保护爆破保留区的装置及其使用方法 【技术领域】
本发明涉及一种爆破设备及其使用方法，特别涉及一种用于保护爆破保留区的装置及其使用方法。
背景技术
目前，在爆破技术中通常采用光面爆破、预裂爆破技术，这两种技术可以对炮孔内壁属于保留区的非爆破面起到一定的保护作用，但是由于炸药在装填时，在炸药与保留区接触的非爆破面之间没有采取任何的保护措施，因而炸药爆炸后对炮孔四周保留区的非爆破面甚至对整个保留区仍然会产生破坏作用，使炮孔内壁非爆破面以及炮孔外侧非爆破面均产生较大程度的损伤，且能量不能充分用于爆破岩石，较为浪费；另一方面，爆破损伤发生后，需要对该损伤采取一系列修补措施，增加了成本。
【发明内容】
本发明的目的在于克服现有技术中的不足之处，而提供一种能够保护炮孔内壁非爆破面、充分利用爆炸能量、节省损伤修复费用的保护爆破保留区的装置及其使用方法。
本发明的目的经如下方案实现。
保护爆破保留区的装置，其要点在于，其为一种贴覆在炮孔内壁的保留区壁面的垫层，垫层地开口方向对应爆破方向。
垫层的材料选择需满足保护非爆破岩石的目的，其应该是强度、密度都较强的物质。
而垫层的形状由保留区壁面的形状决定，例如炮眼爆破，炮孔的形状为筒形，如果爆破方向为筒壁的一侧壁，则垫层贴覆于另一侧壁，该垫层辅展后为一方形。再例如方形硐室(具有六个侧面)爆破，如果爆破方向为硐室的一个侧面，则垫层可以做成其余五个侧面的形状。
垫层的开口方向对应爆破方向，目的是为了在爆炸时能流密度能根据爆破方向集中于较小范围。当然若要更细微地控制爆破的方向及裂纹的形成，则需更详细定义垫层的开口布置。
这样，如果将炮孔中的欲爆破物体分成开挖区和保留区，则保留区与炸药接触的壁面(称非爆破面)容易受到炸药的破坏，因而在炸药与非爆破面之间设置用于保护保留区的隔离垫层，该垫层在炸药爆炸时，能够控制爆炸应力场的分布，使高能量密度的爆轰产物冲击在垫层上，而非冲击在保留区非爆破面，因而垫层本身阻碍了爆生气体对炮孔内壁非爆破区(保留区)的直接作用，尤其是“渗透”和“楔入”作用，明显减弱爆轰压力对炮孔保留区内壁的作用力，从而达到保护炮孔内壁非爆破面及整个保留区的目的。
由于垫层可以设置成一定的厚度和强度，所以，设置有垫层的爆破在爆炸瞬间不仅在炮孔壁四周形成不均匀的应力分布，而且表现出明显的聚能效应。这是因为，爆轰产物直接冲击在垫层表面，且垫层的密度大于爆轰波波阵面上产物的密度，所以，爆轰产物从该表面反射回来并产生反射冲击波，并将该能量用于爆破区的爆破，因此充分利用了能量，避免了能量的损失；同时炸药在爆破区的相对阻力比非爆破区的相对阻力较小，因而爆轰能量向爆破区集中和扩展，使得能量能够充分用以爆破。
同时，因为有垫层对非爆破面的保护，因而非爆破面的损伤很小甚至没有损伤，因而节省了损伤修复的费用，进而降低了成本及时间。
若爆破冲量密度大于被爆破介质的临界冲量密度，则在该处的岩石产生微破裂区，形成了初始裂缝；同时，炮孔内壁介质形成应力松弛，并在一定程度上抑制了其它方向上(除爆破方向以外)裂纹的形成，因而可以控制炮孔内壁局部压碎和随机初始裂纹的产生。
根据这种原理，本发明还在于
垫层中还具有一种爆炸引导面，该爆炸引导面平行于保留区与开挖区的交界面。
此处的垫层爆炸引导面指的是垫层辅展后沿爆破方向分布的面。保留区与开挖区的交界面一般都是爆破时需要保护的面(非爆破面)，必需尽量保证其平面的完整性，因而根据上述初始裂缝形成的原理，令垫层爆炸引导面平行于保留区与开挖区的交界面，则爆炸时，炸药从垫层爆炸引导面导向冲出，此时开挖区的爆破冲量密度大于开挖区与保留区交界面处的临界冲量密度，因而可以在此处产生初始裂缝，并通过炸药聚能作用加大对初始裂缝的作用，形成定向断裂。这样，提高爆破的效率及对非爆破面的保护。
还在于
若爆破为炮眼爆破时，
垫层的爆炸引导面为垫层的侧面。
通常炮眼爆破为接触爆破，其炮眼的体积较小，炸药的爆炸冲力也较小，采用垫层的侧面(表面积相对较小)作为爆炸引导面就可起到很好的引导爆破冲量的效果。
若爆破为硐室爆破时，
垫层的爆炸引导面为垫层的内侧壁。
通常硐室爆破为非接触爆破，其硐室的体积较大，采用垫层的内侧壁(与炸药相对的面)，或者是内侧壁的一部分作为爆破引导面，对爆炸冲量的引导效果较好。
上述两种垫层结构使得爆生气体沿着爆炸引导面所确定的方向平面扩散，抑制了除爆破方向以外的随机裂纹的产生与发展，从而保证了炮孔外侧非爆破岩石免受损伤。
本发明还在于
垫层或由金属制成，或由陶瓷制成，或由塑料制成，或由橡胶制成，或由上述四种材料任意组合而成的复合材料制成。
根据爆破时针对不同强度密度的作用对象，而选择制作垫层的材料为金属，或为陶瓷，或为塑料，或为橡胶；当然还可以根据实际需要选择由金属、陶瓷、塑料、橡胶这四种材料任意组合的复合材料制成的垫层。
该金属具体或为铁、或为铜、或为钢、或为铝合金、或为钛合金。
该陶瓷具体或为刚玉，或为碳化硼，或为碳化硅。
刚玉、碳化硼、或碳化硅均为陶瓷中强度密度较强的物质。
本发明进一步还在于
垫层的厚度为0.1mm～10mm。
垫层的厚度视爆轰能量而定，直观的决定要素为炸药的多少，而根据发明人的经验，令垫层的厚度为0.1mm～10mm即能保证垫层的保护作用，而且能保证最佳的性价比。
其中，以垫层的厚度为1mm～3mm为最佳。
复数片垫层贴覆于炮孔内壁的保留区壁面。
若爆破对象以炮孔为中心分布成复数的个体，或者炮孔的面积大太，则需要采用复数片垫层贴覆于炮孔内壁的保留区壁面才能满足爆破需求。
本发明的目的还可以经如下方案实现。
保护爆破保留区的装置的使用方法，其要点在于，其包括如下步骤：
1、提供一种爆破对象，
2、针对爆破对象确定炮孔的位置及形状，钻炮孔，
3、提供一种垫层，
(1)针对爆破对象的材料性质选择垫层的材料，
(2)根据炮孔形状及保留区的位置确定垫层的形状，
(3)制备垫层，
4、将垫层贴覆在炮孔内壁的保留区壁面，垫层的开口方向对应爆破方向，
5、在炮孔中装填炸药并起爆。
本发明在常规爆破程序：确定爆破对象→选择炮孔→钻炮孔→装填炸药→起爆中增加了在炮孔中的保留区壁面贴覆垫层，以用于保护保留区壁面(非爆破面)，充分利用爆炸能量及节省损伤修复费用，详细如前文所述。
综上所述，本发明较之现有技术具有如下优点：通过本发明提供的垫层对爆破时保留区壁面的保护作用，使爆轰产物冲击在垫层表面，因而保留区壁面及整个保留区不会受到炸药的破坏；同时垫层还对爆轰能量起到引导作用，使炸药产生的爆炸能量较为集中地用于对爆破区的爆破，聚能效果明显；且因为有垫层对非爆破面的保护，因而非爆破面的损伤很小甚至没有损伤，因而节省了损伤修复的费用，进而降低了成本及时间。而使用方法方便易操作。
【附图说明】
图1为本发明实施例1的爆破结构示意图。
图2为本发明实施例2的爆破结构示意图。
图3为本发明实施例3的爆破结构示意图。
图4为本发明实施例4的爆破硐室剖视结构示意图。
图5为图4的的A向视图。
图6为本发明最佳实施例的爆破硐室剖视结构示意图。
【具体实施方式】
实施例1：
如图1所示的保护爆破保留区的装置，其为一种贴覆在炮孔1内壁的保留区2壁面21的垫层3，垫层3的开口方向对应爆破方向M。炮孔1具体为一种炮眼，炸药5分布于炮孔的中央。
其使用方法包括如下步骤：
1、提供一块石方，
2、针对石方确定炮孔1的位置并令其为筒形，用钻孔机钻炮孔1，
3、提供一种垫层3，
(1)针对石方的材料性质选择垫层的材料为塑料，
(2)根据炮孔1呈筒形，而保留区2的位置为以炮孔1为中心的石方的一半侧，则垫层3为一半圆形筒壁，其厚度为1mm，
(3)用塑料材料依据上述形状压制一片垫层3，
4、将垫层3贴覆在炮孔1内壁的保留区2壁面，垫层3的开口方向对应爆破方向，
5、在炮孔中装填炸药，并填充填料，然后起爆。
实施例2：
如图2所示的保护爆破保留区的装置，其为一种贴覆在炮孔1内壁的保留区2壁面21的垫层3，垫层3的开口方向对应爆破方向M，炮孔1具体为一种炮眼，垫层3中还具有一种爆炸引导面31，该爆炸引导面31平行于保留区2与开挖区4的交界面41，该爆炸引导面31具体为垫层3的侧面311，炸药5分布于炮孔的中央。
其使用方法包括如下步骤：
1、提供一块石方，
2、针对石方确定炮孔1的位置并令其为筒形，用钻孔机钻炮孔1，
3、提供一种垫层3，
(1)针对石方的材料性质选择垫层的材料为橡胶，
(2)根据炮孔1呈筒形，而保留区2的位置为以炮孔1为中心的石方的一半侧，则垫层3为一半圆形筒壁，其厚度为10mm，
(3)用橡胶材料依据上述形状压制垫层3，
4、将垫层3贴覆在炮孔1内壁的保留区2壁面，垫层3的开口方向对应爆破方向，并令爆炸引导面31平行于保留区2与开挖区4的交界面，以便于爆破冲量能更有效地集中并导向至爆破区，
5、在炮孔中装填炸药，并填充填料，然后起爆。
实施例3：
如图3所示的保护爆破保留区的装置，其为一种贴覆在炮孔1内壁的保留区2壁面21的垫层3，垫层3的开口方向对应爆破方向M，炮孔1具体为一种炮眼，垫层3中还具有一种爆炸引导面31，该爆炸引导面31平行于保留区2与开挖区4的交界面41，该爆炸引导面31具体为垫层3的侧面311，炸药5分布于炮孔的中央。
其使用方法包括如下步骤：
1、提供一块石方，
2、针对石方确定炮孔1的位置并令其为筒形，用钻孔机钻炮孔1，
3、提供一种垫层3，
(1)针对石方的材料性质选择垫层的材料为铜，
(2)根据炮孔1呈筒形，而保留区2的位置为以炮孔1为中心的石方的一半侧，则垫层3为一弧形筒壁，其厚度为0.1mm，
(3)用铜依据上述形状压制四片垫层3，
4、将四片垫层3平均贴覆在炮孔1内壁的保留区2壁面，垫层3的开口方向对应爆破方向，并令爆炸引导面31平行于保留区2与开挖区4的交界面，以便于爆破冲量能更有效地集中并导向至爆破区，
5、在炮孔中装填炸药，并填充填料，然后起爆。
实施例4：
如图4、图5所示的保护爆破保留区的装置，其为一种贴覆在炮孔1内壁的保留区2壁面21的垫层3，垫层3的开口方向对应爆破方向M，炮孔1具体为一种喇叭形硐室，垫层3中还具有一种爆炸引导面31，该爆炸引导面31平行于保留区2与开挖区4的交界面41，该爆炸引导面31具体为垫层3的内侧壁312，炸药5分布于炮孔的底部，炮孔1的壁面还具有一导线孔11。
其使用方法为包括如下步骤：
1、提供一块石方，
2、针对石方确定炮孔1的位置并令其为筒形，用钻孔机钻炮孔1，
3、提供一种垫层3，
(1)针对石方的材料性质选择垫层的材料为铜与塑料的复合材料，
(2)根据炮孔1为喇叭形硐室，其喇叭口呈方形，而保留区2的位置为喇叭形硐室的开口一侧，则垫层3为五片，其中一片分布于硐室的底部，其余四片分别分布于硐室的四个内侧壁312，其厚度为5mm，
(3)用钢材依据上述形状压制四片垫层3，
4、将五片垫层3分别贴覆在炮孔1内壁的保留区2壁面，垫层3的开口方向对应爆破方向，并令爆炸引导面31平行于保留区2与开挖区4的交界面，以便于爆破冲量能更有效地集中并导向至爆破区，
5、在炮孔中装填炸药，然后起爆。
最佳实施例：
如图6所示的保护爆破保留区的装置，其硐室的结构为中部收缩的喇叭形结构，炸药5分布于炮孔1的后半部。而垫层的厚度为3mm。本实施例未述的结构特征及使用方法与实施例4相同。
本发明各实施例未述部分与现有技术相同。