CN103759601A - 一种煤矿井下深孔定向爆破被筒 - Google Patents

Abstract

一种煤矿井下深孔定向爆破被筒，包括被筒主体(1)，上连接头(2)和下连接头(3)，被筒主体(1)一侧或相对两侧开有切口(4)，切口(4)覆盖有一层金属薄片(5)，金属薄片(5)向内凹进，形成一个“V”型槽，“V”形槽底沿被筒主体圆周径向指向圆心，位于1／2半径处。本发明提供的煤矿井下深孔定向爆破被筒，能够达到更为理想的定向爆破效果。

Description

一种煤矿井下深孔定向爆破被筒

技术领域

本发明涉及一种爆破被筒，特别是一种煤矿井下深孔定向爆破被筒。

背景技术

煤矿开采过程中，要求煤层上覆岩层随着煤层的开采而垮落，即顶板能够随采随冒，一般初次垮落距离，即初次来压步距，不应超过30m，二次以后垮落距离，即周期来压步距，一般不宜超过10m。但由于煤层上覆岩层形成过程复杂，致使不同区域的岩层构造千差万别。在一些区域，煤层上覆岩层坚硬的顶板岩层厚度可达10～30m，而岩层硬度f值系数都在10个以上，这类岩层顶板十分坚硬、煤层开采后也不易冒落，悬顶距离可达60m以上。悬顶距离越大，垮落时突然给工作面造成的冲击越大，在回采面可能形成13级以上的飓风，不仅造成设备损毁等巨额财产损失，更可能将工作人员吹飞、造成巨大的人员伤亡。

为了保障煤矿生产安全，往往要对这类岩层进行人工处理、使其冒落，目前，主要的处理手段就是对上覆岩层进行深孔爆破。

为了获得理想的处理效果，并减小爆破成本，需要对上覆岩层在某一给定方向上进行爆破，并尽量避免将整个上覆岩层全部炸碎。如此则需要控制炸药爆破方向。

根据聚能定向爆破原理，在炸药被筒筒体上，沿其轴向方向开出聚能槽，则在炸药爆破时，爆破产生的冲击波集中向聚能槽所在方位传递，使上覆岩层在相应方向上产生裂隙破坏。

目前，在炸药被筒上或直接在炸药上形成聚能槽结构，使炸药能够定向爆破在有关爆破应用领域已有广泛的应用。例如，专利CN2481716Y公开了一种在井巷工程和煤矿生产中使用的炸药药卷(被筒和炸药)。炸药药卷包括药卷筒(被筒)和筒内的炸药，其药卷筒(被筒)包括薄壁的塑料筒和筒帽，塑料筒一端封口、另一端开口，筒帽套装在塑料筒的开口端、并与之配合；筒帽的端面上有一供插入雷管用的启封孔或者通孔，其孔径大于或等于雷管直径；塑料筒封口的一端、即筒底，带聚能穴，或者平底；塑料筒和筒帽呈圆筒形，两侧有聚能穴(聚能槽)。

这种炸药药卷虽然开有聚能槽，但实际上槽口对外部空间而言，是完全敞开的，因此，槽口不会很宽，不会很深。实际上，定向爆破效果跟槽口大小和槽在被筒内伸入的长度紧密相关，槽口小，且深度只相当于被筒筒壁厚度，则定向爆破效果很差。如果槽口较大，则装入的炸药将从这种完全敞开的槽口漏出，更是影响爆破效果。

专利CN2679637Y公开了一种用于井巷、隧道掘进施工的定向断裂爆破聚能管(被筒)。定向断裂爆破聚能管(被筒)由管体、前锥形定位帽、后定位堵构成，管体为塑料材料制成，呈管状，管体外径小于正常炮眼内径，长度可随爆破需要生产，管体两端各有外螺纹，两端外螺纹间有一纵向切缝(聚能槽)，切缝间等距有加强筋，前锥形定位帽呈伞状，伞形尖有一光孔，两侧直壁内径有螺纹，与管体外径前端螺纹配合，帽体外径大于管体，后定位堵为一封盖，外径直径大于管体外径，与前锥形定位帽外径一致，后定位堵内径有螺纹，与管体外径后端螺纹配合。这种定向断裂爆破聚能管与专利专利CN2481716Y公开的炸药药卷基本相同，虽然开有聚能槽，但槽口敞开，且槽深度与管体壁厚相当，定向爆破效果并不理想。

专利CN202002580U公开了一种定向控制爆破药卷，药卷为设有聚能槽的圆柱状乳化炸药，且乳化炸药的外侧面和聚能槽的槽面分别设有具有抗静电及抗阻燃功能的硬质塑料弧面外壳(被筒)和槽面外壳；所述聚能槽槽边上沿至槽底的尺寸不超出乳化炸药的半径尺寸；所述的弧面外壳与槽面外壳的厚度均为1mm，且弧面外壳的边缘与对应的槽面外壳边缘接触；所述乳化炸药的两端分别设有用于密封的灰色蜡纸；定向控制爆破药卷设置有一个聚能槽或对称设置有两个聚能槽。虽然这种定向控制爆破药卷的聚能槽是封闭的，但封闭材料与被筒材料是完全相同的，厚度也一样，因此，其定向爆破效果完全依赖于槽的形状大小，并未利用被筒材料及厚度和聚能槽材料及厚度之间的关系来提高定向爆破效果。

综上所述，现有技术中还没有一种通过综合考虑聚能槽形状大小及封闭材料特性来使定向爆破达到较为理想效果的爆破被筒。

煤矿井下深孔定向爆破与其他定向爆破应用还存在较大区别。其他应用一般可以根据需要来制造长度合适的被筒，但煤矿井下深孔定向爆破都是在煤矿井下巷道内进行，都是向巷道上方或侧上方打孔装药，回旋空间小，被筒一般长度为1m左右，对于深孔爆破而言，需要将数十节被筒连续装入爆破孔内才能满足爆破要求，而由于孔壁极易发生破坏，散落的煤块或岩块往往会隔断相邻被筒之间的连接。因此，保证相邻被筒之间不被煤块或岩块隔断，对于实现理想的定向爆破也至关重要。但现有技术中还没有一种能够使数十节不间断连接的爆破被筒。

发明内容

为了使聚能槽达到更为理想的定向爆破效果，并解决在煤矿井下深孔定向爆破中，被筒之间容易被散落煤块或岩块隔断的技术问题，本发明提供了一种采用金属薄片封闭聚能槽，并具有特殊连接头的爆破被筒。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种煤矿井下深孔定向爆破被筒，包括被筒主体，上连接头和下连接头，所述被筒主体一侧开有切口，所述切口覆盖有一层金属薄片，所述金属薄片向内凹进，形成一个“V”型槽，所述“V”形槽底沿所述被筒主体圆周径向指向圆心，位于1／2半径处。

在上述煤矿井下深孔定向爆破被筒中，所述“V”型槽槽底角度为60°-90°。

在上述煤矿井下深孔定向爆破被筒中，所述“V”型槽槽底角度为75°。

在上述煤矿井下深孔定向爆破被筒中，所述被筒主体制造材料为阻燃聚乙烯，表面喷有防静电漆，所述金属薄片制造材料为紫铜。

上述煤矿井下深孔定向爆破被筒还包括瞬间起爆装置，所述瞬间起爆装置呈线状，安设于所述被筒主体内部中心位置，两端与所述上连接头和所述下连接头分别连接。

在上述煤矿井下深孔定向爆破被筒中，所述上连接头呈奶嘴状，在嘴头四周成型有突起，所述下连接头呈倒奶嘴状，在倒嘴头四周成型有凹槽，所述上连接头伸入所述下连接头时，所述上连接头和所述下连接头之间形成无缝配合，所述突起与所述凹槽同时形成紧密配合。

在上述煤矿井下深孔定向爆破被筒中，所述上连接头呈奶嘴状，在嘴头四周成型有开口向下的单向卡扣，所述下连接头呈倒奶嘴状，在倒嘴头四周成型有开口向上的单向卡口，所述上连接头伸入所述下连接头时，所述开口向下的单向卡扣与所述开口向上的单向卡扣上下锁合。

在上述煤矿井下深孔定向爆破被筒中，所述上连接头和所述下连接头均采用透明材料制造。

在上述煤矿井下深孔定向爆破被筒中，所述上连接头和所述下连接头在端头分别成型有上连接头和所述下连接孔，在所述上连接头和所述下连接头连接配合时，所述下连接孔和所述上连接孔上下相对。

在上述煤矿井下深孔定向爆破被筒中，所述上连接头和所述下连接头在内侧分别成型有上连接头肋板和下连接头肋板。

在上述煤矿井下深孔定向爆破被筒中，所述被筒主体厚度为1mm，所述上连接头和所述下连接头厚度均为0.2mm，所述金属薄片厚度为0.1mm。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

①本发明提供的煤矿井下深孔定向爆破被筒，由于在被筒主体一侧开有切口，切口覆盖有金属薄片，金属薄片向内凹进，形成一个“V”型槽，“V”型槽槽底角度为60°-90°，金属薄片用紫铜制造，因此，本发明定向爆破效果更好。

②本发明提供的煤矿井下深孔定向爆破被筒，由于采用被筒主体上下两端安装连接头的结构，连接头成奶嘴状，相邻两节被筒通过下节被筒的上连接头伸入上节被筒的下连接头，即使稍有脱离也能形成叠加配合，因此，本发明可以有效的保证多节被筒之间的相互有效连接。

③本发明提供的煤矿井下深孔定向爆破被筒，由于连接头还设置有突起和凹槽结构或单向卡扣结构，因此，本发明更能有效保证多节被筒连接时不会发生脱节现象，进而影响爆破效果。

④本发明提供的煤矿井下深孔定向爆破被筒，由于连接头开设有连接孔，并且还安装有起爆装置，起爆装置与连接孔链接，因此，本发明可以保证爆破中，下节被筒能够较容易的引爆上节被筒，减小上节被筒拒爆的概率。

⑤本发明提供的煤矿井下深孔定向爆破被筒，由于连接头采用透明材料制造，因此，本发明能够直观观测装药量饱满程度，有效避免被筒两端装药不足，进而影响爆破效果的发生。

⑥本发明提供的煤矿井下深孔定向爆破被筒，由于连接头成型有肋板，因此，本发明可以有效提高连接头结构强度，避免在装药等环节中发生损坏，不仅增加生产成本，更直接影响爆破效果。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是本发明煤矿井下深孔定向爆破被筒的示意图；

图2是图1A-A向视图(放大)；

图3是本发明煤矿井下深孔定向爆破被筒在上连接头处的局部放大图；

图4是本发明煤矿井下深孔定向爆破被筒在上连接头处的局部放大图(未示出被筒主体和瞬间起爆装置)；

图5是本发明煤矿井下深孔定向爆破被筒在下连接头处的局部放大图；

图6是本发明煤矿井下深孔定向爆破被筒在下连接头处的局部放大图(未示出被筒主体和瞬间起爆装置)。

图中标记为：1-被筒主体，2-上连接头，3-下连接头，4-切口，5-金属薄片，6-瞬间起爆装置，201-突起，202-上连接孔，203-上连接头肋板，301-凹槽，302-下连接孔，303-下连接头肋板。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

如图1和2所示，是本发明煤矿井下深孔定向爆破被筒的优选实施例。

所述煤矿井下深孔定向爆破被筒，包括被筒主体1，上连接头2和下连接头3，所述被筒主体1一侧开有切口4，所述切口4覆盖有一层金属薄片5，所述金属薄片5向内凹进，形成一个“V”型槽，所述“V”形槽底沿所述被筒主体1圆周径向指向圆心，位于1／2半径处。

在本实施例中，所述“V”型槽槽底角度为60°-90°，优选75°。

在本实施例中，所述被筒主体1制造材料为阻燃聚乙烯，表面喷有防静电漆，所述金属薄片5制造材料为紫铜。

在本实施例中，所述煤矿井下深孔定向爆破被筒还包括瞬间起爆装置6，所述瞬间起爆装置6呈线状，安设于所述被筒主体1内部中心位置，两端与所述上连接头2和所述下连接头3分别连接。

在本实施例中，所述上连接头2呈奶嘴状，在嘴头四周成型有突起201，所述下连接头3呈倒奶嘴状，在倒嘴头四周成型有凹槽301，所述上连接头2伸入所述下连接头3时，所述上连接头2和所述下连接头3之间形成紧密配合，所述突起201与所述凹槽301同时形成紧密配合。

在本实施例中，所述上连接头2和所述下连接头3均采用透明材料制造。

在本实施例中，所述上连接头2和所述下连接头3在端头分别成型有上连接孔202和下连接孔302，在所述上连接头2和所述下连接头3连接配合时，所述下连接孔302和上连接孔202上下相对。

在本实施例中，所述上连接头2和所述下连接头3在内侧分别成型有上连接头肋板203和下连接头肋板303。

在本实施例中，所述被筒主体1厚度为1mm，所述上连接头2和所述下连接头3厚度均为0.2mm，所述金属薄片5厚度为0.1mm。

在其他实施例中，所述被筒主体1相对两侧开有切口4。

在其他实施例中，所述上连接头2呈奶嘴状，在嘴头四周成型有开口向下的单向卡扣201，所述下连接头3呈倒奶嘴状，在倒嘴头四周成型有开口向上的单向卡口301，所述上连接头2伸入所述下连接头3时，所述开口向下的单向卡扣201与所述开口向上的单向卡扣301上下锁合。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (11)

1.一种煤矿井下深孔定向爆破被筒，包括被筒主体(1)，上连接头(2)和下连接头(3)，所述被筒主体(1)一侧或相对两侧开有切口(4)，其特征在于：所述切口(4)覆盖有一层金属薄片(5)，所述金属薄片(5)向内凹进，形成一个“V”型槽，所述“V”形槽底沿所述被筒主体(1)圆周径向指向圆心，位于1／2半径处。

2.根据权利要求1所述的煤矿井下深孔定向爆破被筒，其特征在于：所述“V”型槽槽底角度为60°-90°。

3.根据权利要求2所述的煤矿井下深孔定向爆破被筒，其特征在于：所述“V”型槽槽底角度为75°。

4.根据权利要求3所述的煤矿井下深孔定向爆破被筒，其特征在于：所述被筒主体(1)制造材料为阻燃聚乙烯，表面喷有防静电漆，所述金属薄片(5)制造材料为紫铜。

5.根据权利要求1-4任一所述的煤矿井下深孔定向爆破被筒，其特征在于：还包括瞬间起爆装置(6)，所述瞬间起爆装置(6)呈线状，安设于所述被筒主体(1)内部中心位置，两端与所述上连接头(2)和所述下连接头(3)分别连接。

6.根据权利要求1-4任一所述的煤矿井下深孔定向爆破被筒，其特征在于：所述上连接头(2)呈奶嘴状，在嘴头四周成型有突起(201)，所述下连接头(3)呈倒奶嘴状，在倒嘴头四周成型有凹槽(301)，所述上连接头(2)伸入所述下连接头(3)时，所述上连接头(2)和所述下连接头(3)之间形成紧密配合，所述突起(201)与所述凹槽(301)同时形成紧密配合。

7.根据权利要求1-4任一所述的煤矿井下深孔定向爆破被筒，其特征在于：所述上连接头(2)呈奶嘴状，在嘴头四周成型有开口向下的单向卡扣(201)，所述下连接头(3)呈倒奶嘴状，在倒嘴头四周成型有开口向上的单向卡口(301)，所述上连接头(2)伸入所述下连接头(3)时，所述开口向下的单向卡扣(201)与所述开口向上的单向卡扣(301)上下锁合。

8.根据权利要求1-4任一所述的煤矿井下深孔定向爆破被筒，其特征在于：所述上连接头(2)和所述下连接头(3)均采用透明材料制造。

9.根据权利要求1-4任一所述的煤矿井下深孔定向爆破被筒，其特征在于：所述上连接头(2)和所述下连接头(3)在端头分别成型有上连接孔(202)和下连接孔(302)，在所述上连接头(2)和所述下连接头(3)连接配合时，所述下连接孔(302)和上连接孔(202)上下相对。

10.根据权利要求1-4任一所述的煤矿井下深孔定向爆破被筒，其特征在于：所述上连接头(2)和所述下连接头(3)在内侧分别成型有上连接头肋板(203)和下连接头肋板(303)。

11.根据权利要求1-4任一所述的煤矿井下深孔定向爆破被筒，其特征在于：所述被筒主体(1)厚度为1mm，所述上连接头(2)和所述下连接头(3)厚度均为0.2mm，所述金属薄片(5)厚度为0.1mm。

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