一种静态爆破防喷孔发明方法与流程

本发明属于工程爆破领域，具体涉及一种静态爆破防喷孔发明方法。

背景技术：

以无声破碎剂为载体的固体膨胀，在刚性断裂时，也会发出几分贝的声响，但一般人的听觉是听不出来的，称之为静态爆破。无声破碎剂是水泥类的膨胀胶凝材料，它与水反应，形成固相体积倍增的结晶，使得被破碎物的裂缝宽度和深度不断扩展，致使脆性物体崩裂破碎。

这种新的静态爆破方法自发明以来其应用范围不断扩大。主要应用在建筑行业，主要是混凝土构造物和岩石的破碎；另一方面是应用于石材的切割。以其噪声小，效果好而得到广泛应用。

然而，由于该方法在狭小的空间里进行放热反应，从实际的工程实践中也得到验证，该方法容易造成喷孔现象，使高温无声破碎剂喷出伤人，对施工人员的生命健康造成巨大威胁。现有的防喷孔方式主要改变静态爆破剂的化学成分，从而降低放热速率，达到防喷孔的目的，但此类特殊静态爆破剂成本较高。

技术实现要素：

本发明公开了一种静态爆破防喷孔的方法。基于物理降温的原理，利用水比热容大的特点，吸收静态爆破破碎膨胀剂短时间内产生大量的热量，从而达到预防喷孔的目的。改进了现有的技术缺陷。

本发明所要解决的技术问题是针对静态爆破无声破碎剂在装填施工时易发生喷孔的缺陷，提供一种预防思路。喷孔现象产生的主要是因为无声破碎剂水化时短时间内产生大量水化热而周围介质散热太慢造成的。短时间热量的集聚会使水的温度快速升值到100℃以上，迅速气化产生蒸气压。本发明的思路就是基于该问题的解决方法。本发明提出在爆破孔中间放入圆柱形钢管，并在钢管中加入水，接下来就可以加入静态爆破破碎膨胀剂(一定水灰比(如1:3)无声破碎剂混合物)，实现预防喷孔的无声静态爆破。

所述的静态爆破防喷孔方法，包括以下步骤：

步骤一：获取把静态爆破破碎膨胀剂水合时从t₁降到不发生喷孔时的温度t₂所需要水的质量，根据以下公式得出：

Q＝cm(t₁-t₂)

式中，Q------静态爆破破碎膨胀剂产生的热量，KJ；

c-------水的比热容，J/(Kg·℃)；

m------水的质量，Kg；

步骤二：获取刚管的内径，由孔的高度h得出钢管的长度H，根据圆柱体积公式可得盛水钢管的内径2r。

H＝h+0.2,

式中，H------钢管的长度，m；

h------孔的高度，m；

r------钢管内半径，m；

m------水的质量，m；

ρ-----水的密度，Kg/m³；

步骤三：获取钢管的外径2R，根据以下公式得出：

σρ＝q，

式中，σ_p-----钢管的径向应力，Pa；

-----钢管的环向应力，Pa；

R------钢管的外半径，m；

r------钢管的内半径，m；

q------膨胀压，Pa；

步骤四：根据要求制作钢管；

步骤五：在需要爆破的地方打好孔，准备好静态爆破破碎膨胀剂；

步骤六：将钢管中加入水，放入爆破孔中；

步骤七：将静态爆破破碎膨胀剂加入孔与钢管之间；

步骤八：等待爆破完成；

以上技术方案中，所述钢管为上不开口，下部封口。

以上技术方案中，步骤一所述的温度具体t₁和t₂分别取何值要根据实际情况而定，以达到防喷孔为准，原则上只要钢管中的水的温度不超过100℃就可以达到效果。

本发明的有益效果：

1、本发明方法通过严格理论计算各个数据，计算步骤精简，计算表达式计算简单，同时计算的出的需水量与实际使用过程中使用量误差小，准确度高。

2、材料极易获取，很简单就可以达到预防的目的、效果显著，可成功解决喷孔的问题。

3、本发明是利用水比热容大的特点吸收热量的物理方法，从而达到目的。物理方法较化学方法简单，安全，适用性广。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

图1为本实施案例的示例图。

图2-实施案例中温度变化图；

图3-实施案例中应力变化图；

图中1-孔，2-钢管。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施案例对本发明方法做进一步的详细说明。

如图1所示，一种静态爆破防喷孔示例装置。图中所述孔1直径29mm，高度为300mm。所述钢管2采用的是304不锈钢。采用的静态爆破防喷孔方法，包括以下步骤：

步骤一：获取把无声破碎剂从100℃降到70℃所需要水的质量，根据以下公式得出：

Q＝cm(t₂-t₁)

式中，Q------SCA产生的热量，KJ；

c-------水的比热容，J/(kg℃)；

m------水的质量，kg；

t₂取100℃，t₁取70℃，计算出把温度从100℃降到70℃所需水的质量约为20g，即所需水的体积为2.0×10^-5m³，钢管长度为350mm，根据圆柱体积公式可得盛水钢管的内径约为8mm。

步骤二：获取刚管的内径，由孔的高度h得出钢管的长度H，根据圆柱体积公式可得盛水钢管的内径2r。

H＝h+0.2,

式中，H------钢管的长度，m；

h------孔的高度，m；

r------钢管内半径，m；

m------水的质量，m；

ρ-----水的密度，Kg/m³

步骤三：获取钢管的外径2R，根据以下公式得出：

σρ＝q，

式中，σ_ρ-----钢管的径向应力，Pa；

-----钢管的环向应力，Pa；

R------钢管的外半径，m；

r-------钢管的内半径，m；

q------膨胀压，Pa；

膨胀压取30MP，由公式可知钢管的径向应力σ_ρ为30MPa。钢管的环向应力按照屈服应力来取，为300MPa，由公式计算得钢管的外半径为4.5mm，即外径r₂为9mm。从而得到长度为350mm的盛水的钢管的内径为8mm，外径为9mm时既能把温度从100℃降到70℃，又不会在30MPa的膨胀压下失效。

步骤四：根据要求制作钢管；

步骤五：在需要爆破的地方打好孔，准备好静态爆破破碎膨胀剂；

步骤六：将钢管中加入水，放入孔中；

步骤七：将静态爆破破碎膨胀剂加入孔与钢管之间；

步骤八：等待爆破完成；

以上实施案例中使用的钢管材料为304不锈钢，使用的无声破碎剂1Kg大约能产生2000×4.18KJ热量，使用量为300g。