CN103467218B - 一种爆破装药结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种爆破装药结构，包括外壳和填充在其内部的无硫黑火药，在所述无硫黑火药内部设置有起爆装置和/或导爆药芯，所述无硫黑火药由如下质量份的物质构成：硝酸钾80份；木炭20份，所述无硫黑火药撞击感度为0，其5s爆发点在600℃以上。在所述无硫黑火药和起爆装置之间还包括工业炸药，所述外壳为管状，其内部中间填充所述工业炸药，所述工业炸药与所述外壳之间填充所述无硫黑火药。所述导爆药芯，采用塑料盖帽固定在所述外壳管体的中心部位。所述外壳的顶部具有插槽，所述雷管固定在所述插槽内。

Description

一种爆破装药结构

技术领域

本发明专利涉及一种爆破装药结构，具体涉及一种在露天煤炭自燃区安全使用的爆破装药结构。

背景技术

我国是世界上煤炭生产、消费量最多的国家，同时也是世界上煤炭自燃（即“煤火”）灾害最严重的国家。2005年，我国已知的煤炭自燃面积已经达到720平方公里，正在燃烧的煤田和矿区有62处。其中每年仅由煤田火区直接烧失的优质煤炭资源就达2000万吨，破坏的煤炭储量更是达到了2亿吨。Stracher教授的研究表明，中国自燃煤火每年烧掉的优质煤，相当于美国全部能源消费的20%。

煤炭自燃消耗了宝贵的煤炭资源，阻碍了煤炭资源的正常开采，增加了其开采费用；煤火燃烧形成的地下空洞，导致地表沉陷与坍塌，直接威胁着地表的基础设施与生产生活的安全；煤火燃烧释放了大量的温室气体与有毒有害物质，这些气体尘埃随燃烧释放的能量从地表裂隙与矿井巷道排出，造成严重的大气污染。此外，煤火的发生引发了植被退化、土地退化、水体污染、温室效应等问题。

我国煤矿自燃火灾约占矿井总火灾的70%，严重威胁着人民的生命财产安全，阻碍了煤炭工业的可持续发展，并由此造成了巨大的间接损失。另外，煤炭行业每年都要投入巨额资金用于火灾治理。所以，我国在“21世纪议程”中将煤炭自燃列为重大自然灾害类型之一。

以往的研究主要集中在地下煤火的探测、监测与灭火技术方面，对于如何积极开采和减少煤炭自燃的损失却很少提及，因此，应该寻找一种在煤岩高温区快速开采还没有自燃的煤炭技术，以最大限度的减少煤炭的损失。

对于高温露天煤岩的开采，现有的方法有三种：一是爆破施工技术，根据施工时钻孔冒气或冒烟的异常情况，监测钻孔和作业区内的温度大小，先向炮孔注水冷却至40℃以下，方可装入炸药爆破，但是实际情况下钻孔内煤岩要冷却到40℃以下可能性很小；二是在炮孔中装入单一的耐高温炸药，但是根据实际现场情况发现，很多耐高温炸药在超过200℃时，性能会发生很大的变化，导致爆破效果很不理想，对开采是一种很大的损失；三是采用机械法开采，虽然简单方便，但是对于大多数的露天矿区来说，机械法开采成本相对较高，并且施工强度也较大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种在露天煤炭自燃区安全使用的爆破装药结构。

一种爆破装药结构，包括外壳和填充在其内部的无硫黑火药，在所述无硫黑火药内部设置有起爆装置和/或导爆药芯，所述无硫黑火药由如下质量份的物质构成：硝酸钾80份；木炭20份，所述无硫黑火药撞击感度为0，其5s爆发点在600℃以上。

本发明所述的爆破装药结构，其中所述起爆装置为雷管。

本发明所述的爆破装药结构，其中所述导爆药芯采用塑料盖帽固定在所述外壳管体的中心部位，所述外壳为管状，其顶部具有插槽，所述雷管固定在所述插槽内。

本发明所述的爆破装药结构，其中所述无硫黑火药或者其与工业炸药的组合物可以由薄膜或纸包裹形成药卷后装入所述外壳中或者先将无硫黑火药压制成型，再装入工业炸药，如含有导爆药芯，则其固定在所述药卷的中心位置。

本发明所述的爆破装药结构，其中所述外壳的中心部位还包括工业炸药，所述无硫黑火药与所述工业炸药的填充比例为：无硫黑火药30份；工业炸药70份；

其中，所述工业炸药为以下几种炸药中的一种或者几种的组合：改性铵油炸药、水胶炸药、膨化硝铵炸药、粉状铵油炸药、重铵油炸药、乳化炸药。

本发明所述的爆破装药结构，其中所述多孔粒状铵油炸药由质量比为96：4或94.5：5.5的硝酸铵与轻柴油构成；

所述改性铵油炸药由如下重量份的物质构成：硝酸铵含量92份，复合油相4份，木粉4份；

所述水胶炸药由如下重量份的物质构成：硝酸铵47份，硝酸一甲胺30份，亚硝酸钠9份，铝粉3份，水10份，田菁粉1份；

所述粉状铵油炸药由质量比为94.8：0.2：5.0的硝酸铵、十八胺和油构成；

所述乳化炸药由如下重量份的物质构成：硝酸铵含量42.7～58.5份，硝酸钠8～12份，硝酸甲胺15～25份，尿素1.0～2.5份，水8～10份，复合油相4～6份，铝粉0.5～1.0份；

其中，所述复合油相由质量比为1:0.5:0.1:0.5:1:1的Span-80、大豆卵磷脂、凡士林、微晶蜡、石蜡、复合蜡组成，在生产乳化炸药时，将乳化剂与调和蜡按1∶2的质量比熔化混合后或熔化后混合，得乳化炸药专用复合油相；所述乳化剂是指Span-80、大豆卵磷脂、凡士林的混合物，所述调和蜡是指微晶蜡、石蜡、复合蜡的混合物。

本发明所述的爆破装药结构，其中所述外壳管体的两端具有将多个所述外壳管体连接的螺纹或卡口结构。

本发明所述的爆破装药结构，其中所述外壳管体长度为200mm-2000mm，外径为50mm、70mm、90mm、110mm、130mm、150mm、170mm、190mm或210mm，内径=外径-2X，其中，X的取值是根据不同矿区煤岩的不同温度和传热理论而定，取值范围为2-25mm。

本发明所述的爆破装药结构，其中所述雷管为电雷管或导爆管雷管。

一种爆破装药结构，其连接固定多个如权利要求1-8中的不含有起爆装置的爆破装药结构，并在最顶部的一个所述爆破装药结构的顶部插槽内固定雷管。

本发明所述爆破装药结构与现有技术不同之处在于：

1、装药方便：根据装药结构的设计，在地面做好药卷，然后将整体药包放入炮孔即可，电雷管或导爆管雷管可以固定在装药外壳的顶部插槽内。

2、安全性更高：为了提高安全性，本发明设计了在高温露天煤岩中专用的爆破装药结构。最重要的是，通过加入耐高温无硫火药，本发明解决了高温煤岩爆破时的安全问题，对自燃区的煤矿开采有积极作用。

3、可操作性强：本发明的装药结构可以根据不同高温煤岩的温度，调节装药外层的火药厚度，以确保在一定的时间范围内维持炸药的安全性能和爆炸性能。

4、经济效果明显：与普通装药结构的爆破相比，本发明可以在煤炭自燃区进行快速开采，对资源挽回有重要作用。

下面结合附图对本发明的爆破装药结构作进一步说明。

附图说明

图1为本发明实施例1中爆破装药结构的结构示意图；

图2为本发明实施例2中爆破装药结构的结构示意图；

图3为本发明实施例3中爆破装药结构的结构示意图；

图4为本发明实施例4中爆破装药结构的结构示意图。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，本发明爆破装药结构包括外壳1和填充于其中的无硫黑火药2，所述无硫黑火药2由如下质量份的物质构成：硝酸钾80份；木炭20份；在所述无硫黑火药2内部设置有导爆药芯3和起爆装置。所述起爆装置为雷管4，所述雷管4为电雷管或导爆管雷管，所述导爆药芯3采用塑料盖帽固定在所述外壳管体1的中心部位，所述外壳1的顶部具有插槽，所述雷管4固定在所述插槽内。

所述无硫黑火药2撞击感度为0，其5s爆发点在600℃以上。

所述外壳1管体长度为1000mm，外径为130mm，内径为90mm。

所述外壳1管体的两端具有将多个所述外壳1管体连接的螺纹或卡口结构，本实施例中采用螺纹结构，所述螺纹结构为任何可以相互配合将两个所述外壳1管体连接的方式设置，以确保爆轰的正常传递，例如，每个所述外壳1管体的一端为外螺纹结构，另一端为内螺纹结构。

实施例2

如图2所示，一种爆破装药结构，包括管状外壳1、所述外壳1的中心部位填充有工业炸药5，所述工业炸药5和所述外壳1之间填充有无硫黑火药2，所述起爆装置为雷管4，所述雷管4为电雷管或导爆管雷管，导爆药芯3通过所述外壳1两端的塑料盖帽固定在所述外壳1管体的中心位置，所述外壳1的顶端还设置有插槽，所述雷管4固定在所述插槽上。

所述无硫黑火药2与所述工业炸药5的填充比例为：无硫黑火药30份；工业炸药70份；其中，所述工业炸药5由如下质量份的物质构成：所述工业炸药5为质量比为94.5：5.5或96:4的硝酸铵与轻柴油构成；所述无硫黑火药2由如下质量份的物质构成：硝酸钾80份；木炭20份；所述无硫黑火药2撞击感度为0，其5s爆发点在600℃以上，所述外壳1管体长度为200mm，外径为110mm，内径为80mm。

所述外壳1管体的两端具有将多个所述外壳1管体连接的螺纹或卡口结构，本实施例中为卡扣结构。图2为置于爆破孔6中的所述爆破装药结构。

实施例3

如图3所示，与实施例2的区别在于，不包括雷管4；所述外壳1管体长度为200mm，外径为50mm，内径为46mm；所述工业炸药5为乳化炸药，由如下重量份的物质构成：硝酸铵含量42.7～58.5份，硝酸钠8～12份，硝酸甲胺15～25份，尿素1.0～2.5份，水8～10份，复合油相4～6份，铝粉0.5～1.0份。复合油相由质量比为1:0.5:0.1:0.5:1:1的Span-80、大豆卵磷脂、凡士林、微晶蜡、石蜡、复合蜡组成，在生产乳化炸药时，将乳化剂与调和蜡按1∶2的质量比熔化混合后或熔化后混合，得乳化炸药专用复合油相。所述乳化剂是指Span-80、大豆卵磷脂、凡士林的混合物，所述调和蜡是指微晶蜡、石蜡、复合蜡的混合物。

实施例4

如图4所示，与实施例2的区别在于，不包括导爆药芯3，所述外壳1管体长度为2000mm，外径为210mm，内径为160mm；所述粉状铵油炸药由质量比为94.8：0.2：5.0的硝酸铵、十八胺和油构成。

实施例5

将实施例1中的无硫黑火药2采用薄膜包裹，形成与所述外壳1内径相适应的药卷，所述药卷中心部位固定有导爆药芯3。

实施例6

将实施例2中的无硫黑火药2和工业炸药5采用薄膜包裹，形成与所述外壳1内径相适应的药卷，所述药卷中心部位固定有导爆药芯3；所述工业炸药5是水胶炸药：硝酸铵47份，硝酸一甲胺30份，亚硝酸钠9份，铝粉3份，水10份，田菁粉1份。

实施例7

将多个实施例3中的爆破装药结构进行连接，在其顶端连接一个实施例2中的爆破装药结构，组装后的总长度应与爆破孔6的长度相适应。

实施例8爆发点测试

炸药在热作用下发生爆炸的难易程度称为炸药的热感度。炸药对均匀加热的感度一般用爆发点来表示，爆发点就是在一定时间内均匀加热一定量火炸药到爆炸时加热介质的最低温度。

测试结果：在现有的实验室条件下，没有测试到无硫黑火药2的爆发点。在实验的过程当中没有一次产生爆炸或者爆燃现象。经过慎重考虑，采取递增无硫黑火药2的药量进行测试，直至增加到100mg，温度调节到590℃（爆发点测试仪的最高工作温度为600℃），并且相应地延长测试的时间，仍然没有爆炸现象的产生。把药品取出后，观察到无硫黑火药2仍然是完好的，并且依然有良好的火焰感度。故本实验所制备的无硫黑火药2的热感度特别低，在储存和使用过程中是比较安全的。

本发明提出了一种适于工程爆破的爆破装药结构耐温可达600℃以上，可以安全的应用在露天高温煤岩的开采中，并且炮孔装药也很简洁，可以加快施工进度。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种爆破装药结构，其特征在于：包括外壳和填充在其内部的无硫黑火药，在所述无硫黑火药内部设置有起爆装置和/或导爆药芯，所述无硫黑火药由如下质量份的物质构成：硝酸钾80份；木炭20份，所述无硫黑火药撞击感度为0，其5s爆发点在600℃以上；

所述外壳的中心部位还包括工业炸药，所述无硫黑火药与所述工业炸药的填充比例为：无硫黑火药30份；工业炸药70份。

2.根据权利要求1所述的爆破装药结构，其特征在于：所述起爆装置为雷管。

3.根据权利要求2所述的爆破装药结构，其特征在于：所述导爆药芯采用塑料盖帽固定在所述外壳管体的中心部位，所述外壳为管状，其顶部具有插槽，所述雷管固定在所述插槽内。

4.根据权利要求3所述的爆破装药结构，其特征在于：所述无硫黑火药或者其与工业炸药的组合物由薄膜或纸包裹形成药卷后装入所述外壳中或者先将无硫黑火药压制成型，再装入工业炸药，如含有导爆药芯，则其固定在所述药卷的中心位置。

5.根据权利要求4所述的爆破装药结构，其特征在于：

所述工业炸药为以下几种炸药中的一种或者几种的组合：改性铵油炸药、水胶炸药、膨化硝铵炸药、粉状铵油炸药、重铵油炸药、乳化炸药。

6.根据权利要求5所述的爆破装药结构，其特征在于：

所述改性铵油炸药由如下重量份的物质构成：硝酸铵含量92份，复合油相4份，木粉4份；

所述水胶炸药由如下重量份的物质构成：硝酸铵47份，硝酸一甲胺30份，亚硝酸钠9份，铝粉3份，水10份，田菁粉1份；

所述粉状铵油炸药由质量比为94.8：0.2：5.0的硝酸铵、十八胺和油构成；

所述乳化炸药由如下重量份的物质构成：硝酸铵含量42.7～58.5份，硝酸钠8～12份，硝酸甲胺15～25份，尿素1.0～2.5份，水8～10份，复合油相4～6份，铝粉0.5～1.0份；

其中，所述复合油相由质量比为1:0.5:0.1:0.5:1:1的Span-80、大豆卵磷脂、凡士林、微晶蜡、石蜡、复合蜡组成，在生产乳化炸药时，将乳化剂与调和蜡按1∶2的质量比熔化混合后或熔化后混合，得乳化炸药专用复合油相；所述乳化剂是指Span-80、大豆卵磷脂、凡士林的混合物，所述调和蜡是指微晶蜡、石蜡、复合蜡的混合物。

7.根据权利要求5所述的爆破装药结构，其特征在于：所述外壳管体的两端具有将多个所述外壳管体连接的螺纹或卡口结构。

8.根据权利要求6或7所述的爆破装药结构，其特征在于：所述外壳管体长度为200mm-2000mm，外径为50-210mm，内径＝外径-2X，其中，X的取值是根据不同矿区煤岩的不同温度和传热理论而定，取值范围为2-25mm。

9.根据权利要求2所述的爆破装药结构，其特征在于：所述雷管为电雷管或导爆管雷管。

10.一种爆破装药结构，其特征在于：连接固定多个如权利要求1-8中的不含有起爆装置的爆破装药结构，并在最顶部的一个所述爆破装药结构的顶部插槽内固定雷管。