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金屬薄板切割器進入發燒排行的影片

應用聚能射流於石材開採研究

為了解決金屬薄板切割器的問題，作者童巖荃 這樣論述：

近幾年來，台灣石材的開採，大都是以機械切割(如金鋼索鋸、鏈鋸等)的方法來進行。但台灣有甚多小規模石材礦，因礦脈甚薄，且走向傾斜內插入岩層，僅能以小規模方式取材、切割。在技術上與經濟上均不適用金鋼索鋸與鏈鋸等機械。因此對於不適合使用機械開採的礦區；如 礦場規模較小或地處偏遠山區；是否能有替代開採方式，為本研究的主要目的。 本研究是利用聚能射流的原理來開採石材。聚能射流是一種將炸藥能量集中於一主要方向和較小的受力面積。由於這兩種作用機制，因此可以大大提高穿透或切割效果。 本研究曾先後於台南縣龍崎炸藥工廠和花蓮永建石材礦場利用大理石材

作現場試驗。首先根據文獻理論，設計出適合用於石材礦開採的聚能切割裝置後，在龍崎炸藥工廠試驗聚能射流是否形成，確定聚能射流產生後，再到花蓮永建石材礦場做岩石孔內切割試驗。試驗方法是將設計出之聚能切割裝置，置於石材預先鑽出的孔中，並使聚能射流產生方向和岩石節理方向垂直，來確定利用聚能射流來切割石材是否可行。 試驗結果顯示；劈岩鑽孔間距可為30~40公分。這和傳統劈楔法相較，在鑽孔間距，已有很大的突破。且對於切割長260公分、鑽孔平均約65公分的石材切割上，使用炸藥量(NG75)也僅僅在100公克左右，炸藥使用量也非常少。在開炸後，炸藥側向產生的能量也會將切割出的石材推倒，這也

可以取代傳統岩石開採後，尚須使用襯墊等物將其推出的效果。因此利用聚能射流來開採石材，相當具有可行性。 誌謝 …………………………………………………………………Ⅱ 目錄 …………………………………………………………………Ⅲ 表目錄 ………………………………………………………………Ⅵ 圖目錄 ..……………………………………………………………Ⅶ 照片目錄 ……………………………………………………………Ⅷ 符號說明 ……………………………………………………………Ⅸ

第一章 緒論................................................1 1-1 前言 ..................................................1 1-2 研究目的 ..............................................2 1-3 研究架構 ..............................................3 第二章 的基本理論 ...................

......................5 2-1概述 ...................................................5 2-2聚能現象 ...............................................5 2-3聚能射流形成過程 .......................................9 2-4 聚能射流速度 ..........................................11

2-4-1格尼速度近似式 .....................................11 2-4-2其它類似格尼速度式公式 .............................14 2-4-3 罩壓垮行為分析－泰勒角度近似式 ....................14 2-5 射流形成的理論分析 ....................................16 2-5-1 Birkhoff等人的理論 ................................1

6 2-5-2 PER理論 ...........................................21 第三章 試驗器材材料選取與設計 .............................23 3-1炸藥性能 .............................................23 3-2 裝藥外殼 ............................................24 3-2-1藥包直徑及外殼的影響 ....

.........................24 3-2-2 聚能藥包藥量與藥包長度 ..........................26 3-3 藥型罩 ..............................................26 3-3-1 藥型罩材料 ......................................27 3-3-2 藥型罩錐角 ......................................27

3-3-3 藥型罩的厚度 ....................................29 3-3-4 藥型罩形狀 ......................................29 3-4 引爆裝置 ............................................30 3-5 試驗器材及規格一覽 ..................................31 3-6 其它影響射威力和穿透深度參數 .............

...........33 3-6-1 其它影響炸藥威力參數 ............................33 3-6-1-1 炸高(standoff) ..............................33 3-6-1-2 隔板 ........................................33 3-6-2 其它影響穿透深度參數 ............................34 3-6-2-

1 炸藥特性 ....................................34 3-6-2-2 材料特性 ....................................35 第四章 現場試驗結果與分析 .................................37 4-1 薄板穿孔試驗 ........................................37 4-2 岩石孔內切割試驗 ...................................

.44 4-2-1 孔內不連續點式聚能爆破切割石材原石的原理.........44 4-2-2孔內不連續點式聚能爆破切割石材原石的現地試驗 .....46 4-3 試驗結果 ............................................47 4-4 連續線型聚能爆破切割石材原石採台佈置 ................53 第五章 結論與建議 .........................................64

5-1 結論 ................................................64 5-2 建議 ................................................65 參考文獻 ..................................................66 表 目 錄 表3-1 試驗器材規格 ........................................31 表4-1 各次試驗

之裝藥參數 ..................................43 表4-2 試驗1佈孔之孔深與孔間距 .............................48 表4-3 聚能射流切割器參數 ..................................49 表4-4 試驗2佈孔之孔深與孔間距 .............................51 表4-5 聚能射流切割器參數 ..................................52 圖 目

錄 圖1-1 試驗流程圖 ..........................................4 圖2-1 不同裝藥結構之爆破結果 ..............................6 圖2-2 射流形成示意圖 ......................................10 圖2-3 單一炸藥與金屬板互層(open-faced sandwich)示意圖 .....11 圖2-4 單一炸藥與金屬板正層各部份線性速度分佈情形 ..........12

圖2-5 泰勒分析模型關係圖及計算模型 ........................15 圖2-6 半錐角α和壓垮角β及變形角δ示意圖 .....................18 圖2-7 射流形成的定常模型 ..................................19 圖2-8 PER理論之數學計算模型 ...............................22 圖3-1 各種類型的藥型罩 ....................................30

圖4-1 試驗1鑽孔佈孔圖 .....................................48 圖4-2 試驗2鑽孔佈孔圖 .....................................51 圖4-3 聚能爆破切割石材原石採台佈置鑽孔圖 ..................54 照 片 目 錄 照片3-1 聚能射流裝置各部分器材 ............................32 照片4-1 裝藥外殼為鋼，外殼開炸後情形 ..........

............41 照片4-2 裝藥外殼為PVC，並在開放情況下(即無外力侷限下)，外殼開炸 後情形 ....................................................41 照片4-3 裝藥外殼為PVC，並使其與週圍岩石緊密結合，外殼開炸後情形 ........................................................42 照片4-4 a-b、A-D聚能切割裝置放置圖 ........................56 照片4-

5 (a)實驗編號A、B聚能切割器之試驗結果 ...............57 照片4-5 (b)實驗編號C聚能切割器之試驗結果 ..................57 照片4-6 (a)實驗編號D之聚能切割器放置情形 ..................58 照片4-6 (b)實驗編號D之聚能切割器炸後結果 ..................58 照片4-7 聚能切割裝置之組成元件 ............................59 照片4-8 第一次試炸用之大理石(紅色標計點

為鑽孔位置) ........59 照片4-9 將聚能切割器裝置於大理石中 ........................60 照片4-10 第一次試驗第一次試炸結果 .........................60 照片4-11 第一次試驗第二次試炸結果 .........................61 照片4-12 第二次用之大理石 .................................61 照片4-13 第二次試驗結果 ......................

.............62 照片4-14 第二次試炸結果左半塊 .............................62 照片4-15 第二次試炸結果右半塊 .............................63