[发明专利]复合反射聚能与缓冲消能装置及基于该装置的爆破施工方法

说明书

本发明涉及工程爆破技术领域，复合反射聚能与缓冲消能装置包括缓冲消能垫层、刚垫层、反射聚能缓冲垫层和聚能射流器；炸药起爆时聚能射流器和反射聚能缓冲垫层的母线产生的聚能射流和反射聚能射流具有双重的聚能作用，可以增大炮孔底部岩石水平破裂线，增强爆破效果。反射聚能缓冲垫层、刚垫层和缓冲消能垫层组成的复合垫层，具有三次消能缓冲作用，可以削减爆炸能量，减少炮孔底部的爆破损伤，保证孔底岩石质量。爆破施工时，首先在岩体中钻设成排垂直炮孔，再将炮孔底部进行找平，然后在炮孔内叠放复合反射聚能与缓冲消能装置、主装炸药及起爆体、堵塞段，最后起爆。该方法可以减少炮孔底部的爆破损伤，提高建基面爆破平整度，增强爆破效果。

技术领域

本发明涉及工程爆破技术领域，具体涉及用在炮孔底部的复合反射聚能与缓冲消能装置及基于该装置的爆破施工方法。

背景技术

水利水电工程的岩石大坝建基面、马道边坡、隧洞底板的保护层爆破开挖一直是工程爆破施工中的难点。现有爆破技术中，传统的深孔台阶爆破，往往预留1～2m厚的保护层，然后再用小孔径钻孔和小药卷进行保护层爆破开挖，最后配合人工清撬，达到建基面高程，施工效率很低，且对孔底保留岩体损伤较大；水平预裂或水平光面爆破开挖的效果比较好，但钻水平孔难度较大，每次钻孔前必须清干净临空面前的爆渣，操作麻烦，且受一次钻孔长度的限制，爆破面积有限，施工效率较低，无法满足大面积开挖进度要求。孔底设置的普通的柔性垫层的小梯段微差爆破，由于柔性垫层材料和结构不够合理，对爆破冲击波的缓解作用较小，孔底岩石损伤仍然较大，爆破出的建基面起伏较大，有时仍然需要进行二次爆破或人工机械清撬；采用普通聚能爆破时，由于聚能切割穿透岩体的长度较短，形成的水平裂隙得不到进一步的扩张，岩石破碎效果较差，不易形成平整的开挖面。如何控制水电工程的大坝岩石建基面，马道边坡，隧洞底板的成型的开挖质量，进行台阶无保护层爆破开挖，实现增强爆破效果和减轻爆破对岩石的损害作用，实现岩石破碎与保护的统一，提高爆破作业效率，是目前急需解决的问题。

发明内容

针对现有爆破技术及爆破装置在岩石大坝建基面、马道边坡、隧洞底板的保护层开挖时，质量难以控制的不足，本发明提供一种安全性能高、加工方便，易于操作，性能可靠，施工方便，可以有效的减少炮孔底部的爆破损伤，保证质量，提高建基面爆破平整度，增强爆破效率的用于建基面无保护层爆破开挖的炮孔底部的复合反射聚能与缓冲消能装置和基于该装置的爆破施工方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供了用于炮孔底部的复合反射聚能与缓冲消能装置，该装置安装在炮孔底部的找平层上，包括从下至上依次布设的缓冲消能垫层、刚垫层、反射聚能缓冲垫层和聚能射流器；所述缓冲消能垫层包括圆柱形钢外壳和充填在钢外壳内的低密度缓冲消能芯；缓冲消能垫层的上方固定连接有刚垫层，所述刚垫层为圆形板；刚垫层的上方螺栓连接有反射聚能缓冲垫层，反射聚能缓冲垫层从上至下逐渐扩张呈喇叭状结构；反射聚能缓冲垫层的外周布设有聚能射流器，聚能射流器包括聚能药型罩和波形调整器，聚能炸药和聚能炸药起爆体；所述聚能药型罩为薄壳体，聚能药型罩呈两端粗、中部逐渐变细的哑铃形，聚能药型罩内部的上方布设有波形调整器，所述波形调整器呈母线为曲线的漏斗状且穿套在反射聚能缓冲垫层上部的外周表面。

进一步地，所述缓冲消能垫层的外径与刚垫层的外径、聚能射流器底部的外径相等，三者均为炮孔直径的0.8～0.9倍，以使复合反射聚能与缓冲消能装置顺利的放入炮孔内；所述聚能射流器底部的内径和反射聚能缓冲垫层底部的外径相等。

进一步地，所述缓冲消能垫层高20～30cm，圆柱形钢外壳厚2～4mm、由钢铁圆管材料制成；低密度缓冲消能芯的密度为0.6～0.9kg/cm³，由低密度的材料加气泡沫混凝土、膨胀蛭石或膨胀珍珠岩水泥混凝土或炉渣水泥混凝土制成。低密度缓冲消能芯与钢外壳的两个端头齐平，且充填密实。钢外壳顶部与刚垫层底部进行焊接、强力胶粘接或螺丝连接。

进一步地，所述刚垫层为实心结构、厚1～2cm。刚垫层的中心布设有直径10mm的螺栓孔，刚垫层由钢铁、铸铁或铸钢等高强度坚硬材料制成。