一种可控高效静态爆破剂及其爆破方法与流程

本发明涉及大理石、花岗岩及混泥土脆性材料的切割和开采，尤其是工程爆破破碎领域中。

背景技术：

近年来，随着工业、交通和城市建设的飞速发展，混凝土构建物和石材开采的工程量急剧增加，迫切需要发展一种破碎效率高、施工安全、没有环境污染的破碎方法及其所用的爆破剂。这种情况下，静态爆破技术应运而生。

静态爆破是利用静态爆破剂对被破碎物进行缓慢的加载直至其开裂破碎，相对于炸药爆破而言，破碎过程中无震动、无飞石、无噪音和不产生瓦斯等有毒气体的情况下破碎或者切割岩石或混凝土构件物，而且对被破碎物的其他部分不产生不利影响，适用于建筑、设备、物质、人员密集的场所的爆破，例如建筑物旁的石方爆破、运行的铁路、公路、高压电输电塔旁的石方爆破等。

现存的静态爆破剂是将膨胀剂和水按预先设计的比例调和，充分搅拌呈流体状态后，由工人手工操作倒入孔径不超过50 毫米，直径深不大于 3000 毫米的孔中，膨胀剂与水产生化学反应引起体积膨胀使被拆除物体变形开裂，从而达到静态破碎目的。

然而由于膨胀剂与水反应剧烈，反应速率难以掌控，必须严格控制爆破孔径，才能更好的防止爆破时的喷孔现象，因此这种传统的静态爆破剂只适用于量小的、尺寸小的、局部的爆破作业，其局限性是：一、膨胀剂与水反应剧烈、速率快，大孔径易造成喷孔，同时易造成作业人员的灼烫和眼部受伤，而小孔径导致爆破膨胀压低、钻孔数多、爆破效率低；二、为了达到灌入孔内的膨胀剂同时膨胀，每次膨胀剂的调和数量受限，装药效率低下；三、大多数传统静态爆破剂膨胀压受温度影响非常大，某些静态爆破剂在温度低时膨胀压降低迅速，所以需将其分为夏季型和冬季型等类型。

技术实现要素：

基于上述原因，本发明提出了一种可控高效耐温静态爆破剂及其爆破方法，该发明在装药过程中可实现加大钻孔直径、增大装药量、达到增大膨胀压力和提高爆破破碎效果的目的。

本发明提供一种可控高效耐温静态爆破剂配方，为了实现上述目的，其采用如下技术方案：水合膨胀性物质60-80份；水硬性物质 8-12 份 ；减水剂1-3份 ；膨胀增力剂 2-4份和胶结增强剂6-20份；低熔点固体供水物（例如水子弹）25-35份；石蜡若干份。

所述水合膨胀性物质为900℃煅烧生石灰； 所述水硬性物质为硅酸盐水泥和石膏；所述减水剂为MNC-A1型早强减水剂；所述膨胀增力剂为钠基膨润土；所述胶结增强剂为粉煤灰。

所述静态爆破剂的制备方法，按如下步骤进行：

1）按设计好的配比准备各组分原材料；

2）将各个组分充分搅拌混合均匀；

3）球磨充分混合后的原料5小时，过100目筛；

4）得到静态爆破剂产品；

5）将低熔点固体供水物水子弹颗粒在温水中浸泡5小时以上；

6）60℃水浴加热融化石蜡至液态，将浸泡后的低熔点固体供水物水子弹颗粒置于液态石蜡中适宜时间取出，待石蜡固化形成保护薄膜，装袋密封保存；

7）爆破前将爆破剂与固体供水物充分混合装药；

8）所述的静态爆破剂在脆性材料的破碎中得到应用；

9）所述的脆性材料可为大理石、花岗岩或混泥土等。

本发明提供一种可控高效耐温静态爆破剂的爆破方法，为了实现上述目的，采取如下步骤进行：

1）根据工程爆破破碎工况需要和钻孔参数设计理论设计钻孔参数；

2）用导线将电源和各个加热电阻导丝连接；

3）将加热电阻导丝沿孔中心插入设计好的孔内至孔底；

4）充分混合搅拌爆破剂与低熔点固体供水物颗粒细块至均匀；

5）将混合后的爆破剂填充至各个孔内并压实；

6）压实后的爆破剂与加热电阻导线等高；

7）用快速凝固混合料包裹住导线密封孔口；

8）密封完成后，接通电源给各个加热电阻导丝加热；

9）孔内的石蜡受热熔化，其内部水子弹放水与膨胀剂反应。

有益效果

1）本发明的静态爆破剂与低熔点固体供水物按一定配比混合，利用电源加热的方式使低熔点固体供水物熔化放水与膨胀剂反应，力图实现静态爆破剂的可控性，避免了钻孔密封前水与膨胀剂发生水化反应的不可控性；

2）由于膨胀剂水化反应的可控性，在爆破破碎设计时，可适当地增大钻孔孔径至100mm，合理的布置孔间距，可达到增强膨胀压和爆破破碎效果，提高施工破碎效率的目的；

3）填充于石钻孔中膨胀剂，经过5小时的水化反应后，出现明显的体积膨胀使被爆破破碎体出现裂缝，可以快速高效的达到爆破破碎的目的；

4）将本发明具有爆破水化反应可控、爆破环境耐温性能好、爆破效率高、压裂效果好、安全环保、成本低等特点，可广泛应用于大理石、花岗岩及混泥土脆性材料的切割和开采，尤其是工程爆破破碎领域中。

附图说明

图1为本发明静态破碎剂简要爆破实施方法解释说明图。

具体实施方案

静态爆破剂在使用时，先要根据应用的对象与条件进行施工设计。 按钻孔参数设计理论进行计算，得出所需的孔径、孔深、孔距、排距、孔的方向及分布 ；其中孔径是决定破碎效率的重要因素。 此外还需对静态爆破剂的使用量进行概算。 根据上述施工设计在被爆破破碎体上钻孔，再将所需的膨胀剂与凝胶固体颗粒块搅拌成爆破剂混合体，并填充在插入了加热电阻导丝的孔中，电阻导丝通电加热爆破剂混合体使其水化反应，即可使被爆破破碎体开裂。 该开裂过程具有固体膨胀，慢加载等特点，无震动、噪音、飞石和毒气 ；无水化施工装药，大孔径爆破破碎，不受耐温高效；且静态爆破剂本身不是易燃品或易爆品，其生产、贮存、运输、使用均十分安全。

实施例 1

1）选取的水合膨胀性物质为经900℃煅烧的分析纯级氧化钙；水硬性物质为硅酸盐水泥和石膏；减水剂为MNC-A1型早强减水剂；膨胀增力剂为钠基膨润土；胶结增强剂为粉煤灰。其重量配比如下：

氧化钙80份；硅酸盐水泥6份；石膏3份；减水剂1份；钠基膨润土4份；粉煤灰6份。将上述组分混合后搅拌均匀，使用球磨机球磨5小时，并用 100目筛网过筛，封装在塑料袋内；

2）60℃水浴加热低熔点石蜡使其液化，将低熔点固体供水物水子弹颗粒放置其中一段适宜时间取出，使颗粒状水子弹散开置于常温室内，待水子弹包裹着的石蜡冷却形成薄膜即可封袋保存；

3）使用本发明静态爆破剂对材料进行处理：大理石尺寸为150cm×150cm×250cm。钻孔直径为10cm，根据钻孔参数设计理论，设孔深为100cm，则需要钻4个孔，孔距为50cm，边孔距为40cm；

4）在破碎材料的过程中，将静态爆破剂与水子弹颗粒中所含的水按水灰比为 0.3 混合，并均匀搅拌，加入到插有连接了电线的加热电阻导丝的孔中，并使用炮棍将其压实，爆破剂刚好掩埋电阻导丝，使得孔内填充界面距离孔口2cm，用快速凝固水泥爆破孔口堵严实，接通电源开关，使电阻导丝通电加热熔化膨胀剂内的低熔点固体供水物颗粒，经过约5小时的水化反应，静态爆破剂出现明显的体积膨胀使被爆破破碎体出现裂缝，完成静态爆破；

5）本发明改进了膨胀剂水化反应方式，实现可控爆破破碎装药，因此可安全显著增大钻孔直径，提高静态爆破剂的膨胀压，减少钻孔孔数，使施工工作量大为减少，爆破破碎施工效率普遍提高，从而降低了工程的成本。

实施例2

1）选取的水合膨胀性物质为经900℃煅烧的分析纯级氧化钙；水硬性物质为硅酸盐水泥和石膏；减水剂为MNC-A1型早强减水剂；膨胀增力剂为钠基膨润土；胶结增强剂为粉煤灰。其重量配比如下：

氧化钙70份；硅酸盐水泥10份；石膏2份；减水剂2份；钠基膨润土2份；粉煤灰14份；

2）按与实施例 1 相同的步骤制得静态破碎剂。

实施例3

1）选取的水合膨胀性物质为经900℃煅烧的分析纯级氧化钙；水硬性物质为硅酸盐水泥和石膏；减水剂为MNC-A1型早强减水剂；膨胀增力剂为钠基膨润土；胶结增强剂为粉煤灰。其重量配比如下：

氧化钙60份；硅酸盐水泥12份；石膏1份；减水剂3份；钠基膨润土4份；粉煤灰20份；

2）按与实施例 1 相同的步骤制得静态破碎剂。