[发明专利]一种爆破岩石的方法

说明书

技术领域

本发明是针对岩石爆破，在炸药和岩石一定的条件下，如何通过合理进行整体爆区设计、合理布置炸药和合理安排起爆顺序而使爆破区域岩石达到最佳破碎、爆破能量达到最大利用及爆破效果达到最佳的一种岩石爆破技术。

背景技术

在当今世界岩石爆破技术的最新进展是大区微差爆破技术，而大区微差爆破技术又是以奥瑞凯公司的逐孔起爆技术最为先进。但是长期以来，国内外岩石爆破理论一直对最优化岩石爆破原理没有清楚的认识，因此在爆破设计中，技术人员并不清楚爆区在何种状态下岩石达到最佳破碎状态。近年来随着计算机模拟技术的发展，出现了很多爆破专家系统，它们均号称可以预算出最优的岩石爆破效果。但是我们认为在对最优化岩石爆破原理没有清楚认识的情况下很难说预测的结果是最优化岩石爆破。因此搞清楚岩石爆破的最优化原理是解决最优化岩石爆破的关键。通过我们长期的研究和实践，首先搞清了岩石爆破的最优化原理，并根据此原理开发出一种新型的岩石爆破方法。因此我们把这种技术称之为最优化岩石爆破技术。

发明内容

最优化岩石爆破原理：

在炸药和岩石一定的条件下，以炸药能量利用率为最高准则的岩石爆破中，爆区的岩石破碎效果与整个爆区的炸药能量分配均匀度成正相关、与爆破过程中相邻炮孔的综合能量梯度成正相关。因此每个爆区要想实现最优化爆破必须使炸药能量分配均匀度和爆破过程中相邻炮孔的综合能量梯度值均达到最大化。这个原理就是岩石爆破的最优化原理。符合这个原理的爆破就一定能够实现最优化爆破。

2、最优化岩石爆破设计原理及方案：

为了能够定量地对岩石爆区设计好坏进行评测，我们引入了相对爆破效果指数、能量分配均匀度和综合能量梯度等概念及计算方法，并给出相应的计算公式：

2.1、相对爆破效果指数的概念及计算：

相对爆破效果指数：是用来判断不同爆破设计方案优劣的指标数。这个指数可以反映出同一爆区的不同爆破设计方案的优劣，指数高的爆破效果就好，指数低的爆破效果就差。它按下列公式计算：

E_相对＝J_相对T_相对————————————（公式一）

式中：

E_相对——为相对爆破效果指数

J_相对——为整个爆破区能量分布的相对均匀度

T_相对——为整个爆区爆破过程中相邻炮孔的相对能量梯度

2.2、能量分配均匀度的概念：

定义：能量分配均匀度是指爆炸能量在整个爆区岩体中分布的均匀程度。

2.3、能量分布均匀度的计算：

那么爆炸能量分布的均匀程度应当如何计算呢？通过研究我们认为爆炸能量分布的均匀程度好坏实质上是通过爆区内所有药包在岩石中爆炸产生的标准爆能体所占据的空间利用率来体现的。一般来讲标准爆能体的空间利用率越高则它的能量分配均匀度也就越好。

在实际的爆破设计工作中，由于爆炸能量分布的绝对均匀度使用起来不方便，因此采用相对均匀度进行计算。相对均匀度的计算方法如下：首先选取一个标准的药包布置方式（各向同性岩体平面布置时以正三角形布置为标准，空间布置时以正四面体布置为标准），此种方式的标准爆能体空间利用率最高，把此时的能量分配均匀度确定为1；其它各种药包布置方式的能量分配均匀度均为此药包布置方式标准爆能体的空间利用率与标准布药方式标准爆能体的空间利用率的比值。

2.3.1、对于各向同性岩体：

在球形药包设计中，标准爆能体的形状为圆球体，其六方紧密堆积结构的空间利用率最高（即相邻药包形成正四面体结构），此时的爆炸能量分布均匀性最好。因此把六方紧密堆积结构的布药参数定为标准参数，其均匀度确定为1。

在条形药包（或炮眼爆破）设计中，标准爆能体的形状可简化为圆柱体，因此为了简化计算把标准爆能体的形状简化为平面圆，通过计算平面圆的空间利用率来计算能量分布均匀度的值。由于在平面布置时正三角形布孔的标准爆能体空间利用率最高，因此把正三角形布孔的布孔参数定为标准参数，其均匀度确定为1。

2.3.2、对于各向异性岩体：

在球形药包设计中，各向异性岩体的标准爆能体为椭球体，因此必须对其在各向同性时确定的标准爆能体参数和布药参数进行修正。其修正方法为：把各向同性时的标准爆能体参数和布药参数在岩体走向、倾向和垂直层理面三个方向乘以修正系数。修正系数大小见标准爆能体的计算一节。