专利名称:一种爆破岩石的方法
一种爆破岩石的方法技术领域：
[0001]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。[0002][0003]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
[0004]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。[0005]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。 它按下列公式计算背景技术(公式一)为相对爆破效果指数为整个爆破区能量分布的相对均匀度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。[0006]、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。[0007]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I ;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。[0008]、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I。[0009]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I。[0010]、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。[0011]在条形药包(或炮眼爆破)设计中，由于爆能体的形状较为复杂，在实际工作中为 了简化计算，可以把爆能体简化为平面上的椭圆。因此必须对其在各向同性时确定的标准 爆能体参数和布孔参数进行修正。其修正方法为把各向同性时的标准爆能体参数和布孔 参数在岩体走向和垂直走向方向乘以修正系数。修正系数大小见标准爆能体的计算一节。[0012]由于一般爆区均是由多个药包组成的，因此为了能够准确地计算整个爆区的能量 分布均匀度，我们有必要把整个爆区划分成多个基本结构单元。通过先计算每个基本结构 单元的均匀度值，再对所有的基本结构单元的均匀度值进行平均的方法而得出整个爆区的 能量分布均匀度数值。对于球形药包空间布置方式的基本结构单元为四面体，条形药包平 面布置方式的基本结构单元为三角形。因此每个基本结构单元的能量分布均匀度计算方法 如下I)、球形药包空间布置时的绝对均匀度按下式计算式中J——为爆炸能量分布的绝对均匀度Vaa——为被正四面体(或修正的四面体)圈进的标准爆能体的体积。[0013]注意各项同性岩体用正四面体，各项异性岩体用修正的正四面体——为与标准爆能体相切的IE四面体体积(正四面体和修lE的ιΕ四面体的体积相同)2)、球形药包空间布置时的相对均匀度按下式计算
权利要求
1.一种爆破岩石的方法，其特征包括以下步骤使爆区的爆炸能量分布均匀度和相邻炮孔的综合能量梯度值均达到最大化。
2.根据权利I所述的方法，其特征在于依据岩石的最优化爆破设计原理，在爆破设计阶段通过计算相对爆破效果指数的数值来预先判断针对此爆区的各种爆破设计方案的优劣，从而选出最优的爆破设计方案。
3.根据权利I所述的方法，其特征在于在药包布置阶段使爆区的爆炸能量分布均匀度达到最大化。
4.根据权利I所述的方法，其特征是使相邻炮孔的综合能量梯度值达到最大化。
5.根据权利2所述的方法，其特征是使爆区的爆炸能量分布均匀度和相邻炮孔的综合能量梯度值均达到最大化。
6.根据权利3所述的方法，其特征是在布置药包过程中使标准爆能体的空间利用率达到最大，实施中以标准爆能体相切的原则去布置药包位置。
7.根据权利4所述的方法，其特征是在计算合理微差间隔时间的过程中，通过以下步骤得以实施(1)、测绘炮孔围岩的爆炸能量密度变化曲线图，得出炮孔围岩的爆炸能量密度波峰与波谷的间隔时间t值；(2)、根据岩体在孔向孔间和排向孔间的爆炸能量传播速度及相邻炮孔的孔向间距和排向间距，计算出相邻两排长边对角线两孔间的起爆间隔时间差值Λ t ；(3)、根据Λt的值和t值，计算出孔间相邻炮孔合理微差间隔时间A值与排间相邻炮孔合理微差间隔时间t2的值，然后根据h和t2来安排爆区的起爆顺序。
专利摘要
本发明提出一种爆破岩石的方法，该方法中最佳破碎原理，并根据此原理提出了岩石爆破设计的最优化设计方案。即在药包布置阶段如何使爆区的爆炸能量分布均匀度达到最大化和在起爆顺序安排阶段如何使相邻炮孔的综合能量梯度值达到最大化的方法。
文档编号F42D1/00GKCN102997768SQ201210438219
公开日2013年3月27日 申请日期2012年11月6日
发明者董少南, 高烈, 张贵玉, 王克, 宋楠 申请人:董少南导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan