CN115930714A 审中 岩石钻爆装置和岩石钻爆的方法
技术领域 [0001]本发明涉及岩石爆破技术领域,具体涉及一种岩石钻爆装置和利用该岩石钻爆装置的岩石钻爆的方法。 背景技术 [0002]气体爆破技术是利用易气化的液态或固体物质气化膨胀产生高压气体,使周围介质膨胀做功,具有无明火、安全、高效的特点。岩石钻爆装置在发热引爆装置点火发热后将汽化储液管内的易气化物气化,当爆破管内压力达到定压剪切片极限强度时,高压气体冲破定压剪切片,从泄能端喷出,利用瞬间产生的强大推力,从而达到破碎岩石的目的。 [0003]相关技术中,钻爆装置的爆破管是采用单个复合层筒(软质),在进行爆破时,会将单个复合层筒包裹成圆柱体并填充在炮眼(钻孔)中,单个复合层筒通常能够下达的深度达到4m-5m就会因结构强度过低出现弯折的问题。该类型的钻爆装置主要用于露天作业和筑路造桥、爆破建筑及浅层的坑道和矿井等,对于深层且大规模破岩存在爆破效果差的问题。 发明内容 [0004]本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此,本发明的实施例提出一种岩石钻爆装置。该岩石钻爆装置既能够避免剧烈爆炸对周围环境造成的破坏,还具有节省爆破费用的优点。 [0005]本发明的实施例还提出一种岩石钻爆的方法。 [0006]本发明实施例的岩石钻爆装置包括爆破管、点火头、氧化液注入系统和多个爆破介质层。 [0007]所述爆破管用于安装在钻孔内,所述爆破管包括多段硬质的爆破管体,多段所述爆破管体沿所述钻孔的延伸方向按照首尾相接的方式设置在所述钻孔内,每段所述爆破管体均具有填充腔,且每段所述爆破管体的填充腔相互连通;多个所述爆破介质层对应地设置在多个所述爆破管体内;所述点火头沿所述爆破管体的轴向延伸,所述点火头的一部分设置在所述爆破介质层内,且所述点火头的另一部分伸出所述填充腔;所述氧化液注入系统与所述填充腔连通。 [0008]本发明实施例的岩石钻爆装置,通过由多段所述爆破管体沿所述钻孔的延伸方向按照首尾相接的方式形成的爆破管,可以大大提升爆破管穿入相应的钻孔深度(一般软质的爆破管仅能够达到深度为4m-5m的钻孔内,本发明实施例的岩石钻爆装置中的多段硬质的爆破管体所形成的爆破管可达深度20m-30m的钻孔),进而可以使爆破介质层可以伸入至较大的深度的钻孔内,爆破介质层的爆炸能量均匀作用在钻孔壁的周围,对于深层大规模或大块的岩石的破岩会破碎均匀且不易产生飞石,具有安全性好和爆破费用低的优点。 [0009]因此,本发明实施例的岩石钻爆装置适用于深层大块岩石爆碎,不仅能够避免剧烈爆炸对周围环境带来的破坏,还具有节省爆破费用的优点。 [0010]在一些实施例中,相邻的所述爆破管体之间通过螺纹、卡扣或胶接的方式密封连接。 [0011]在一些实施例中,所述爆破管体沿其轴向具有相对设置的第一端和第二端,所述第一端具有连接凸部,所述第二端具有连接孔,其中一个所述爆破管的所述连接凸部伸入至相邻的所述爆破管的所述连接孔内。 [0012]在一些实施例中,每段所述爆破管体的长度为1m-2m;所述爆破管的直径为40mm-180mm,所述爆破管的总长度10m-30m。 [0013]在一些实施例中,每段所述爆破管体均为PVC管体或PE管体。 [0014]在一些实施例中,所述的岩石钻爆装置还包括密封层,所述爆破管的一端能够伸入至所述钻孔的底部,所述爆破管的另一端封在至所述钻孔内,所述密封层密封填充在所述爆破管的所述另一端内,所述密封层的厚度为0.8m-1.5m。 [0015]在一些实施例中,所述点火头具有多个,多个所述点火头一一对应地设置多个在所述爆破介质层内,相邻的所述点火头通过脚线串联。 [0016]在一些实施例中,所述爆破介质层包括氧化液和还原吸收层,所述还原吸收层充填在所述填充腔内,所述氧化液吸附在所述还原吸收层上。 [0017]在一些实施例中,所述氧化液注入系统包括储存装置、注液泵、充液管和氧化液源,所述储存装置通过所述充液管与所述填充腔连通以便将氧化液注入至所述还原吸收层上,所述氧化液源储存在所述储存装置内,所述注液泵设置在所述充液管上。 [0018]在一些实施例中,所述氧化液注入系统还包括排气管,所述排气管的一端与所述填充腔连通,所述排气管的另一端贯穿在所述密封层以伸入所述爆破管内。 [0019]在一些实施例中,所述氧化液为液态氧。 [0020]在一些实施例中,所述还原吸收层为纤维质可燃材料或碳质可燃材料。 [0021]在一些实施例中,所述爆破管具有多个,多个所述爆破管间隔开地设置,相邻所述爆破管之间的间距2m-4m。 [0022]在一些实施例中,每个所述爆破管对应的所述点火头通过脚线并联。 [0023]在一些实施例中,所述岩石钻爆装置还包括远程遥控发爆系统,所述远程遥控发爆系统包括信号接收装置和遥控发爆器,所述信号接收装置与所述点火头连接以便通过所述遥控发爆器启动所述点火头。 [0024]本发明实施例的岩石钻爆的方法,包括如下步骤: [0025]S1:在工作面平台上钻凿深度为20m-30m钻孔; [0026]S2:将所述爆破介质层的一部分预先装入所述填充腔内,将根据权利要求1-9中任一项所述的岩石钻爆装置中的所述爆破管体按照首尾相接的方式依次置入至所述钻孔内; [0027]S3:所述氧化液注入系统与所述填充腔连通以便向所述填充腔充入所述爆破介质层的另一部分; [0028]S4:激发所述点火头起爆所述岩石钻爆装置。 [0029]在一些实施例中,所述钻孔的直径50mm-200mm,所述钻孔的直径比所述爆破管的直径大10mm-20mm。 附图说明 [0030]图1是本发明一个实施例的岩石钻爆装置和钻孔配合示意图。 [0031]图2是本发明实施例的爆破管、充液管和排气管的装配示意图。 [0032]图3是本发明实施例的爆破管的结构示意图。 [0033]图4是本发明实施例的爆破管体的立体图。 [0034]图5是本发明实施例的爆破管体的主视图。 [0035]图6图5沿线A-A的剖视图。 [0036]附图标记: [0037]岩石钻爆装置100;钻孔200; [0038]爆破管1;爆破管体11;连接孔111;连接凸部112;填充腔12; [0039]爆破介质层2; [0040]点火头3; [0041]氧化液注入系统4;储存装置41;注液泵42;充液管43;充液分管431;高压软管432; [0042]氧化液源44;排气管45; [0043]密封层5; [0044]远程遥控发爆系统6;信号接收装置61;遥控发爆器62。 具体实施方式 [0045]下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。 [0046]下面参考图1-图6描述本发明实施例的岩石钻爆装置100。 [0047]本发明实施例的岩石钻爆装置100包括爆破管1、点火头3、氧化液注入系统4和多个爆破介质层2。 [0048]爆破管1用于安装在钻孔200内,爆破管1包括多段硬质的爆破管体11,多段爆破管体11沿钻孔200的延伸方向按照首尾相接的方式设置在钻孔200内,每段爆破管体11均具有填充腔12,且每段爆破管体11的填充腔12相互连通;多个爆破介质层2对应地设置在多个爆破管体11内;点火头3沿爆破管体11的轴向延伸,点火头3的一部分设置在爆破介质层2内,且点火头3的另一部分伸出填充腔12;氧化液注入系统4与填充腔12连通。 [0049]本发明实施例的岩石钻爆装置100,通过由多段爆破管体11沿钻孔200的延伸方向按照首尾相接的方式形成的爆破管1,可以大大提升爆破管1穿入相应的钻孔200深度(一般软质的爆破管1仅适合深度为4m-5m的钻孔200内,本发明实施例的岩石钻爆装置100中的多段硬质的爆破管体11所形成的爆破管1可达深度为20m-30m的钻孔200),进而可以使爆破介质层2可以伸入至较深的钻孔200内,爆破介质层2的爆炸能量均匀作用在钻孔200壁的周围,对于深层大规模或大块的岩石的破岩会破碎均匀且不易产生飞石,具有安全性好和爆破费用低的优点。 [0050]此外,将爆破管1分成多段的爆破管体,可以有助于将爆破介质层的一部分(可燃材料纤维质或碳质可燃材料)填充在相应的爆破管体11,提升了爆破介质层装载的便捷性。 [0051]因此,本发明实施例的岩石钻爆装置100适用于深层大块岩石爆碎,不仅能够避免剧烈爆炸对周围环境带来的破坏,还具有节省爆破费用的优点。 [0052]图2至图4所示,相邻的爆破管体11之间通过螺纹密封连接。 [0053]本发明实施例的岩石钻爆装置100,通过相邻的爆破管体11之间通过螺纹密封连接,具有结构简单、连接和密封效果好的优点。 [0054]例如,每段的爆破管体11的长度为2m,爆破管1的数量为十个,十个爆破管1按照首尾相接的方式螺纹密封连接。 [0055]图3图4所示,爆破管体11沿其轴向具有相对设置的第一端和第二端,第一端具有连接凸部112,第二端具有连接孔111,其中一个爆破管1的连接凸部112伸入至相邻的爆破管1的连接孔111内。 [0056]本发明实施例的岩石钻爆装置100,相邻爆破管体11通过连接凸部112和连接孔111进行连接,可以进一步提升爆破管体11之间连接的稳固性和便捷性。 [0057]具体地,连接凸部112上具有外螺纹,连接孔111上具有内螺纹,其中一个爆破管体11的连接凸部112与其相连的连接孔111螺纹连接。 [0058]本发明实施例不限于此,例如,在其他实施例中,相邻的爆破管体11之间通过卡扣或胶接的方式进行密封连接。 [0059]每段爆破管体11的长度为1m-2m,爆破管1的直径为40mm-120mm,爆破管1的总长度20m-30m。 [0060]本发明实施例的岩石钻爆装置100,通过将每段爆破管体11的长度设置为1m-2m。具有便于运输和存放的优点。 [0061]爆破管1的直径为40mm-180mm,爆破管1的总长度10m-30m。由此,不仅具有爆破效果好的优点,还具有操作便捷度高的优点。例如,爆破管1的总长度可以为10m、11m、12m、13m、15m、17m、19m、21m、23mm、25m、26m、27m、28m、29mm和30m。例如,爆破管1的直径可以为40mm、50mm、60mm、70mm、80mm、90mm、100mm、120mm、140mm、160mm、170mm、180mm。 [0062]可以理解的是,钻孔200的深度10m-30m。 [0063]每段爆破管体11均为PVC管体或PE管体。既能保证伸入钻孔200所需的结构强度,还具有成本低的优点。相对于采用金属的管体,具有节省爆破成本的优点。而且采用PVC管体或PE管体作为爆破管体11可以通过注塑一体成型工艺生产,具有生产工艺简单和制造费用低的优点。 [0064]图1所示,点火头3具有多个,多个点火头3一一对应地设置多个在爆破介质层2内,相邻的点火头3通过脚线串联。因而,可以多个爆破介质层2的均迅速膨胀,由此,提升了爆岩时的瞬时冲击和爆破的效果。 [0065]该岩石钻爆装置100还包括密封层5,爆破管1的一端伸入能够至钻孔200内,爆破管1的另一端封在至钻孔200内,密封层5密封填充在爆破管1的另一端上,密封层5的厚度为0.8m-1.5m。 [0066]本发明实施例的岩石钻爆装置100,通过将密封层5填充在爆破管1的另一端的内部,可以提升密封的效果,防止爆破介质层2中的气体溢出的问题。此外,密封层5的厚度为0.8m-1.5m,既避免因密封层5的厚度过小造成密封效果差的问题,还避免密封层5过厚挤占爆破介质层2的填充空间的问题。由此,具有密封和爆破效果好的优点。 [0067]可选地,密封层5为黄泥或细沙土。由此,具有操作便捷性高和密封效果好的优点。 [0068]进一步地,可以将设置在最上方的爆破管体11填充入黄泥。 [0069]图1图6所示,爆破介质层2包括氧化液和还原吸收层,还原吸收层充填在填充腔12内,氧化液吸附在还原吸收层上。 [0070]本发明实施例的岩石钻爆装置100,通过采用液化的氧化液可以在遇到启动点火头3产生热量,使爆破管体11的填充腔12内的液态氧化液瞬间气化,体积迅速膨胀及压力急剧升高,进而提升了大块岩石破碎效果。 [0071]可选地,爆破管1的一端能够伸入至钻孔200的底部。由此,有助于氧化液充满填充腔12。 [0072]进一步地,本发明实施例的岩石钻爆装置100,采用液态氧和可燃材料纤维质或碳质可燃材料,在点火后既有气体膨胀的作用,又有燃烧高温的作用,是化学爆破,体积迅速膨胀约800倍(而采用二氧化碳爆破进行爆破,相对采用液态氧,二氧化碳爆破是物理气体膨胀的原理,需要高压冲开爆破片,膨胀约为600倍)以上,且压力急剧升高。由此,具有爆岩效果好的优点。 [0073]此外相比较二氧化碳爆破,本发明节省爆破的成本可以节约为50%。例如,二氧化碳爆破器需要使用高强度钢材生产管体,钢材成本高,二氧化碳爆破器生产工艺复杂,制造费用相对高昂,本发明使用PVC或者PE材料制造,材料成本和制造费用低。 [0074]图1所示,爆破管1具有多个,多个爆破管1间隔开地设置,相邻爆破管1之间的间距2m-4m。 [0075]本发明实施例的岩石钻爆装置100,通过设置多个爆破管1,相邻爆破管1之间的间距大于2m-4m。由此,可以避免因爆破管1之间的距离过小造成浪费的问题,还可以避免因爆破管1之间的距离过大造成爆破不理想的问题。 [0076]例如,相邻爆破管1之间的间距2.0m、2.5m、3.0m、3.5m和4.0m。 [0077]可选地,多个爆破管1可以呈梅花状排列。 [0078]图1图6所示,每个爆破管1对应的点火头3通过脚线串联。由此,可以提升启动点火时间的一致性,提升钻爆的效果。 [0079]图1所示,氧化液注入系统4包括储存装置41、注液泵42、充液管43和氧化液源44,储存装置41通过充液管43与填充腔12连通以便将氧化液注入至还原吸收层上,氧化液源44储存在储存装置41内,注液泵42设置在充液管43上。 [0080]本发明实施例的岩石钻爆装置100,通过将氧化液注入系统4分为储存装置41、注液泵42、充液管43和氧化液源44。由此,具有充入氧化液自动化程度高的优点。 [0081]可选地,充液管43包括高压软管432和多个充液分管431,多个充液分管431与多个爆破管1一一对应地伸入至爆破管1的底部,每个充液分管431通过高压软管432与储存装置41相连,注液泵42设置在高压软管432上。由此,可以对多个爆破管1同时充入氧化液。由此,提升了氧化液的充入效率。 [0082]图1图2所示,氧化液注入系统4还包括排气管45,排气管45的一端与填充腔12连通,排气管45的另一端贯穿在密封层5以伸入爆破管1内。 [0083]可选地,排气管45的位于填充腔12的一端露出密封层5的长度为10mm-100mm。 [0084]具体地,充液分管431和排气管45均穿过密封层5与填充腔12连通。当对氧化液注入系统4进行充液时,观察到所有排气管45有淡蓝色气体溢出,表明液态氧基本注满爆破管1,关闭注液泵42,并卸下高压软管432。 [0085]该岩石钻爆装置100还包括远程遥控发爆系统6,远程遥控发爆系统6包括信号接收装置61和遥控发爆器62,信号接收装置61与点火头3连接以便通过遥控发爆器62启动点火头3。由此,可以提升钻爆过程的安全性。具体地,在遥控发爆器62启动点火头3前,将放炮区域内所有人员撤离至300m外,启动遥控发爆器62即可实现点火和破岩的目的。 [0086]本发明实施例的岩石钻爆的方法,包括如下步骤: [0087]S1:在工作面平台上钻凿深度为10m-30m钻孔200; [0088]S2:将根据上述中任一项的岩石钻爆装置100中的爆破管体11按照首尾相接的方式依次置入至钻孔200内; [0089]S3:氧化液注入系统4与填充腔12连通以便向填充腔12充入氧化液; [0090]S4:激发点火头3起爆岩石钻爆装置100。 [0091]具体地,本发明实施例的岩石钻爆的方法,包括如下步骤: [0092]S1:在目标岩石上开设多个深度为20m-30m钻孔200; [0093]S2:根据钻孔200的深度和孔径选择合适的爆破管体11,将还原吸收层及点火头3预先装入填充腔12内,并将其中一段的爆破管体11封装底部后装入钻孔200内,再取另一段的爆破管1与装入钻孔200内的爆破管1通过螺纹连接的方式进行密封,依此往复直至将所有的爆破管体11都装入该钻孔200内,并以此往复安装另外的爆破管1; [0094]S3:组装氧化液注入系统4,通过氧化液注入系统4的高压软管432和多个充液分管431与爆破管1对应的连通,即充液分管431与爆破管1一一对应地伸入至爆破管1的底部,采用密封层5(黄泥)密封爆破管1的上端,并将排气管45插入密封层5上并使排气管45与爆破管1的内部连通,打开注液泵42使液氧充入至各个爆破管1内,当观察到所有排气管45均有淡蓝色气体溢出时,打开注液泵42; [0095]S4:将放炮区域内所有人员撤离至300m外,启动遥控发爆器62。 [0096]可选地,钻孔200的直径50mm-200mm,钻孔200的直径比爆破管1的直径大10mm-20mm,以便爆破管1能够顺利的装入至钻孔200。 [0097]在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。 [0098]此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。 [0099]在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接或彼此可通讯;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。 [0100]在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触,或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。 [0101]在本发明中,术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。 [0102]尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
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