CN105758262B - 一种自适应型耐温吸热护筒炸药及其制造方法和装药方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自适应型耐温吸热护筒炸药及其制造方法和装药方法，其中，一种自适应型耐温吸热护筒炸药，包括柔性隔热护筒、水凝胶以及炸药卷，炸药卷置于柔性隔热护筒中，所述水凝胶填充于炸药卷与柔性隔热护筒之间且填充高度高出于炸药卷顶部，柔性隔热护筒两端筒口闭合，柔性隔热护筒上部开设有自适应通孔。本发明在柔性隔热护筒中不耦地合填装炸药卷，并在间隙间填充水凝胶，从而实现外层先隔热，内层再吸热的耐热防护机理，避免其内部装填的炸药卷受热发生提早爆炸的事故。

Description

一种自适应型耐温吸热护筒炸药及其制造方法和装药方法

技术领域

本发明涉及高温爆破领域，具体涉及一种自适应型耐温吸热护筒炸药及其制造方法和装药方法。

背景技术

煤层露头火灾是指在自然环境下未开采的煤炭因氧化聚热沿煤层露头引发的燃烧现象，煤层自燃不断向深部发展所形成的大面积煤田火灾，是人类面临的重大自然灾害之一。煤田自燃在中国、印度、美国、俄罗斯、澳大利亚以及中亚等地区普遍存在，我国西北、华北和东北地区蕴藏着占全国煤炭储量80％以上，年产量占全国60-70％，煤炭大多燃点很低，加上干旱少雨，在季风和烈日照射的综合作用下，极易发生煤田火灾。根据调查，我国北方煤田自燃火区有56处，累计燃烧面积720km²，正在燃烧的火区面积17.20km²，已烧失的煤炭为42.2亿吨，每年直接损失煤炭2000万吨，主要集中在北纬35°-45°，由西向东逐渐减弱，其中以新疆、宁夏和内蒙古西部的煤层自燃火灾最为严重。

煤层自燃不仅直接烧掉了宝贵的煤炭资源，而且还破坏了煤层的赋存条件，危及煤矿的安全生产，使得大量煤炭资源难以开采而间接损失，并引发一系列的生态环境效应。在进行自燃煤层的露天开采或者地质灾害治理时，无论是采取先灭火后爆破还是先高温炮孔暂时降温后爆破的方法，由于地下火区的隐蔽性和地质环境的复杂性，将火区矿山治理到自然的原始状态是很困难的。因此，在煤炭自燃矿山开采和地质灾害环境治理时，均不可避免地遇到高温深孔台阶爆破进行高温岩石的爆破破碎施工。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种自适应型耐温吸热护筒炸药。

本发明的另一目的是：提供一种自适应型耐温吸热护筒炸药的制造方法。

本发明的再一目的是：提供一种自适应型耐温吸热护筒炸药的装药方法。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种自适应型耐温吸热护筒炸药，包括柔性隔热护筒、水凝胶以及炸药卷，炸药卷置于柔性隔热护筒中，所述水凝胶填充于炸药卷与柔性隔热护筒之间且填充高度高出于炸药卷顶部，柔性隔热护筒两端筒口闭合，柔性隔热护筒上部开设有自适应通孔。

优选的，所述柔性隔热护筒包括耐高温编织物外层以及内衬，内衬设置在耐高温编织物外层内侧面上。

优选的，填充高度高出于炸药卷顶部的水凝胶形成自适应层，自适应通孔为多个，多个自适应通孔分别开设在包裹自适应层部分的柔性隔热护筒顶壁面和侧壁面上。

优选的，所述炸药卷为两个以上，所述水凝胶还填充于相邻的两炸药卷之间，所述炸药卷呈竖向排列。

一种自适应型耐温吸热护筒炸药的制造方法，将柔性隔热护筒底部闭合起来，然后，将炸药卷置于柔性隔热护筒中，将配制好的液态的水凝胶灌入柔性隔热护筒并使液态的水凝胶填充于炸药卷与柔性隔热护筒之间且填充高度高出于炸药卷顶部，液态的水凝胶凝固，闭合柔性隔热护筒上部筒口，最后在柔性隔热护筒上部开设自适应通孔。

优选的，将两个以上的炸药卷分别竖向且不耦合地填装于柔性隔热护筒中，将配制好的液态的水凝胶灌入柔性隔热护筒并使液态的水凝胶还填充于相邻的两炸药卷之间。

优选的，填充高度高出于炸药卷顶部的水凝胶形成自适应层，在包裹自适应层部分的柔性隔热护筒顶壁面和侧壁面上开设多个自适应通孔。

一种自适应型耐温吸热护筒炸药的装药方法，首先在炮孔底部放置耐温隔热缓冲垫，然后，依次逐一将自适应型耐温吸热护筒炸药投入炮孔中；

自适应型耐温吸热护筒炸药之间进行自适应调节：当自适应型耐温吸热护筒炸药进入炮孔后，固态水凝胶受热变成液态的水凝胶，而当上下两个自适应型耐温吸热护筒炸药接触时，先是两者的冲击作用，使位于下方的自适应型耐温吸热护筒炸药上部的水凝胶从自适应通孔中挤出，填充于炮孔壁与自适应型耐温吸热护筒炸药外壁之间吸收炮孔壁的热量，由于液态的水凝胶具有一定的粘度，因此借助于自适应通孔流出水凝胶的过程，实现了缓冲的作用；

上下两个自适应型耐温吸热护筒炸药首次冲击以后，在装药的过程中，两个自适应型耐温吸热护筒炸药之间还存在静压力，通过静压力可以将多余的水凝胶进一步挤出柔性隔热护筒，从而使自适应型耐温吸热护筒炸药的水凝胶高度与装填炸药卷的高度相同或相接近，从而确保上下两个自适应型耐温吸热护筒炸药的炸药卷之间的距离小于炸药卷的殉爆距离，确保相邻两个自适应型耐温吸热护筒炸药之间稳定传爆；

而在上述静压力作用下，从开设在柔性隔热护筒上部侧壁面上的自适应通孔挤出的水凝胶已填充于炮孔壁与自适应型耐温吸热护筒炸药外壁之间吸收炮孔壁的热量，此外，开设在柔性隔热护筒上部靠近装药水平的自适应通孔还有泄压作用，此时作为泄压孔使用，避免炸药卷在炮孔壁的加热下在柔性隔热护筒内部形成超过一个大气压的压力，从而导致炸药卷遭受超过常压下水的沸点温度；

自适应型耐温吸热护筒炸药之间自适应调节完成后连接起爆系统；

最后将炮孔堵塞，起爆。

优选的，最后投入炮孔中的自适应型耐温吸热护筒炸药在进行炮孔堵塞时，顶部受到堵塞物的压力后进行自适应调节。

优选的，所述耐温隔热缓冲垫为填装有水凝胶的柔性护筒且柔性护筒上开设有通孔，当耐温隔热缓冲垫放置到炮孔中时，水凝胶流出，使炮孔底部分布水凝胶。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

1、本发明在柔性隔热护筒中不耦地合填装炸药卷，并在间隙间填充水凝胶，从而实现外层先隔热，内层再吸热的耐热防护机理，避免其内部装填的炸药卷受热发生提早爆炸的事故。

2、在柔性隔热护筒的上部，即包裹自适应层部分的柔性隔热护筒，在侧壁和顶部开设自适应通孔，在向爆破炮孔中填装自适应型耐温吸热护筒炸药时，自适应型耐温吸热护筒炸药之间的相互冲击和挤压，让具有粘性的水凝胶从自适应通孔中喷射或挤出填充于自适应型耐温吸热护筒炸药与炮孔壁之间的间隙，从而保证上下两个自适应型耐温吸热护筒炸药内填装的炸药间隔小于其殉爆距离，既确保自适应型耐温吸热护筒炸药之间的稳定传爆，同时又进一步提升了自适应型耐温吸热护筒炸药的耐温隔热性能和进一步改善了自适应型耐温吸热护筒炸药的外围高温环境，体现了其自适应性特征性。

3、本发明的自适应型耐温吸热护筒炸药还具有自动泄压作用，避免炸药卷在炮孔壁的加热下，在护筒内部形成超过一个大气压的压力，从而导致炸药卷遭受超过常压下水的沸点温度，实现了自适应型耐温吸热护筒炸药内的最高温度自动控制。

4、本发明可通过订制化和标准化工艺制造，减低制造成本、提高施工效率，本发明内部填充水凝胶，水凝胶与水相比粘性大且不流淌，因此，柔性隔热护筒即使被划破也不流淌出，亦不会从自适应通孔中流淌出，其含水率高，比热容高，温升的过程中吸收大量的热量，同时在高温作用下水分释放缓慢并吸收热量，故本发明的自适应型耐温吸热护筒炸药和自适应型耐温吸热护筒炸药的装药方法具有施工操作方便、成本低廉、安全、可靠性高且耐温隔热能力持久的优点。

5、本发明解决了高温爆破中炸药卷耐热防护需要厚度和传爆稳定需要炸药卷间距小之间的矛盾，将矛盾的两方面实现了自适应匹配。

6、本发明的耐温吸热属性还体现在所填充的水凝胶的物理性质，其比热容大，与水接近，但传热机理主要通过热传导而非液态水的热对流，热传导效率远远低于水，因此，隔热效果好，而且水凝胶的吸热蒸发失水过程是一个缓慢的渐变过程，水分不易流失或者被干燥岩石吸收，其耐温隔热属性好且能够持久吸热。

7、本发明的耐温吸热属性还体现在自适应调节过程中，自适应型耐温吸热护筒炸药上部的水凝胶从自适应通孔中流出，填充于炮孔壁与自适应型耐温吸热护筒炸药外壁之间，进一步对自适应型耐温吸热护筒炸药进行隔热和吸热防护。

附图说明

图1是本发明的自适应型耐温吸热护筒炸药的结构示意图。

图2是本发明隔热降温机理图。

图3是两个自适应型耐温吸热护筒炸药投入到炮孔中的示意图。

图4是图3中两个自适应型耐温吸热护筒炸药进行自适应调节后的示意图。

图5是本发明的自适应型耐温吸热护筒炸药的制造方法的流程图。

图6是本发明的自适应型耐温吸热护筒炸药的装药方法的流程图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例一：

一种自适应型耐温吸热护筒炸药，包括柔性隔热护筒1、水凝胶2以及炸药卷3，炸药卷置于柔性隔热护筒中，所述水凝胶填充于炸药卷与柔性隔热护筒之间且填充高度高出于炸药卷顶部，柔性隔热护筒两端筒口闭合，柔性隔热护筒上部开设有自适应通孔6。

优选的，所述柔性隔热护筒包括耐高温编织物外层4以及内衬5，内衬设置在耐高温编织物外层内侧面上。

优选的，所述内衬为PVC层或橡胶层。

优选的，填充高度高出于炸药卷顶部的水凝胶形成自适应层，自适应通孔为多个，多个自适应通孔分别均匀开设在包裹自适应层部分的柔性隔热护筒顶壁面和侧壁面上。

优选的，所述炸药卷为两个以上，四个以下，以便减少自适应型耐温吸热护筒炸药加工工作量，所述水凝胶还填充于相邻的两炸药卷之间，所述炸药卷竖向排列。

本发明的工作过程及工作原理：本发明由三层结构组成，由外到内依次为耐高温编织物外层、内衬以及水凝胶，其中耐高温编织物外层由耐温隔热纤维材料编织而成，呈柔性，形状呈筒状，具有较大的侧向约束强度，约束柔性隔热护筒装药后的径向膨胀；内衬为薄层PVC层或橡胶层，内衬能防止耐高温编织物外层在施工环境下纵横网格的变形，同时构造施工准备阶段的盛水环境，水凝胶在刚配制时，未固结所以具有流动性。柔性隔热护筒传热路径为炮孔壁7的热量首先由耐高温编织物外层进行隔热阻挡，剩余热量通过内部水凝胶时，水凝胶首先在其温升过程中大量吸热，再在高温下缓慢释放，固结水变为游离水，从而进一步吸收热量降温，确保柔性隔热护筒内部的炸药卷免受高温作用。

实施例二：

一种自适应型耐温吸热护筒炸药的制造方法，将柔性隔热护筒底部闭合起来，然后，将炸药卷置于柔性隔热护筒中，将配制好的液态的水凝胶灌入柔性隔热护筒并使液态的水凝胶填充于炸药卷与柔性隔热护筒之间且填充高度高出于炸药卷顶部，液态的水凝胶凝固，闭合柔性隔热护筒上部筒口，最后在柔性隔热护筒上部开设自适应通孔。

优选的，将两个以上的炸药卷分别竖向且不耦合地填装于柔性隔热护筒中，将配制好的液态的水凝胶灌入柔性隔热护筒，液态的水凝胶迅速填充于相邻的两炸药卷之间的间隙内，然后逐渐凝固。

优选的，填充高度高出于炸药卷顶部的水凝胶形成自适应层，在包裹自适应层部分的柔性隔热护筒顶壁面和侧壁面上均匀开设多个自适应通孔。

实施例三：

一种自适应型耐温吸热护筒炸药的制造方法：包括以下步骤：

1、定制柔性隔热护筒：柔性隔热护筒的筒壁外层由耐温隔热纤维编织而成，内层为PVC或者橡胶内衬，呈直筒状，柔性隔热护筒的筒壁外径略小于炮孔直径，内径略大于炸药卷直径。

2、剪裁柔性隔热护筒：柔性隔热护筒筒壁剪裁的长度为底部绑扎所需长度加2-3个炸药卷高度加上部开孔部分长度加顶部绑扎所需长度；

3、柔性隔热护筒底部绑扎：底部绑扎，形成口袋状；

4、装填炸药卷：按照柔性隔热护筒的长度不同，按设计装入2个或者3个炸药卷；

5、配制水凝胶灌入柔性隔热护筒：按照一定的比例，将超强吸水剂倒入桶中，搅拌均匀，在水凝胶未凝固时灌入柔性隔热护筒，使其填充柔性隔热护筒与炸药卷之间的间隙，同时超出顶部的炸药卷一定的高度；

6、柔性隔热护筒顶部绑扎：上部绑扎，水凝胶逐渐固结，柔性隔热护筒、炸药与水凝胶形成整体，呈两端封闭的柱状；

7、柔性隔热护筒上部开设自适应通孔：柔性隔热护筒运到爆破现场并定量排放到炮孔口，用专用设备在柔性隔热护筒上部开自适应通孔，此时柔性隔热护筒内部的水凝胶已经凝固，不会从自适应通孔中流出；

具体的，柔性隔热护筒内部填装的水凝胶固结以后，在包裹自适应层部分的柔性隔热护筒顶壁面和侧壁面分别开设自适应通孔。

实施例四：

一种自适应型耐温吸热护筒炸药的装药方法，首先在炮孔底部放置耐温隔热缓冲垫，所述耐温隔热缓冲垫为填装有水凝胶的柔性护筒且柔性护筒上开设有通孔，当耐温隔热缓冲垫放置到炮孔中时，水凝胶流出，使炮孔底部分布水凝胶，依次逐一将自适应型耐温吸热护筒炸药投入炮孔中；

自适应型耐温吸热护筒炸药之间进行自适应调节：当自适应型耐温吸热护筒炸药进入炮孔后，固态水凝胶受热变成液态的水凝胶，而当上下两个自适应型耐温吸热护筒炸药接触时，先是两者的冲击作用，使位于下方的自适应型耐温吸热护筒炸药上部的水凝胶从自适应通孔中流出，填充于炮孔壁与自适应型耐温吸热护筒炸药外壁之间吸收炮孔壁的热量，提升了自适应型耐温吸热护筒炸药的耐温性能，由于液态的水凝胶具有一定的粘度，因此借助于自适应通孔流出水凝胶的过程，实现了缓冲的作用，避免自适应型耐温吸热护筒炸药之间的冲击导致柔性隔热护筒破裂以及内部炸药卷受冲击使炸药卷径向变形将炸药卷水平以下的水凝胶挤出柔性隔热护筒削弱柔性隔热护筒的耐温能力；

上下两个自适应型耐温吸热护筒炸药首次冲击以后，在装药的过程中，两个自适应型耐温吸热护筒炸药之间还存在静压力，通过静压力可以将多余的水凝胶进一步挤出柔性隔热护筒，从而使自适应型耐温吸热护筒炸药的水凝胶高度与装填炸药卷的高度相同或相接近，从而确保上下两个自适应型耐温吸热护筒炸药的炸药卷之间的距离小于炸药卷的殉爆距离，确保相邻两个自适应型耐温吸热护筒炸药之间稳定传爆；

而在上述静压力作用下，从开设在柔性隔热护筒侧壁面的自适应通孔挤出的水凝胶已填充于炮孔壁与自适应型耐温吸热护筒炸药外壁之间吸收炮孔壁的热量，提升自适应型耐温吸热护筒炸药的耐温性能，此外，开设在柔性隔热护筒上部靠近装药水平的自适应通孔还有泄压作用，此时作为泄压孔使用，避免炸药卷在炮孔壁的加热下在柔性隔热护筒内部形成超过一个大气压的压力，从而导致炸药卷遭受超过常压下水的沸点温度；

优选的，最后投入炮孔中的自适应型耐温吸热护筒炸药在进行炮孔堵塞时，顶部受到堵塞物的压力后进行自适应调节。

自适应型耐温吸热护筒炸药之间自适应调节完成后连接起爆系统；将炮孔堵塞，安全撤离后即可迅速起爆。

实施例五：

一种自适应型耐温吸热护筒炸药的装药方法：包括以下步骤：

1、炮孔底部填装耐温隔热缓冲垫：在炮孔底部填装耐温隔热缓冲垫，从而对炮孔底部进行隔热和缓冲处理，防止自适应型耐温吸热护筒炸药被冲击胀裂；

2、依次填装自适应型耐温吸热护筒炸药：将自适应型耐温吸热护筒炸药依次填装入炮孔，爆破安全警戒完毕，按照设计药量，依次快速向炮孔中填装自适应型耐温吸热护筒炸药；

3、自适应调节：依次填装第二、第三个自适应型耐温吸热护筒炸药，上下两个自适应型耐温吸热护筒炸药自适应调节炸药卷间距离，确保炸药卷稳定传爆；

4、连接起爆系统：设计药量的最后一个自适应型耐温吸热护筒炸药用耐热防护导爆索引出到炮孔口，接入预先铺设好的地表起爆网路系统；

5、快速堵塞并起爆：快速将炮孔堵塞，装药人员迅速撤离并起爆，起爆后进行安全检查。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自适应型耐温吸热护筒炸药，其特征在于：包括柔性隔热护筒、水凝胶以及炸药卷，炸药卷置于柔性隔热护筒中，所述水凝胶填充于炸药卷与柔性隔热护筒之间且填充高度高出于炸药卷顶部，柔性隔热护筒两端筒口闭合，柔性隔热护筒上部开设有自适应通孔。

2.根据权利要求1所述的自适应型耐温吸热护筒炸药，其特征在于：所述柔性隔热护筒包括耐高温编织物外层以及内衬，内衬设置在耐高温编织物外层内侧面上。

3.根据权利要求1所述的自适应型耐温吸热护筒炸药，其特征在于：填充高度高出于炸药卷顶部的水凝胶形成自适应层，自适应通孔为多个，多个自适应通孔分别开设在包裹自适应层部分的柔性隔热护筒顶壁面和侧壁面上。

4.根据权利要求1所述的自适应型耐温吸热护筒炸药，其特征在于：所述炸药卷为两个以上，所述水凝胶还填充于相邻的两炸药卷之间，所述炸药卷呈竖向排列。

5.一种自适应型耐温吸热护筒炸药的制造方法，其特征在于：将柔性隔热护筒底部闭合起来，然后，将炸药卷置于柔性隔热护筒中，将配制好的液态的水凝胶灌入柔性隔热护筒并使液态的水凝胶填充于炸药卷与柔性隔热护筒之间且填充高度高出于炸药卷顶部，液态的水凝胶凝固，闭合柔性隔热护筒上部筒口，最后在柔性隔热护筒上部开设自适应通孔。

6.根据权利要求5所述的自适应型耐温吸热护筒炸药的制造方法，其特征在于：将两个以上的炸药卷分别竖向且不耦合地填装于柔性隔热护筒中，将配制好的液态的水凝胶灌入柔性隔热护筒并使液态的水凝胶还填充于相邻的两炸药卷之间。

7.根据权利要求5所述的自适应型耐温吸热护筒炸药的制造方法，其特征在于：填充高度高出于炸药卷顶部的水凝胶形成自适应层，在包裹自适应层部分的柔性隔热护筒顶壁面和侧壁面上开设多个自适应通孔。

8.一种权利要求1-4任一所述的自适应型耐温吸热护筒炸药的装药方法，其特征在于：首先在炮孔底部放置耐温隔热缓冲垫，然后，依次逐一将自适应型耐温吸热护筒炸药投入炮孔中；

自适应型耐温吸热护筒炸药之间进行自适应调节：当自适应型耐温吸热护筒炸药进入炮孔后，固态水凝胶受热变成液态的水凝胶，而当上下两个自适应型耐温吸热护筒炸药接触时，先是两者的冲击作用，使位于下方的自适应型耐温吸热护筒炸药上部的水凝胶从自适应通孔中挤出，填充于炮孔壁与自适应型耐温吸热护筒炸药外壁之间吸收炮孔壁的热量，由于液态的水凝胶具有一定的粘度，因此借助于自适应通孔流出水凝胶的过程，实现了缓冲的作用；

上下两个自适应型耐温吸热护筒炸药首次冲击以后，在装药的过程中，两个自适应型耐温吸热护筒炸药之间还存在静压力，通过静压力可以将多余的水凝胶进一步挤出柔性隔热护筒，从而使自适应型耐温吸热护筒炸药的水凝胶高度与装填炸药卷的高度相同或相接近，从而确保上下两个自适应型耐温吸热护筒炸药的炸药卷之间的距离小于炸药卷的殉爆距离，确保相邻两个自适应型耐温吸热护筒炸药之间稳定传爆；

而在上述静压力作用下，从开设在柔性隔热护筒上部侧壁面上的自适应通孔挤出的水凝胶已填充于炮孔壁与自适应型耐温吸热护筒炸药外壁之间吸收炮孔壁的热量，此外，开设在柔性隔热护筒上部靠近装药水平的自适应通孔还有泄压作用，此时作为泄压孔使用，避免炸药卷在炮孔壁的加热下在柔性隔热护筒内部形成超过一个大气压的压力，从而导致炸药卷遭受超过常压下水的沸点温度；

自适应型耐温吸热护筒炸药之间自适应调节完成后连接起爆系统；

最后将炮孔堵塞，起爆。

9.根据权利要求8所述的自适应型耐温吸热护筒炸药的装药方法，其特征在于：最后投入炮孔中的自适应型耐温吸热护筒炸药在进行炮孔堵塞时，顶部受到堵塞物的压力后进行自适应调节。

10.根据权利要求8所述的自适应型耐温吸热护筒炸药的装药方法，其特征在于：所述耐温隔热缓冲垫为填装有水凝胶的柔性护筒且柔性护筒上开设有通孔，当耐温隔热缓冲垫放置到炮孔中时，水凝胶流出，使炮孔底部分布水凝胶。