[发明专利]一种能量利用率高的台阶爆破方法

说明书

一种能量利用率高的台阶爆破方法，通过优化中部空气间隔装药结构进行爆破；中部空气间隔装药结构优化是考虑岩体参数、炸药类型并根据预设的爆破粉碎区及裂隙区半径范围，确定的孔壁压力上下限值并据此压力值确定空气段长度范围；在确定的空气段长度范围中按设定步长增量，计算产生径向裂隙耗散的能量与产生爆腔区所耗散的能量分别占爆炸总能量的比率之比的最大值对应的孔壁压力值所对应的空气段长度值为最佳空气段长度。本发明在考虑了被爆岩体、钻孔及装药等参数的情况下对中部空气间隔装药结构进行优化，可同时提高上部岩体及下部岩体的破碎效率及能量利用率，降低药耗和工程成本。有效提升台阶爆破的整体爆破效果及能力利用率。工程适应性广。

技术领域

本发明属于台阶爆破施工技术领域，尤其涉及一种能量利用率高的台阶爆破方法。

背景技术

空气间隔装药技术被广泛地应用于台阶爆破施工，在爆破作用过程中，空气间隔装药技术不仅降低了爆压的峰值，避免了冲击波对围岩的粉碎作用，而且延长了爆压作用时间，获得了更大的冲量(爆压与爆压作用时间的乘积)，从而降低了炸药单耗和工程成本，提高了爆破的有效能量利用率。

常见的轴向空气间隔不耦合装药有三种：顶部空气间隔装药、中部空气间隔装药以及底部空气间隔装药。顶部空气间隔装药在孔口处经常产生大块；底部空气间隔装药在台阶底部极易产生大块或根底；中部空气间隔装药使岩体沿整个炮孔孔壁的破碎效果更均匀，既保证了上部岩体获得充分破碎，同时也控制了下部岩体不留根底，使得爆堆的平均块度保持适中。故三种空气间隔装药技术中，中部空气间隔装药的爆破效果最好，在台阶爆破施工中的应用也更为广泛。

使用中部空气间隔装药结构进行施工时，空气段长度的选取对于爆破能量利用率和爆破效果有着极其重要的影响。若空气段过长，就失去了空气间隔装药作为均衡孔壁压力的价值，使得大块率过高，无法达到既定的破碎效果；若空气段过短，孔内能量会过度集中，使得装药段附近过度破碎，造成炸药能量的浪费。因此，中部空气间隔装药结构存在一个使得整体爆破能量利用率和爆破效果最好的空气段长度。然而，现有的中部空气间隔装药爆破技术仅基于工程经验选取空气段比例，从而确定空气段长度，没有可以参照的根据台阶爆破工程现场实际情况来确定合理空气段长度和优化中部空气间隔装药结构的具体方法，更没有针对不同被爆岩体、钻孔及装药参数来确定最佳空气段长度和能量利用率最大化的中部空气间隔装药结构优化方法。因此亟待提出一种能量利用率高的中部空气间隔装药结构优化方法，使得中部空气间隔装药结构台阶爆破能量利用率最大化，从而进一步改善台阶爆破效果，实现低能耗、安全化和精准化爆破破岩的目的。

发明内容

本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的目的在于提供一种能量利用率高的台阶爆破方法，利用该方法通过优化台阶爆破中部空气间隔装药结构，使得在进行台阶爆破施工时单孔装药量一定的情况下炸药能量利用率最大化，达到最好的爆破效果。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种能量利用率高的台阶爆破方法，所述台阶爆破方法采用优化的中部空气间隔装药结构进行爆破；所述中部空气间隔装药结构，按以下步骤进行优化：

第一步：确定岩体参数

现场对需要进行爆破的岩体进行取样，测量岩石密度ρ_m，岩石纵波速度C_p，岩石静态泊松比μ，岩石弹性模量E_m和岩石抗拉强度S_t；

第二步：确定炸药参数

根据被爆岩体的岩性选择炸药类型，获得炸药的比爆热W_s，炸药的JWL状态方程参数B和炸药密度ρ_b；

第三步：根据预设的爆破粉碎区半径及裂隙区半径经验取值范围，确定孔壁压力上下限值；