CN105547063B - 一种线性聚能光面爆破装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种线性聚能光面爆破装置，至少包括聚能标准节、对中连接套和沿径向张开的孔口固定装置，采用永久式单边扣或永久式环形扣的卡扣式连接结构进行连接。卡扣式连接结构实现了聚能爆破装置的快速安装；采用对中环结构，保证了聚能装置处于炮孔中心位置，减少了预裂方向的偏离；孔口固定装置实现了装置对准预裂方向后的快速固定。本发明为潜孔的预裂爆破与隧道的光面爆破作业提供一种能量集中、定向开裂、不耦合装药、方便安装的线性聚能光面爆破装置。为生产爆破器具的企业提供一种新产品，为进行预裂爆破工程作业的施工企业提供了一种简单实用、快速安装、方便运输的爆破器材，为推广和使用聚能光面爆破技术具备了良好条件。

Description

一种线性聚能光面爆破装置

技术领域

本发明属于爆破技术领域，特别是一种用于爆破岩石的器械。

背景技术

预裂与光面爆破方法广泛运用于露天阶梯开挖及地下巷道开挖工程中。目前广泛采用是多打孔、少装药的方法对岩石进行预裂爆破与光面爆破，这种方法在岩石整体性较好的火成岩地层中爆破效果较好，但在岩石整体性较差的沉积层中爆破效果较差。为此，近几十年来很多学者们对线性聚能爆破方法对岩石进行预裂爆破进行了多年的研究，取得了大量的研究成果，为线性聚能爆破方法的应用提供了坚实的理论及实践基础。近几年，在器材及应用方面也取得了不俗的成绩，以下是与本发明相近、并已公开的论文及专利的核心技术和存在的优缺点：

⑴2006年6月《火炸药学报》第29卷第3期P70～72，“双向聚能爆破其的研究与应用”的论文中公开了一种双向聚能切割器，其核心技术是采用金属聚能罩、以低爆速工业炸药为主装炸药，以两条高爆速炸药条带动主装炸药爆轰，利用聚能爆轰波和聚能装药的双重聚能效应产生的强烈气流或金属射流来切割岩石。实际工程实践证明，利用这种方法的半孔率比普通的预裂爆破要高35％以上，光面效果明显，对边坡保护的很好。

⑵中国专利号：ZL03234295.4公开了“一种预裂爆破专用器件”的实用新型专利，其核心技术是：①包括截面相同的大管，其管壁在圆周面上延伸，形成两个间隔180°的聚能穴，聚能穴的角度在35～55°之间；②还包括形状和大管相似、直径较小的小管；③还包括异径接管：由有锥度的空心管件两端分别联接一直管段组成，④还包括形状相同、分别用于扣合在小管和大管外端的上盖和下盖，二者底板中部开有导爆索孔。其缺点是：①由于其异径接管上没有聚能穴，无法形成完整的预裂面；②预裂爆破器件在孔内无法对中，其实际聚能射流的预裂面与设计预裂面偏离较大。

⑶中国专利号：ZL200710034494.5公开了“双聚能预裂与光面爆破综合技术施工工法及专用装置”的发明专利，其核心技术是：①它是将充满炸药的管壁上设有双V形聚能槽的多节聚能管标准节置入炮孔中，各聚能管标准节由联接套管联接，联接套管也设有V形聚能槽；②聚能管标准节上套设孔内对中环，使每一炮孔内上下各V形聚能槽的中心线在一个面上；③于炮孔孔口的聚能管标准节地面端部套设环壁上设有方位与V形聚能槽相同的两个V形对中槽的孔口对中环，使各V形聚能槽中心线于各炮孔内和炮孔间形成与爆破面对中重合的面。解决了如下问题：①用聚能管标准节与联接套管联接的方案，便于运输与安装，可用于浅孔、特别适用于深孔预裂及光面爆破；②在聚能管标准节上套设孔内对中环，使标准节中心与炮孔中心的偏差变小，解决了聚能射流的预裂面与设计预裂面偏离较大的问题。③在炮孔口设置固定装置的作用是将聚能管标准节的预裂方向与设计预裂方向保持一致。就其预裂爆破装置的具体结构而言存在如下缺陷：①该聚能管标准节与联接套管联接的方案，在轴向仅限制了径向转动，没有限制其轴向移动的结构，因而只能用于水平炮孔的预裂爆破，而在垂直炮孔内就存在聚能管标准节与联接套管脱离连接的可能；②该专利在炮孔口设置的固定装置不易安装、且预裂方向定位精度不高。

发明内容

本发明的目的就是要克服上述专利技术存在的缺陷，为潜孔的预裂爆破与巷道的光面爆破技术提供一种能量集中、定向开裂、不耦合装药、方便安装的线性聚能光面爆破装置。

为解决上述专利技术存在的问题，本发明提供了一种线性聚能光面爆破装置，至少包括一个内装炸药并带有V形聚能槽a的聚能标准节2，聚能标准节2的顶端设有一个沿径向张开的孔口固定装置1，采用卡扣式连接结构将孔口固定装置1连接起来，所述的卡扣式连接结构为永久式单边扣或永久式环形扣。

为了使聚能标准节2的中心与炮孔的中心重合，满足其对中要求，本发明在聚能标准节2的另一端还设有小于炮孔直径的对中连接套3，其连接结构采用永久式单边扣或永久式环形扣的卡扣式连接结构。

为了满足炮孔的孔深对线性聚能光面爆破装置长度的要求，本发明的聚能标准节2与对中连接套3按交替顺序增加。根据不同的孔深需要，聚能标准节2还应做成几种不同的长度，以备需要。

所述卡扣式连接结构为永久式单边扣，永久式单边扣为由导向斜面e、侧面f、逆止面g组成的内扣或外扣，导向斜面e与永久式单边扣所在的内表面或永久式单边扣所在的外表面的夹角为0°～45°，侧面f与永久式单边扣所在的内表面或永久式单边扣外表面的夹角为45°～90°，逆止面g与永久式单边扣所在的内表面或单边扣所在的外表面的夹角为45°～90°。

所述卡扣式连接结构为永久式环形扣，永久式环形扣为由导向斜面e、逆止面g组成的环形内扣h或环形外扣r，其中导向斜面e与环形内扣h所在的内表面或环形外扣r所在的外表面的夹角为0°～45°，逆止面g与环形内扣h所在的内表面或环形外扣r所在的外表面的夹角为45°～90°，在对中连接套3或孔口固定装置1上还设有与聚能标准节2上V型聚能槽的位置和形状相配合的限位凸起s。

对中连接套3上对中环b的外径小于炮孔尺寸0～5mm。

孔口固定装置1或对中连接套3套在聚能标准节2的外表面，孔口固定装置1或对中连接套3为凸出表面的内扣，聚能标准节2为凹进表面的外扣。

孔口固定装置1由连接杆11、膨胀圈12、螺母13组成，膨胀圈12上有一与连接杆11相互配合的圆锥面，膨胀圈12是内圆锥面，连接杆11是外圆锥面，膨胀圈12沿轴线一剖为二或沿沿轴线一边剖开。

连接杆11上的外圆锥面和膨胀圈12上的内圆锥面，其边线与轴线的夹角为0～45°。

膨胀圈12的外径与炮孔设计直径差值在-5mm到15mm之间。

由上述技术方案可知，本发明由有一个沿径向张开的固定装置1、至少一个内装炸药并带有V形聚能槽a的聚能标准节2、小于炮孔直径的对中连接套3构成(见图1)。本发明的结构方案与作用是：

①采用卡扣式连接结构将孔口固定装置1、聚能标准节2、对中连接套3连接起来(见图2)。其卡扣式连接结构为永久式单边扣(见图3)或永久式环形扣(见图4)；无论是永久式单边扣还是永久式环形扣其共同特征是：都具有内扣或外扣，内扣或外扣至少包括在结合时沿轴向起导向作用、便于扣合的导向斜面e和起反向限位作用的逆止面g。其不同之处是永久式单边扣的内扣或外扣沿周向间隔分布于所在的内表面或外表面上，还具有起周向限位作用的侧面f；而永久式环形扣的内扣或外扣沿周向是连续的，其限制周向回转的结构是在对中连接套3或孔口固定装置1上设有与聚能标准节2上V型聚能槽a的位置和形状相配合的限位凸起s，以保证通过中连接套3连接在一起的聚能标准节2上聚能槽a的方向的一致性。解决了轴向与径向各部件间的连接、相互固定、孔口固定的问题，为现场安装提供了方便。

②根据炮孔深度的需要，本发明的孔口固定装置1后面的聚能标准节2和对中连接套3按交替顺序连接到与炮孔深度相近的长度(见图1)。解决了线性聚能光面爆破装置可根据炮孔深度的不同方便地增减长度的问题。

③对中连接套3上有小于炮孔尺寸0～5mm的对中环b，因而具有连接聚能标准节2和在炮孔内对中两项功能(见1、图2、图5)。由于对中连接套3的外表面上有对中环b，可以使聚能标准节2中心处于炮孔的中心位置，解决了聚能标准节2连接和在炮孔中的对中问题，保证了实际预裂方向与设计预裂方向一致，还可以使预裂爆破和偶合爆破效果达致最佳。

④在炮孔孔口处，采用具有沿径向张开的孔口固定装置1(见图6)，其孔口固定装置1由带有螺纹u的连接杆11、膨胀圈12、螺母13组成；膨胀圈12或连接杆11上都有相互配合的圆锥面，膨胀圈12是内圆锥面，连接杆11是外圆锥面；当旋转螺母13时，膨胀圈12的内圆锥面沿连接杆11的外圆锥面左移，由于膨胀圈12沿轴线一剖为二或沿沿轴线一边剖开，膨胀圈12左移的同时沿径向张开，使其紧紧地固定在炮口内，解决了按预裂方向固定的问题。

本发明采用了线性聚能爆破装药技术，可使主要爆破能量用于预裂方向，减少了其他方向对岩石的破坏；采用永久式单边扣或永久式环形扣的卡扣式连接结构，实现聚能光面爆破装置在爆破现场的快速安装；采用对中环结构，保证了聚能装置处于炮孔中心位置，减少了预裂方向的偏离；采用具有张开性能的孔口固定装置，在炮孔中可使聚能光面爆破装置对准预裂方向后实现快速固定。本发明为潜孔的预裂爆破与隧道的光面爆破作业提供一种能量集中、定向开裂、不耦合装药、方便安装的线性聚能光面爆破装置；为生产爆破器具的企业提供新产品，为露天预裂爆破与隧道光面爆破工程的施工企业提供了一种简单实用、快速安装、方便运输的爆破器材，为推广和使用聚能光面爆破技术进行爆破作业具备了良好的条件。

附图说明

图1为带有两个聚能标准节组的线性聚能光面爆破装置组合图。

图2为图1的拆开图。

图3为永久式单边扣的结构图。

图4为永久式环形扣的安装图。

图5为对中连接套结构图。

图6为孔口固定装置结构图。

图7为膨胀圈沿轴线一剖为二结构图。

图8为膨胀圈沿轴线沿一边剖开结构图。

其中，1—孔口固定装置，2—聚能标准节，3—对中连接套，11—连接杆，12—膨胀圈；13—螺母，a—聚能槽，b—对中环，c—内扣，d—外扣，e—导向斜面，f—侧面，g—逆止面，h—环形内扣，k—扳手卡位，r—环形外扣，s—限位凸起，t—圆锥面，u—螺纹，v—导爆索孔。

具体实施方式：

下面结合附图和实施例对本发明进行详细具体说明，本发明的内容不局限于以下实施例。

本发明提供的线性聚能光面爆破装置，其结构如图1和图2所示，至少包括内装炸药并带有V形聚能槽的聚能标准节2和对中连接套3，聚能标准节的顶端设有孔口固定装置1，采用卡扣式连接结构将孔口固定装置1、对中连接套3、聚能标准节2连接起来；本发明的聚能标准节2与孔口固定装置1或对中连接套3的连接方式必须满足相互固定在一起的要求，本着结构简单、快速安装、费用低廉的原则来确定连接方式；卡扣式连接结构则完全符合这些要求，所述卡扣式连接结构为永久式单边扣或永久式环形扣。其具体实施方案如下：

1.聚能标准节2与孔口固定装置1或对中连接套3卡扣式连接的具体实施方案：(a)永久式单边扣实施方案：

为了使聚能标准节2的内腔能够方便地装满炸药，本发明采用孔口固定装置1或对中连接套3套在聚能标准节2的外侧，其卡扣式连接结构采用永久式单边扣设计方案(见图3)，用于限制两连接件的轴向移动及相互转动；其永久式单边扣方案的具体结构特征是：由起导入作用的导向斜面e、防止回转的侧面f、防止轴向移动的逆止面g组成的内扣c或外扣d，其中：导向斜面e与单边扣所在的内表面或单边扣所在的外表面的夹角为0°～45°，侧面f与单边扣所在的内表面或单边扣所在的外表面的夹角为45°～90°，逆止面g与单边扣所在的内表面或单边扣所在的外表面的夹角为45°～90°；根据需要做成凸出表面的内扣(或外扣)或凹进表面的外扣(或内扣)。

当孔口固定装置1或对中连接套3套在聚能标准节2在外边时，由两个方案可供选择：一是孔口固定装置1或对中连接套3为凸出表面的内扣，聚能标准节2为凹进表面的外扣；二是孔口固定装置1或对中连接套3为凹进表面的内扣，聚能标准节2为凸出表面的外扣；其中第一种方案聚能标准节2的结构及制造最为简单，故为优选方案。

(b)永久式环形扣实施方案：

为了满足潜孔、大孔径、重量较大的要求，本发明采用孔口固定装置1或对中连接套3套在聚能标准节2的外侧，其卡扣式连接结构采用永久式环形扣的设计方案(见图4)用于限制两连接件的轴向移动，还在连接套3或孔口固定装置1上V型聚能槽的位置和形状相配合的止转块s，与聚能标准节2上的聚能槽相配合，用于限制两连接件的相互回转，保证两聚能槽预裂方向的一致性。其永久式环形扣方案的具体结构特征是：由起导入作用的导向斜面e、防止轴向移动的逆止面g组成的环形内扣h或环形外扣r；其中：导向斜面e与环形内扣h所在的内表面或环形外扣r所在的外表面的夹角为0°～45°，逆止面g与环形内扣h所在的内表面或环形外扣r所在的外表面的夹角为45°～90°；根据需要分别做成凸出表面的内扣(或外扣)或凹进表面的外扣(或内扣)；在中连接套3或孔口固定装置1上还有与聚能标准节2上V型聚能槽的位置和形状相配合的限位凸起s。

当孔口固定装置1或对中连接套3套在聚能标准节2在外边时，永久式环形扣所采用的方案是：孔口固定装置1或对中连接套3为凸出表面的内扣，聚能标准节2为凹进表面的外扣。

2.对中连接套3的实施方案：

本发明的对中连接套3必须具备连接聚能标准节2和在炮孔内对中的两项功能；因此，对中连接套3的特征是：一是具有连接聚能标准节2的永久式单边扣或永久式环形扣，根据需要做成凸出表面的内扣(或外扣)或凹进表面的外扣(或内扣)，本发明的最优方案为：凸出表面的内扣；二是对中连接套3对中连接套3上对中环b的外径小于炮孔尺寸0～5mm(见图5)。

3.线性聚能光面爆破装置在炮孔内按预裂方向固定(即孔口固定装置1)的实施方案：

本发明的孔口固定装置1与聚能标准节2必须满足相互固定在一起的要求，同时还要满足按预裂方向固定在孔口的要求；

对于固定在一起的要求，本发明在孔口固定装置1的连接杆11上有与连接聚能标准节2固定在一起的永久式单边扣或永久式环形扣，根据需要做成凸出表面的内扣(或外扣)或凹进表面的外扣(或内扣)，本发明的最优方案为：凸出表面的内扣；

对于按预裂方向固定在孔口的要求，本发明是依据本发明在炮孔内按预裂方向固定的特点，借鉴机械上固定轴用的弹性环的原理基础上加以改造完成的；本发明的孔口固定装置1由连接杆11、膨胀圈12、螺母13组成(见图6)，连接杆11中心沿轴向开设导爆索孔v，其核心是：膨胀圈12上有一与连接杆11相互配合的圆锥面，其膨胀圈12是内圆锥面，连接杆11是外圆锥面，膨胀圈12沿轴线一剖为二(见图7)或沿沿轴线一边剖开(见图8)；在使用时，先将导爆索穿过连接杆11上的导爆索孔v，再将导爆管插入聚能标准节2内，并组装成线性聚能光面爆破装置，再将将线性聚能光面爆破装置放入炮孔中，在孔口将膨胀圈12放到连接杆11是外圆锥面上，将V形聚能槽a对准预裂方向后拧紧螺母13，螺母13推着膨胀圈12沿圆锥面t移动，同时膨胀圈12沿径向张开，拧紧螺母13后完成了线性聚能光面爆破装置的安装固定任务。

为了顺利地完成安装固定任务，连接杆11上的外圆锥面或膨胀圈12上的内圆锥面，其边线与轴线的夹角为0～45°；

由于炮孔孔口的不规整，一般实际钻孔尺寸比设计尺寸大。为了能够固定线性聚能光面爆破装置，本发明的膨胀圈12的外径与炮孔设计直径差值在-5mm到15mm之间。实际使用时，可制作膨胀圈12的外径做成比炮孔直径大0或5mm或10mm三种尺寸规格，根据实际炮孔直径选择使用。

本发明提供的线性聚能光面爆破装置的使用步骤为：

(1)先将导爆索穿过连接杆11上的导爆索孔v，然后将连接杆11、聚能标准节2、中连接套3按“连接杆11——聚能标准节2——对中连接套3——聚能标准节2——对中连接套3……”的顺序连接组合成适合炮孔安装深度的线性聚能光面爆破装置，导爆索穿过连接杆11上的导爆索孔v后，经聚能槽a送到需要引爆聚能标准节2内插入导爆管。

(2)将连接起来的聚能光面爆破装置放入炮孔中，调整V型聚能槽a对准预裂方向后，在孔口将膨胀圈12放到连接杆11上的外圆锥面上，将螺母13旋转套在连接杆11的螺纹u上，用一个扳手夹在连接杆11上的扳手卡位k上，用另一扳手拧紧螺母13，螺母13推着膨胀圈12沿圆锥面t移动，同时膨胀圈12沿径向张开，拧紧螺母13，用封泥将孔口和导爆索孔v封死，这样就完成了一个线性聚能光面爆破装置的安装固定任务。

(3)将一次预裂爆破的所有炮孔内的聚能光面爆破装置全部安装完毕后一起起爆，就完成了预裂或光面爆破任务。

Claims (9)

1.一种线性聚能光面爆破装置，至少包括一个内装炸药并带有V形聚能槽(a)的聚能标准节(2)，聚能标准节(2)的顶端设有一个孔口固定装置(1)，采用卡扣式连接结构将孔口固定装置(1)连接起来，所述的卡扣式连接结构为永久式单边扣或永久式环形扣，其特征是：孔口固定装置(1)沿径向张开，孔口固定装置(1)由连接杆(11)、膨胀圈(12)、螺母(13)组成，膨胀圈(12)上有一与连接杆(11)相互配合的圆锥面，膨胀圈(12)是内圆锥面，连接杆(11)是外圆锥面，膨胀圈(12)沿轴线一剖为二或沿轴线一边剖开，连接杆(11)上设有扳手卡位(k) 和螺纹(u) 。

2.由权利要求1所述的一种线性聚能光面爆破装置，其特征是：在聚能标准节(2)的另一端还设有小于炮孔直径的对中连接套(3)，其连接结构采用永久式单边扣或永久式环形扣的卡扣式连接结构。

3.由权利要求2所述的一种线性聚能光面爆破装置，其特征是：聚能标准节(2)和对中连接套(3)按交替顺序增加。

4.由权利要求2所述的一种线性聚能光面爆破装置，其特征是：所述卡扣式连接结构为永久式单边扣，永久式单边扣为由导向斜面(e)、侧面(f)、逆止面(g)组成的内扣或外扣，导向斜面(e)与永久式单边扣所在的内表面或永久式单边扣所在的外表面的夹角为0°～45°，侧面(f)与永久式单边扣所在的内表面或永久式单边扣外表面的夹角为45°～90°，逆止面(g)与永久式单边扣所在的内表面或单边扣所在的外表面的夹角为45°～90°。

5.由权利要求2所述的一种线性聚能光面爆破装置，其特征是：所述卡扣式连接结构为永久式环形扣，永久式环形扣为由导向斜面(e)、逆止面(g)组成的环形内扣(h)或环形外扣(r)，其中导向斜面(e)与环形内扣(h)所在的内表面或环形外扣(r)所在的外表面的夹角为0°～45°，逆止面(g)与环形内扣(h)所在的内表面或环形外扣(r)所在的外表面的夹角为45°～90°，在对中连接套(3)或孔口固定装置(1)上还设有与聚能标准节(2)上V型聚能槽的位置和形状相配合的限位凸起(s)。

6.由权利要求2或3所述的一种线性聚能光面爆破装置，其特征是：对中连接套(3)上对中环(b)的外径小于炮孔尺寸0～5mm。

7.由权利要求4或5所述的一种线性聚能光面爆破装置，其特征是：孔口固定装置(1)或对中连接套(3)套于聚能标准节(2)的外表面，孔口固定装置(1)或对中连接套(3)为凸出表面的内扣，聚能标准节(2)为凹进表面的外扣。

8.由权利要求7所述的一种线性聚能光面爆破装置，其特征是：连接杆(11)上的外圆锥面和膨胀圈(12)上的内圆锥面，其边线与轴线的夹角为0～45°。

9.由权利要求8所述的一种线性聚能光面爆破装置，其特征是：膨胀圈(12)的外径与炮孔设计直径差值在-5mm到15mm之间。