详情

原文传递一种定量分析爆破能量分布的试验方法

专利名称：	一种定量分析爆破能量分布的试验方法
摘要：	本发明实施例公开一种定量分析爆破能量分布的试验方法，涉及岩石爆破研究技术领域，可以实现对岩石爆破中各能量分布的定量分析研究。包括：制作立方体试件；将立方体试件的炮孔两端堵塞；起爆炮孔中的叠氮化铅炸药；用高速相机采集所述注水腔体中的水柱射流的第一视频图像；获取第一时间段内的水柱射流高度；基于所述水柱射流高度根据第一公式计算得出水柱的最大射流速度；根据所述有效功及叠氮化铅炸药爆炸总能量计算出爆生气体在爆炸总能量的第一占比；基于所述第一占比确定爆炸应力波在爆炸总能量的第二占比；以根据所述第一占比及第二占比定量确定爆破能量分布。本发明适用于岩石爆破作用机理的实验研究及分析。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	中国矿业大学(北京)
发明人：	杨仁树;丁晨曦;郑昌达;肖成龙;赵勇;陈程
专利状态：	有效
申请日期：	2019-01-29T00:00:00+0800
发布日期：	2019-06-21T00:00:00+0800
申请号：	CN201910088730.4
公开号：	CN109916956A
代理机构：	北京市广友专利事务所有限责任公司
代理人：	祁献民
分类号：	G01N25/54(2006.01);G;G01;G01N;G01N25
申请人地址：	100083 北京市海淀区学院路丁11号
主权项：	1.一种定量分析爆破能量分布的试验方法，其特征在于，包括步骤：制作立方体试件，所述立方体试件用于模拟爆破介质；在所述立方体试件上、距离底面预定距离处设有第一水平通孔，所述第一水平通孔形成炮孔；在所述立方体试件上、垂直于所述第一水平通孔设有第一竖直孔，所述第一竖直孔形成注水腔体，所述第一竖直孔与第一水平通孔相贯，在所述第一竖直孔与第一水平通孔相贯处设有防水隔膜，以防止注水腔体中的水浸入炮孔中；向所述注水腔体中注水；将预定药量的叠氮化铅炸药放入所述立方体试件的炮孔中；将立方体试件的炮孔两端堵塞；起爆所述立方体试件的炮孔中的叠氮化铅炸药；在爆炸能量的作用下，所述立方体试件的注水腔体中的水出现水柱射流；所述爆炸能量为爆生气体；用高速相机采集所述注水腔体中的水柱射流的第一视频图像；所述高速相机为拍摄速度至少为20000fps的相机；获取第一时间段内的水柱射流高度；基于所述水柱射流高度根据第一公式计算得出水柱的最大射流速度；其中，所述公式为：其中，Δh为第一时间段内水柱射流高度的变化量；Δt为时间间隔；根据第二公式计算出爆炸能量对水柱的有效功，其中，W为爆炸能量对水柱的有效功；ΔEk为水柱动能的变化量；m为水柱质量；vmax为水柱的最大射流速度。根据所述有效功及叠氮化铅炸药爆炸总能量计算出爆生气体在爆炸总能量的第一占比；基于所述第一占比确定爆炸应力波在爆炸总能量的第二占比；以根据所述第一占比及第二占比定量确定爆破能量分布。 2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述确定爆破能量分布之后，所述方法还包括：取若干所述立方体试件，将其分为三组，分别为第一立方体试件组、第二立方体试件组及第三立方体试件组，其中，每一组中包括多个立方体试件；将第一药量集的叠氮化铅炸药分别放入第一立方体试件组、第二立方体试件组及第三立方体试件组中多个立方体试件的炮孔中；所述第一药量集包括多个不同重量的叠氮化铅炸药；将第一立方体试件组中的试件的炮孔两端分别用掺入胶水的细沙堵塞；将第二立方体试件组中的试件的炮孔的一端用橡皮泥堵塞，另一端用掺入胶水的细沙堵塞；将第三立方体试件组中的试件的炮孔的两端用橡皮泥堵塞；分别起爆第一立方体试件组、第二立方体试件组及第三立方体试件组中各试件的炮孔中的叠氮化铅炸药；用高速相机采集各试件组中的立方体试件的注水腔体中的水柱射流视频图像，并分别标记为第一组视频图像、第二组视频图像及第三组视频图像；基于第一组视频图像获取第一立方体试件组中第一预定时间段内各试件的注水腔体中的第一水柱射流高度；基于第二组视频图像获取第二立方体试件组中第一预定时间段内各试件的注水腔体中的第二水柱射流高度；基于第三组视频图像获取第三立方体试件组中第一预定时间段内各试件的注水腔体中的第三水柱射流高度；基于所述第一水柱射流高度，根据所述第一公式计算得出第一立方体试件组中各试件相应的水柱的最大射流速度；基于所述第二水柱射流高度，根据所述第一公式计算得出第二立方体试件组中各试件相应的水柱的最大射流速度；基于所述第三水柱射流高度，根据所述第一公式计算得出第三立方体试件组中各试件相应的水柱的最大射流速度；基于所述最大射流速度绘制各立方体试件组中的水柱最大射流速度随第一药量集的第一变化曲线；根据所述第一变化曲线确定不同炮孔堵塞条件下的最佳爆破药量。 3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在基于所述第一水柱射流高度，根据所述第一公式计算得出第一立方体试件组中各试件相应的水柱的最大射流速度；基于所述第二水柱射流高度，根据所述第一公式计算得出第二立方体试件组中各试件相应的水柱的最大射流速度；基于所述第三水柱射流高度，根据所述第一公式计算得出第三立方体试件组中各试件相应的水柱的最大射流速度之后还包括：根据所述第二公式计算出第一立方体试件组、第二立方体试件组及第三立方体试件组中爆炸能量对各试件的注水腔体中的水柱的有效功；基于获得的爆炸能量对各试件的注水腔体中的水柱的有效功计算出不同炮孔堵塞条件下的爆生气体在爆炸总能量的第三占比；根据获取的第三占比及第一占比，确定不同炮孔堵塞条件下爆生气体的利用率。 4.根据权利要求1至3任一所述的方法，其特征在于，所述第一时间段为0～200μs。 5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述制作立方体试件之前还包括：对所述立方体试件是否能用于模拟仅有爆生气体作用的爆破介质进行验证实验；所述验证实验包括：制作验证用立方体试件；在所述立方体试件上、距离底面预定距离处设有第一水平通孔，所述第一水平通孔形成炮孔；在所述立方体试件上、垂直于所述第一水平通孔设有第一竖直孔，所述第一竖直孔形成注水腔体，所述第一竖直孔与第一水平通孔未连通，用于屏蔽爆生气体对注水腔体内的水的作用；向所述注水腔体中注水；将预定药量的叠氮化铅炸药分别放入验证用立方体试件的炮孔中，并所述炮孔两端堵塞；起爆所述立方体试件的炮孔中的叠氮化铅炸药，并用高速相机采集注水腔体中的水的第一状态图像；改变药量及炮孔堵塞材料，起爆并用高速相机采集注水腔体中的水的第二状态图像；根据所述第一状态图像及第二状态图像确定注水腔体内的水是否有水柱射流；若无，则确定爆炸应力波对水柱射流无影响作用。 6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一竖直孔直径为3mm，注水高度为55mm，注水质量为0.39g，炮孔直径为4mm。 7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一药量集包括：20、30、40、50、60、70及80mg。
所属类别：	发明专利