一种基于抛掷理论确定筒形掏槽爆破起爆延期时间的方法

本发明涉及爆破起爆延期时间预测，特别是一种基于抛掷理论确定筒形掏槽爆破起爆延期时间的方法。

背景技术：

1、随着我国城市化工业化进程的深入，爆破被广泛运用于市政、水利、交通、地下空间及露天地下采矿等基础建设领域。在巷道和隧道掘进过程中，掏槽爆破技术很大程度影响爆破效果，同时影响掘进效率。实际生产中，由于掘进断面只有一个自由面，岩石夹制作用大，爆破作业条件差，加上当前多采用浅眼斜眼掏槽爆破工艺，造成岩石巷道单循环进尺较低，同时受到开挖土石方量、地质条件、岩石的物理力学性能和地下水环境等因素影响。在生产设计中，爆炸理论严重落后于工程实际，工程师大都采用经验法取值拟定爆破参数并确定掏槽爆破相关参数设计的方法。

2、如何安全有效地进行掏槽爆爆破设计施工，重点在于准确的确定爆破破岩范围，确定掏槽参数，同时确定合适的延期时间以提高炮孔利用率。因此，通过对抛掷理论的运用，完善爆炸技术领域理论，提升对爆破破岩抛掷时间的预估精细度，从而能有效提升爆破设计的科学性和合理性。而目前的爆破工程爆破破岩范围参数设计大都还停留在工程师运用工程经验对于收集而来的多源参数积累取值，以爆堆形态、循环进尺等验证爆破效果，该方法对于目前精细化的爆破已不再适用。因此，找到一种能够定量计算多源参数下被爆岩体的槽腔形成时间显得尤为重要，同时该方法还需要能够对于爆破参数设计选取起到指导作用。因此提出一种基于抛掷理论确定筒形掏槽爆破起爆延期时间的方法，计算岩石在爆炸作用下的破碎、抛掷速度对应的特征时间。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于抛掷理论确定筒形掏槽爆破起爆延期时间的方法，减少了经验取值对爆破参数和爆破工艺选取的影响，可以定量的分析爆破危害效应。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种基于抛掷理论确定筒形掏槽爆破起爆延期时间的方法，包括如下步骤：

3、步骤(1)基于爆炸破碎理论，将破碎岩体视为爆生气体与碎块形成混合物，第一阶段爆生气体的膨胀与卸荷，第二阶段将混合物在槽腔运动视为两相流，同时结合一维运动过程分析；

4、步骤(2)根据两相流连续方程理论计算推导，确定爆炸后槽腔内不同位置x碎块与抛掷时间的关系；

5、步骤(3)结合一维牛顿运动定律微分，得到碎块混合物初始抛掷速度v的关系式；

6、步骤(4)利用爆炸基础参数确定碎块在不同位置x的初始速度，爆炸基础参数包括装药半径a、爆速d、装药密度ρ1、爆破岩体的密度ρ2、岩石抗压强度σc、弹性波传播速度dy、岩体在原岩应力作用下的破碎强度σs；

7、步骤(5)以炸药基本参数计算爆轰波、爆生气体膨胀时间与卸荷时间；

8、步骤(6)根据碎块混合物在不同位置状态方程计算抛掷时间，结合碎块抛掷时间最终确定延期时间t。

9、在一较佳的实施例中：在步骤(1)中，将被爆岩体的视为爆生气体与破碎岩石混合物，在运动过程具有相同速度，符合一维运动规律。

10、在一较佳的实施例中：在步骤(2)中不同位置碎块抛掷时间变化关系可根据理论推导，通过两相流动连续方程微分推导得来，也可通过试验设置测点利用高速摄像机进行验证。

11、在一较佳的实施例中：在步骤(3)中一维运动理论计算的参数是多源的，与要从不同施工方收集而来，包括岩石力学试验确定的各项岩石力学参数，炸药供应商方提供的炸药基本参数，以及设计施工方提供的岩石工程地质资料。

12、在一较佳的实施例中：在步骤(4)中，岩石碎块混合物初始速度值可计算，其大小在掏槽爆破下决定槽腔形成时间。

13、在一较佳的实施例中：在步骤(5)中，爆轰波、爆生气体膨胀时间与卸荷时间可根据炸药密度爆速等已知参数进行计算。

14、在一较佳的实施例中：在步骤(6)中，碎块抛掷时间即为x趋近于0处时间值，碎块运动有同时性，抛掷时间t为位置方程边界条件下特征值。

15、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本申请实施例提供的该方法，首先被爆岩体破碎后运动时间可计算，理论可初步确定槽腔形成时间及作为延期时间设定参考。由于该方法在确定掏槽爆破参数和工艺时，减少了经验取值对爆破参数和爆破工艺选取的影响，可以定量的分析爆破危害效应。用爆炸后的岩石破碎块度衡量爆破方案的效果，对于各类复杂环境的爆破设计方案的选取更加精准。

技术特征：

1.一种基于抛掷理论确定筒形掏槽爆破起爆延期时间的方法，其特征在于包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于抛掷理论确定筒形掏槽爆破起爆延期时间的方法，其特征在于：在步骤(1)中，将被爆岩体的视为爆生气体与破碎岩石混合物，在运动过程具有相同速度，符合一维运动规律。

3.根据权利要求1所述的一种基于抛掷理论确定筒形掏槽爆破起爆延期时间的方法，其特征在于：在步骤(2)中不同位置碎块抛掷时间变化关系可根据理论推导，通过两相流动连续方程微分推导得来，也可通过试验设置测点利用高速摄像机进行验证。

4.根据权利要求1所述的一种基于抛掷理论确定筒形掏槽爆破起爆延期时间的方法，其特征在于：在步骤(3)中一维运动理论计算的参数是多源的，与要从不同施工方收集而来，包括岩石力学试验确定的各项岩石力学参数，炸药供应商方提供的炸药基本参数，以及设计施工方提供的岩石工程地质资料。

5.根据权利要求1所述的一种基于抛掷理论确定筒形掏槽爆破起爆延期时间的方法，其特征在于：在步骤(4)中，岩石碎块混合物初始速度值可计算，其大小在掏槽爆破下决定槽腔形成时间。

6.根据权利要求1所述的一种基于抛掷理论确定筒形掏槽爆破起爆延期时间的方法，其特征在于：在步骤(5)中，爆轰波、爆生气体膨胀时间与卸荷时间可根据炸药密度爆速等已知参数进行计算。

7.根据权利要求1所述的一种基于抛掷理论确定筒形掏槽爆破起爆延期时间的方法，其特征在于：在步骤(6)中，碎块抛掷时间即为x趋近于0处时间值，碎块运动有同时性，抛掷时间t为位置方程边界条件下特征值。

技术总结
本发明公开了一种基于抛掷理论确定筒形掏槽爆破起爆延期时间的方法，包括步骤1、基于抛掷理论，将槽腔岩石碎块混合物抛掷时间作为延期爆破主要因素；2、获取现场岩石试样，通过室内岩石力学试验测定岩石密度、摩擦系数和纵波速度等物理力学参数；3、运用爆生气体的准静态作用以及动量定理得到爆生气体作用时间与动态加速抛掷时间与碎块在槽腔位置关系式；4、使用数学软件解算得到不同岩性、掏槽深度和筒形槽腔形成时间；5、利用数值模拟软件分析验证槽腔内碎块运动规律并验证槽腔形成时间T；6、将延期时间应用于现场进行试爆，确定筒形掏槽第二掏槽孔起爆延期时间。

技术研发人员：楼晓明,陶益,解叶龙,胡艳
受保护的技术使用者：福州大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/24