斷裂韌性(公斤力/(厘米)
)a-炮孔半徑(厘米)b-兩孔間距一半(厘米)
Pc-爆炸氣體靜壓力(公斤力/厘米2)Pk-臨界壓力 Pk＝2000公斤力/厘米2r-氣體絕熱膨脹指數(shù) r＝1.4K-炸藥等熵指數(shù)ρo-炸藥密度(克/厘米2)d-裂縫深度α、β-待定系數(shù)Δ的大小是跟巖石的力學(xué)性質(zhì)Klc，炸藥的品種，穿孔深度d，炮孔半徑a以及孔間距b有關(guān)，它僅是普通不偶合裝藥量的 1/10 倍，這不僅節(jié)省大量的炸藥，而且能減少爆破的公害，減少介質(zhì)的內(nèi)傷，有利石料成材率的提高。
這種孔內(nèi)聚能切割器的應(yīng)用范圍很廣泛，它適用于固體類介質(zhì)的爆破，尤其適用于需將介質(zhì)切割成一定形狀的控制爆破。對(duì)巖石類介質(zhì)爆破效果更好，在礦山開采方面可適用于巷道光面爆破，露天礦邊坡爆破及其他各種預(yù)裂爆破和拆除爆破，而對(duì)于大理石、花崗巖荒料的切割開采使用它是最合適不過的。它可一次將大理石、花崗巖切割成預(yù)定的形狀，省工、省料、省時(shí)，不造成資源的浪費(fèi)。為完成本發(fā)明的任務(wù)提供了可靠、有效的手段。
本發(fā)明的任務(wù)-大理石切割新方法-是按如下方式完成的。參照圖5，它表示的大理石開采垂直布孔的情況，根據(jù)開采需要，鑿有縱向孔(9)和橫向孔(10)，在開采臺(tái)階的下面尚需要布一排水平孔。
向炮孔內(nèi)置入切割器時(shí)要注意對(duì)準(zhǔn)切割方向，置入后，孔口要用膏狀物堵上，亦可就地取材用黃泥堵一堵。起爆順序最好是縱向孔(9)和水平孔首先同時(shí)引爆，然后再起爆橫向孔(10)，把巖石切割成我們所需要的方塊，這種起爆順序可用微差爆破技術(shù)，也可分幾次起爆。
這個(gè)發(fā)明可用在大的礦山，也可用在小場所，不受條件限制，只要能打炮眼就能達(dá)到目的。實(shí)踐表明本發(fā)明裝藥量少，打炮孔少操作簡單，只要按照爆破技術(shù)要求操作，安全是可以保證的。它的最大特點(diǎn)是用一個(gè)裝置同時(shí)產(chǎn)生兩條相反的聚能孔，有利于裂縫的產(chǎn)生。由于炸藥能量受到外殼的約束，有利集中，所以可保證圍巖的穩(wěn)定性，因此爆破費(fèi)用少、質(zhì)量高、速度快。在大理石及花崗巖開采上，比人工開采至少可以提高開采效率20倍以上。
權(quán)利要求
1.一種半球形雙面聚能裝藥裝置，由藥型罩，用于工業(yè)的凝聚相炸藥構(gòu)成，其特征在于它有一管狀外殼(5)，其中填滿工業(yè)凝聚相炸藥(3)，兩端各堵一只半球形藥型罩(4)，及設(shè)置在中垂線上的導(dǎo)爆索(6)。
2.一種如權(quán)利要求
1所說的裝置，其特征在于所說的管狀外殼(5)為鐵管、紙管、塑料管等各種形狀、各種材質(zhì)的管狀物。
3.一種如權(quán)利要求
2所說的裝置，其特征在于所說的管狀物為廢舊自來水管。
4.一種如權(quán)利要求
1所說的裝置組成的孔內(nèi)雙面聚能切割器，其特征在于將單個(gè)的雙面聚能裝置(12)由導(dǎo)爆索(6)從中心串起來，固定在外殼(13)內(nèi)，切割器長度根據(jù)切割需要確定。
5.一種如權(quán)利要求
4所說的孔內(nèi)雙面聚能切割器，其特征在于所說的外殼(13)有各種形狀，系由帶有一定強(qiáng)度的物質(zhì)做成的。
6.一種如權(quán)利要求
5所說的孔內(nèi)雙面聚能切割器，其特征在于將其制成若干公分長度一根，使用時(shí)根據(jù)實(shí)際需要一根根對(duì)接起來。
7.一種如權(quán)利要求
4至6之一所說的切割器，其特征在于其單位體積炮孔的裝藥量由下述公式所確定Δ=[Klc(b2-a2)a·πd·Pk(a2+b2)·(PkPc)rk]1r·(ba)β·ρ0]]>
8.一種如權(quán)利要求
7所說的切割器的用途，其特征在于它適于固體類介質(zhì)的爆破，尤其適用需將介質(zhì)切割成一定形狀的控制爆破。
9.一種如權(quán)利要求
8所說的切割器的用途，其特征在于它適用于巖石類介質(zhì)的爆破，尤其適用需將巖石切割成一定形狀的控制爆破。
10.一種如權(quán)利要求
9所說的切割器的用途，其特征在于它適用于巷道光面爆破，露天礦邊坡爆破及其它各種預(yù)裂爆破和拆除爆破，尤其適用于大理石、花崗巖荒料的定向開采、切割。
11.一種如權(quán)利要求
8所說切割器用途的開采方法，其特征在于開采時(shí)除垂直方向布孔、開鑿縱向孔(9)與橫向孔(10)外，尚要在開采臺(tái)階的下面布一排水平孔。
12.一種如權(quán)利要求
11所說的開采方法，其特征在于置放孔內(nèi)聚能切割器時(shí)要對(duì)準(zhǔn)切割方向，孔口要用膏狀物堵上，起爆要有一定順序。
13.一種如權(quán)利要求
12所說的開采方法，其特征在于孔口用黃泥堵一堵，起爆順序是縱向孔(9)和水平孔首先同時(shí)起爆，然后再起爆橫向孔(10)。
14.一種如權(quán)利要求
11至13之一所說的開采方法，其特征在于起爆順序可用微差爆破技術(shù)，也可分幾次起爆。
專利摘要
一種新的切割大理石、花崗巖的方法。根據(jù)開采需要合理布孔后，將一種由新型的孔內(nèi)半球形聚能裝藥裝置組成的孔內(nèi)雙面聚能切割器置入孔內(nèi)，按一定順序起爆后，便可將荒料切割成預(yù)定的形狀，可使成本下降40％，提高開采效益20倍左右，并大大節(jié)約礦產(chǎn)資源。本發(fā)明適用于固體類介質(zhì)的爆破，尤其適用于需將介質(zhì)切割成一定形狀的控制爆破。可應(yīng)用于巷道光面爆破、露天礦邊坡爆破及其他各種預(yù)裂爆破和拆除爆破。
文檔編號(hào)F42D1/02GK85105789SQ85105789
公開日1987年3月25日 申請日期1985年7月25日
發(fā)明者沈兆武, 高繼溫, 林玉印, 吳云發(fā) 申請人:淮南礦業(yè)學(xué)院導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan