一种热膨胀裂石剂等比例结构大面积裂石方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种热膨胀裂石剂等比例结构大面积裂石方法，属于材料科学与工程 技术交叉领域。
【背景技术】
[0002] 工业炸药过去一直在矿山采掘中占据主导地位，但由于普遍存在劳动强度大，工 效低，浪费资源，安全性差和污染环境等缺点，除了部分工程仍然需要工业炸药外，工业炸 药逐渐被裂石剂所替代。裂石剂因具有无声、可控、无碎肩、经济成本低、使用简单、施工和 运输安全、保护资源和环境等优点，而广泛用于石料切割、岩石破碎、沟槽沉井开凿、混凝土 基础拆除等工程施工，在国民经济建设中发挥着越来越重要作用。
[0003] 热膨胀裂石剂作为裂石剂产品的一个新品种，通过化学反应释放出较多热量，热 量释放产生的高温可以加热和破坏周围介质，产生的部分气体由于高温热膨胀作用而对周 围介质做功。由于产生气体量少，仅仅能够形成极弱的膨胀压力且压力衰减很快，只能够在 几米的近距离内有效做功。热膨胀裂石剂发热量大，做功范围小，可以在很多领域进行应 用，例如其作用效果远不及工程爆破，但作用效果远好于裂石剂，尤其适用于岩石、混凝土、 桥墩、楼房等的快速安全开裂。
[0004] 随着科技发展与社会进步，资源节约、高效施工理念逐渐被行业人士所重视。由于 对裂石所需裂石剂的量的判断没有一个理论的标准，导致裂石剂在使用过程中盲目钻孔、 盲目装药，以至于在使用过程中药量不足、药量过多现象层出不穷，对裂石剂造成了巨大的 浪费，这逐渐被施工人员所重视。
[0005] 因此，建立能够指导热膨胀裂石剂在不同裂石情况下药剂使用量的评估方法十分 重要。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是为了解决裂石剂在使用过程中盲目钻孔、装药而对裂石剂造成巨 大浪费的问题，提供的一种热膨胀裂石剂等比例结构大面积裂石方法。
[0007] 本发明的目的是通过下述技术方案实现的。
[0008] -种热膨胀裂石剂等比例结构大面积裂石方法，具体步骤如下：
[0009] 步骤一、选取边长尺寸为2R。的正方体石块，在石块中心位置钻取深度为h。的孔， 装填裂石剂，进行裂石试验，筛选最佳钻孔半径 r。；
[0010] 所述筛选最佳钻孔半径r。方法为：钻取最小钻孔半径r i，装填热膨胀裂石剂进行 裂石试验，依次扩大钻孔半径^值，直至达到最佳裂石效果，即岩石能够完全开裂并达到所 需要的位移，此时的钻孔半径值为r。；
[0011] 步骤二、在保证相同标准的裂石情况下，确定拟开裂石块的钻孔平面S，根据施工 要求的钻孔中心分布确定钻孔间距d;测量钻孔中心处垂直于钻孔平面的岩石厚度匕，则钻 孔深度h为/7(/?/?'钻孔半径r为r = (dXr0)/2R0；
[0012] 步骤三、根据步骤二所得h与r进行钻孔，向钻孔中装填热膨胀裂石剂进行裂石；
[0013] 所述步骤一 R。、h。所取单位为米，当R。的取值范围大于1米时，钻 孔钻取深度h=2J?〇-_米；当R。的取值小于等于1米时，钻孔钻取深度为
[0014] 所述步骤二相同标准的裂石情况为所需开裂石块材质相同、热膨胀裂石剂品种批 次相同、裂石剂使用的温度环境相同、开裂石块所处周围空间介质相似；
[0015] 所述步骤二确定拟开裂石块的钻孔平面S，具体方法为：易施工平台面唯一，选取 易施工平台作为钻孔平面；易施工平台不唯一的情况下，选取二维方向伸展最大的平面作 为钻孔平面；
[0016] 有益效果
[0017] 1、本发明的一种热膨胀裂石剂等比例结构大面积裂石方法，适用于任何大面积的 裂石结构，计算简单，容易操作，不影响现有钻孔位置的选择与分布，能够适应现有热膨胀 裂石剂使用环境和条件；
[0018] 2、本发明的一种热膨胀裂石剂等比例结构大面积裂石方法，裂石速度快、效率高， 使用过程无多余热膨胀裂石剂浪费，对于特定岩石及其使用环境，参数计算后可长期有效 使用，尤其适用于长期工程施工；
[0019] 3、本发明的一种热膨胀裂石剂等比例结构大面积裂石方法，计算方法科学，使用 过程安全稳定，不影响现有热膨胀裂石剂产品的正常使用施工过程，利用该方法可等比例 结构大面积裂石，大大节省裂石剂用量，降低经济成本，提高经济效益。
【具体实施方式】
[0020] 下面结合实施例对本发明的内容作进一步描述。
[0021] 实施例1
[0022] 在某采石场，选取边长R。尺寸为I. 2m的正方体石灰岩，根据公式 在石块中心位置钻取深度h。为I. 05m的孔，钻取半径为IOmm的石孔，装填热膨胀裂石剂进 行裂石试验，岩石无法开裂，依次扩大钻孔半径值，直至岩石能够完全开裂且开裂石块间距 达到15cm，测得的最佳钻孔半径值为20_。在该采石场根据施工要求，需要对一同种类型 的石灰岩进行开裂，其形状接近长方体，尺寸约为3mX4mX5m，根据现场施工人员要求，以 4mX 5m平面为钻孔平面S，裂石技术人员根据此次裂石要求，在钻孔平面S上按照I. 6m的 钻孔间距均匀分布各钻孔位置，测量钻孔中心处垂直于钻孔平面的岩石厚度为3m，则钻孔 深度h根据公式Ir=Zi1-I/y^/2)2·计算为I. 69m、钻孔半径r根据公式r = (dXr。)/2R。计 算为26. 67_ ;进行钻孔，向钻孔中装填热膨胀裂石剂进行裂石，裂石效果良好，岩石间裂 缝距离多在10~20cm之间，达到预期裂石效果。
[0023] 实施例2 :
[0024] 在某采石场，选取边长R。尺寸为I. 2m的正方体石灰岩，根据公式 在石块中心位置钻取深度h。为I. 05m的孔，钻取半径为IOmm的石孔，装填热膨胀裂石剂 进行裂石试验，岩石无法开裂，依次扩大钻孔半径值，直至岩石能够完全开裂且开裂石块 间距达到15cm，测得的最佳钻孔半径值为20mm。在该采石场根据施工要求，需要对一同 种类型的石灰岩进行开裂，施工区域接近长方形，尺寸约为2mX4m，根据现场施工人员要 求，以4mX 2m平面为钻孔平面S，裂石技术人员根据此次裂石要求，在钻孔平面S上按照 1.0 m的钻孔间距均匀分布12个钻孔位置，测量钻孔中心处垂直于钻孔平面的施工岩石厚 度为3m，则钻孔深度h根据公式義计算为I. 69m、钻孔半径r根据公式r = (dXr。)/2R。计算为16. 67_ ;进行钻孔，向钻孔中装填热膨胀裂石剂进行裂石，裂石效果良 好，岩石间裂缝距离多在15~23cm之间，达到预期裂石效果。
[0025] 实施例3 :
[0026] 在某采石场，选取边长R。尺寸为0. 8m的正方体石灰岩，根据公式
00在石块中心位置钻取深度h。为0. 68m的孔，钻取半径 为8_的石孔，装填热膨胀裂石剂进行裂石试验，岩石无法开裂，依次扩大钻孔半径值，直 至岩石能够完全开裂且开裂石块间距达到25cm，测得的最佳钻孔半径值为14mm。在该采 石场根据施工要求，需要对一同种类型的石灰岩进行开裂，其形状接近长方体，尺寸约为 6mX8mX 5m，根据现场施工人员要求，以6mX 8m平面为钻孔平面S，裂石技术人员根据此次 裂石要求，在钻孔平面S上按照2. Om的钻孔间距均匀分布各钻孔位置，测量钻孔中心处垂 直于钻孔平面的岩石厚度为5m，则钻孔深度h根据公式A=A-V (?/?2计算为3. 16m、钻 孔半径r根据公式r = (dXrQ)/2R。计算为35mm ;进行钻孔，向钻孔中装填热膨胀裂石剂进 行裂石，裂石效果良好，岩石间裂缝距离多在20~35cm之间，达到预期裂石效果。
【主权项】
1. 一种热膨胀裂石剂等比例结构大面积裂石方法，其特征在于：具体步骤如下： 步骤一、选取边长尺寸为2R。的正方体石块，在石块中心位置钻取深度为h。的孔，装填 裂石剂，进行裂石试验，筛选最佳钻孔半径r。； 所述筛选最佳钻孔半径r。方法为：钻取最小钻孔半径ri，装填热膨胀裂石剂进行裂石 试验，依次扩大钻孔半径^值，直至达到最佳裂石效果，即岩石能够完全开裂并达到所需要 的位移，此时的钻孔半径值为r。； 步骤二、在保证相同标准的裂石情况下，确定拟开裂石块的钻孔平面S，根据施工要求 的钻孔中心分布确定钻孔间距d;测量钻孔中心处垂直于钻孔平面的岩石厚度匕，则钻孔深 度h〗、钻孔半径r为r= (dXrQ)/2R。； 步骤三、根据步骤二所得h与r进行钻孔，向钻孔中装填热膨胀裂石剂进行裂石。2. 如权利要求1所述的一种热膨胀裂石剂等比例结构大面积裂石方法，其特征在于： 所述步骤一Rc、h。所取单位为米，当R。的取值范围大于1米时，钻孔钻取深度米；当私的取值小于等于1米时，钻孔钻取深度为：米。3. 如权利要求1所述的一种热膨胀裂石剂等比例结构大面积裂石方法，其特征在于： 所述步骤二确定拟开裂石块的钻孔平面S，具体方法为：易施工平台面唯一，选取易施工平 台作为钻孔平面；易施工平台不唯一的情况下，选取二维方向伸展最大的平面作为钻孔平 面。
【专利摘要】本发明涉及一种热膨胀裂石剂等比例结构大面积裂石方法，属于材料科学与工程技术交叉领域。先选取正方体石块，在石块中心位置钻孔，装填裂石剂，进行裂石试验，筛选最佳钻孔半径；然后在保证相同标准的裂石情况下，确定拟开裂石块的钻孔平面S，根据施工要求的钻孔中心分布确定钻孔间距d；测量钻孔中心处垂直于钻孔平面的岩石厚度h1，则钻孔深度h为钻孔半径r为最后根据步骤二所得h与r进行钻孔，向钻孔中装填热膨胀裂石剂进行裂石；本发明计算方法科学，使用过程安全稳定，不影响现有热膨胀裂石剂产品的正常使用施工过程，利用该方法可等比例结构大面积裂石，大大节省裂石剂用量，降低经济成本，提高经济效益。
【IPC分类】E01D24/00, E21C37/06, E04G23/08, E21C37/16
【公开号】CN105019901
【申请号】CN201510319234
【发明人】刘吉平, 刘晓波, 韩钊武, 毕晓露, 苏岩
【申请人】北京理工大学, 贵州润晋碳元素材料有限公司
【公开日】2015年11月4日
【申请日】2015年6月11日