CN104500068A - 一种干冰爆破方法及装置 - Google Patents

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丁宇
韩中阳
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Abstract

一种干冰爆破方法及装置，属于工程爆破领域。该爆破装置由喷头、筒体、尾盖和单向阀组成，其中在喷头上有排气孔，在尾盖上有进水孔，在筒体与尾盖之间有密封垫，在筒体和喷头之间有爆破片，尾盖与单向阀通过进水孔连通。方法步骤：在煤层中钻孔；组装爆破装置并在装置内装填干冰和发热包；把爆破装置连接水管后放入炮孔，接通水源，向爆破装置内注水。筒体内的发热包遇水迅速放热促使干冰快速升华为二氧化碳气体，当气体压力超过爆破片的设计压力时，引起爆破片瞬间破裂，二氧化碳气体通过喷头上排气孔迅速排出，对炮孔孔壁形成冲击和膨胀挤压，实现爆破。优点；实现常温下爆破，不产生火焰和有毒气体，适合于有瓦斯和煤尘爆炸危险的煤矿中使用。

Description

一种干冰爆破方法及装置
技术领域
本发明涉及一种爆破方法及装置，特别是一种干冰爆破方法及装置。
背景技术
炸药的爆炸是一个高温高压过程，爆炸产物温度可达数千度，压力可达数千乃至数万兆帕，可导致周围介质的破坏并引起强烈振动。
煤矿生产中，许多瓦斯爆炸、煤与瓦斯突出等重大事故都是由爆破作业引起的。例如，2005年黑龙江七台河东风煤矿采用松动爆破方法处理煤仓堵塞时引起瓦斯爆炸，造成171人死亡；2009年重庆松藻煤电公司同华煤矿在采用松动爆破进行石门揭煤时发生特大瓦斯突出事故，造成30人死亡，77人受伤。这些事故中，炸药爆炸的高温高压属性以及强振动特征是直接诱因。
发明内容
本发明的目的是要提供一种无火焰、温度低、振动小的干冰爆破方法及装置，避免在爆破过程中，尤其在采煤爆破，煤巷掘进爆破，煤仓、溜煤眼解堵过程中出现的爆破事故，提高煤矿爆破的安全性。
本发明的目的是这样实现的：本发明包括爆破装置和爆破方法。所述的爆破装置由喷头、筒体、尾盖和单向阀组成，在筒体的两端分别连接有喷头和尾盖，其中在喷头上有排气孔，在尾盖上有进水孔，在筒体与尾盖之间有密封垫，在筒体和喷头之间有爆破片，尾盖与单向阀通过进水孔连通。
所述的爆破方法，利用干冰在有限空间内受热升华产生高压气体作为爆破能量源，通过高压气体的快速释放实施爆破，具体步骤以下：
(1)在煤层中钻凿炮孔；
(2)组装爆破装置并在装置内装填干冰和发热包；先在喷头和筒体之间放置爆破片，拧紧管螺纹把爆破片牢固地夹持在喷头和筒体之间；再由筒体上部向筒体内装填干冰及发热包；最后把尾盖安装在筒体上部，再把单向阀安装在尾盖上；
(3)连接水管及注水爆破。先将供水管与单向阀连接，然后把爆破装置放入炮孔；接通水源，通过水管向爆破装置内注水；注水后，筒体内的发热包遇水后迅速放热并引发干冰快速升华，使筒体内二氧化碳气体压力不断增加，当其压力超过爆破片的设计压力时，引起爆破片瞬间破裂，迫使二氧化碳气体通过喷头上排气孔迅速排出，对炮孔孔壁形成冲击和膨胀挤压，实现爆破。
所述的干冰形状为中空的管状。
所述的发热包中的发热剂是粉状CaCl2；发热包的包装材料是易溶纸。
所述的干冰和发热剂的质量比为1:0.5。
所述的干冰体积占尾盖进水孔下沿至爆破片之间筒体净空的比例大于50％。
所述的单向阀的工作压力大于爆破片的爆破压力。
有益效果：由于采用了上述方案，使用的爆破剂为不燃、不爆、无毒材料，其运输、存储和使用非常安全，克服了雷管和炸药等传统爆破器材具有潜在危险的弊端；爆破过程中不产生高温产物，因此不会引起瓦斯爆炸；爆破振动小，爆破过程中不产生有毒气体；发热包制作简单，成本低；爆破装置使用简便，施工操作无特殊要求，可满足快速施工要求，提高爆破效率。爆破时，无火焰、温度低、振动小，达到了本发明的目的。
优点：煤矿非炸药爆破，消除传统炸药爆破方法存在的安全隐患，避免爆破事故
附图说明：
图1是本发明的干冰爆破装置结构图。
图2是本发明的装填干冰和发热包的结构图。
图3是本发明的溜煤眼的疏通爆破方法示意图。
图中：1-喷头；2-筒体；3-尾盖；4-单向阀；5-爆破片；6-密封垫；7-干冰；8-发热包；9-溜煤眼；10-堵塞层；11-爆破装置；12-水管；101、排气孔；301、进水孔。
具体实施方式
本发明包括爆破装置和爆破方法；所述的爆破装置由喷头1、筒体2、尾盖3和单向阀4组成，在筒体2的两端分别连接有喷头1和尾盖3，其中在喷头1上有排气孔101，在尾盖3上有进水孔，在筒体2与尾盖3之间有密封垫6，在筒体2和喷头1之间有爆破片5，尾盖3与单向阀4通过进水孔301连通。
所述的爆破方法，利用干冰在有限空间内受热升华产生高压气体作为爆破能量源，通过高压气体的快速释放来实施爆破，具体步骤以下：
(1)在煤层中钻凿炮孔；
(2)组装爆破装置并在装置内装填干冰和发热包；先在喷头和筒体之间放置爆破片，拧紧管螺纹把爆破片牢固地夹持在喷头和筒体之间；再由筒体上部向筒体内装填干冰及发热包；最后把尾盖安装在筒体上部，再把单向阀安装在尾盖上；
(3)连接水管及注水爆破。先将供水管与单向阀连接，然后把爆破装置放入炮孔；接通水源，通过水管向爆破装置内注水；注水后，筒体内的发热包遇水后迅速放热并引发干冰快速升华，使筒体内二氧化碳气体压力不断增加，当其压力超过爆破片的设计压力时，引起爆破片瞬间破裂，迫使二氧化碳气体通过喷头上排气孔迅速排出，对炮孔孔壁形成冲击和膨胀挤压，实现爆破。
所述的干冰形状为中空的管状。
所述的发热包中的发热剂是粉状CaCl2；发热包的包装材料是易溶纸。
所述的干冰和发热剂的质量比为1:0.5。
所述的干冰体积占尾盖进水孔下沿至爆破片之间筒体净空的比例大于50％。
所述的单向阀的工作压力大于爆破片的爆破压力。
下面结合附图对本发明的干冰爆破装置做一步描述：
实施例1：本发明所述的干冰爆破方法及装置，是利用干冰在有限空间内受热升华产生的高压气体作为爆破能量源，通过高压气体的快速释放来达到爆破目的。
如图1所示，本发明的干冰爆破装置由喷头1、筒体2、尾盖3和单向阀4组成。其中，喷头上1设有排气孔101，尾盖3上设进水孔301，喷头1与筒体2间设爆破片5，尾盖3与单向阀4通过进水孔301连通。尾盖3与筒体2之间用密封垫6密封。
下面结合附图2、3和实施例对本发明所述的干冰爆破方法做进一步详述：
直径1.2m、深25m的溜煤眼9发生堵塞，堵塞层10的高度为4.5m。采用本发明的爆破装置11进行清堵，具体方法如下：
(1)钻孔。如图3所示，先在溜煤眼中部钻一个通透的1号炮孔，使溜煤眼内的积水和稀煤沿炮孔流入溜煤眼底部。然后在1号炮孔右侧30mm钻深度为3.0m的2号炮孔，在1号炮孔左侧钻深度为1.5m的3号炮孔。1～3号炮孔直径均为50mm。
(2)组装爆破装置并在装置内装填干冰和发热包。包括下述步骤：
1)如图2所示，在喷头1和内径为32mm的筒体2之间放置一个爆破压力为20MPa的爆破片5，拧紧管螺纹把爆破片5牢固地夹持在喷头1和筒体2之间。
2)如图2所示，在筒体2内装填外径30mm、内径18mm的管状干冰7。干冰7重量为610g，其体积占尾盖3进水孔301下沿至爆破片5之间筒体净空的百分比为58％；然后在干冰7内部装入直径16mm的发热包8，发热包8采用易溶纸包装，发热包中的发热剂为CaCl2，其质量为干冰质量的50％，即305g。
3)如图2所示，装填干冰7和发热包8后，把尾盖3通过螺纹连接在筒体2上，采用密封垫6密封；再把工作压力为60MPa的单向阀4安装在尾盖3上。装配后，爆破装置11的外径为42mm，长度为1200mm。
(3)连接水管12及注水爆破。如图3所示，将水管12连接到爆破装置11的单向阀4上，再把三个爆破装置11放入各个炮孔。其中，1号炮孔中的爆破装置11通过水管12悬吊直接在孔内，并使其下端距离堵塞层10底面80cm左右；2号和3号炮孔中的爆破装置11放到孔底。然后，把1～3号炮孔中爆破装置11按2min的时间间隔顺序接通水源进行注水。遇水后，爆破装置11内的发热包8迅速放热并引发干冰7快速升华，使筒体2内二氧化碳气体压力不断增加，当其压力超过20MPa时，爆破片5瞬间破裂，迫使二氧化碳气体通过喷头1上排气孔101迅速排出，对炮孔孔壁形成冲击和膨胀挤压。由于1～3号炮孔是按顺序注水的，因此1号炮孔首先爆破，3号最后爆破。这样，在气体冲击和爆破振动作用下，堵塞层11自下而上产生破碎、松动和垮落，溜煤眼9成功解堵。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化和替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种干冰爆破装置，其特征是：该爆破装置由喷头、筒体、尾盖和单向阀组成，在筒体的两端分别连接有喷头和尾盖，其中在喷头上有排气孔，在尾盖上有进水孔，在筒体与尾盖之间有密封垫，在筒体和喷头之间有爆破片，尾盖与单向阀通过进水孔连通。
2.采用权利要求1所述的干冰爆破装置的方法，其特征是：所述的爆破方法，利用干冰在有限空间内受热升华产生高压气体作为爆破能量源，通过高压气体的快速释放来实施爆破，具体步骤以下：
（1）在煤层中钻凿炮孔；
（2）组装爆破装置并在装置内装填干冰和发热包；先在喷头和筒体之间放置爆破片，拧紧管螺纹把爆破片牢固地夹持在喷头和筒体之间；再由筒体上部向筒体内装填干冰及发热包；最后把尾盖安装在筒体上部，再把单向阀安装在尾盖上；
（3）连接水管及注水爆破；先将供水管与单向阀连接，然后把爆破装置放入炮孔；接通水源，通过水管向爆破装置内注水；注水后，筒体内的发热包遇水后迅速放热并引发干冰快速升华，使筒体内二氧化碳气体压力不断增加，当其压力超过爆破片的设计压力时，引起爆破片瞬间破裂，迫使二氧化碳气体通过喷头上排气孔迅速排出，对炮孔孔壁形成冲击和膨胀挤压，实现爆破。
3.根据权利要求2所述的干冰爆破方法，其特征是所述的干冰形状为中空的管状。
4.根据权利要求2所述的干冰爆破方法，其特征是：所述的发热包中的发热剂是粉状CaCl2；发热包的包装材料是易溶纸。
5.根据权利要求2所述的干冰爆破方法，其特征是：所述的干冰和发热剂的质量比为1:0.5。
6.根据权利要求2所述的干冰爆破方法，其特征是：所述的干冰体积占尾盖进水孔下沿至爆破片之间筒体净空的比例大于50%。
7.根据权利要求2所述的干冰爆破方法，其特征是：所述的单向阀的工作压力大于爆破片的爆破压力。
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