CN106440983B - 一种用于火区高温爆破的远程控制装药装置及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于火区高温爆破的远程控制装药装置及施工方法，所述装置包括用于装载爆破材料的装药模块、用于远程启动装药动作的装药控制模块以及用于远程引爆炸药的远程引爆模块；其中，所述装药模块包括容器以及用于支撑容器的支撑机构；所述装药控制模块包括通过绑扎封堵容器下端口的绳索、与绳索连接的用于炸断绳索的断绳元件以及用于远程控制断绳元件工作的开关网路；所述远程引爆模块包括重物、呈绳状的引爆元件、起爆元件以及起爆网路。所述远程控制装药装置可以远程控制自动向高温炮孔中装入炸药等爆破材料，使施工人员作业时能够远离高温火区，作业安全性大大提高，并且还可以同时向多个高温炮孔装入爆破材料，提高生产效率。

Description

一种用于火区高温爆破的远程控制装药装置及施工方法

技术领域

本发明涉及爆破工程领域，具体涉及一种用于火区高温爆破的远程控制装药装置及施工方法。

背景技术

露天煤矿中的煤层自燃火区对爆破剥离施工构成较大威胁，目前的高温爆破施工一般采用注水降温后快速装药施工，或者对爆破器材进行防护后再装填施工。由于注水降温后部分高温炮孔温度回升较快，因此需要在高温炮孔温度大幅回升前进行快速装药、堵塞、起爆等工作，整个爆破施工过程安全隐患较大。采用防护材料对爆破器材进行防护后能有效延缓爆破器材温度上升的时间，但防护材料成本较高，不利于大范围推广应用。另外，上述两种施工方法除了自身固有的缺点外，还有一个共同特点是需要施工人员在高温炮孔边进行近距离下放引爆元件、装药、堵塞等操作，如果出现早爆、误爆等意外，将严重威胁施工人员生命安全，而且两种施工方法为了控制施工人员数量，采用“少孔多爆”的原则进行高温爆破，严重影响矿山剥离挖运工作。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于火区高温爆破的远程控制装药装置，该装置可以远程控制自动向高温炮孔中装入火药等爆破材料，使施工人员作业时能够远离高温火区，作业安全性大大提高，并且还可以同时向多个高温炮孔装入爆破材料，提高生产效率。

本发明的另一目的是：提供一种用于火区高温爆破的远程控制装药施工方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案是：

一种用于火区高温爆破的远程控制装药装置，包括用于装载爆破材料的装药模块、用于远程启动装药动作的装药控制模块以及用于远程引爆炸药的远程引爆模块；其中：

所述装药模块包括容器以及用于支撑容器的支撑机构，其中，所述容器安装在所述支撑机构上且位于高温炮孔的上方，该容器的下端口对准高温炮孔的孔口；所述容器里面从下至上分层装有炸药和堵塞物；

所述装药控制模块包括通过绑扎封堵容器下端口的绳索、与绳索连接的用于炸断绳索的断绳元件以及用于远程控制断绳元件工作的开关网路；所述绳索通过对容器下端口的直接绑扎或者与其他封堵器材混合绑扎对封堵容器下端口实现封堵；

所述远程引爆模块包括重物、呈绳状的引爆元件、起爆元件以及起爆网路，其中，所述重物通过绳索悬挂于所述容器下端口处，且与断绳元件连接，该重物位于高温炮孔所在区域内；所述引爆元件一端通过绳索与重物连接，另一端通过起爆元件与起爆网路连接。

本发明的一个优选方案，所述容器为由柔性材料制作而成的漏斗状结构，例如可以是漏斗状的编织袋或布袋结构，所述装药控制模块中的绳索直接绑扎容器的下端口实现封堵。采用该优选方案的好处在于：1、采用柔性材料制作的容器，便于通过绳索对其下端口直接绑扎实现封堵，简化封堵结构，这种封堵结构在装药时也便于通过断绳元件对绳索进行炸断，使封堵口可靠地打开；并且柔性材料制作的容器在不使用时也便于折叠放置，占用空间小；2、漏斗状的容器一方面可以保证其上部具有较大的装载空间，另一方面，较窄的下端口便于让爆破材料准确地落入到高温炮孔中，同时也便于下端口的封堵。

本发明的一个优选方案，所述装药控制模块还包括套管，所述断绳元件设置于所述套管内，所述封堵容器下端口的绳索以及悬挂重物的绳索均穿过所述套管。设置套管的目的在于当断绳元件引爆时，确保可以炸断套管内的绳索的同时，也确保断绳元件的爆炸不会炸坏容器，并防止爆炸产生的热量与冲击波影响到所述容器内部的炸药，直接导致炸药爆炸。

本发明的一个优选方案，所述容器的最下层还设有一层堵塞物。这样，在断绳元件引爆后，由于所述容器的最下层为堵塞物，该堵塞物起到缓冲的作用，从而避免直接引爆容器内的炸药。

本发明的一个优选方案，在所述引爆元件与重物连接的一端处设有一个支架，引爆元件的该端绕过支架的引导部并与一绳索的一端连接，该绳索的另一端向下延伸连接在所述重物上。采用该优选方案的作用在于：1、设置所述支架有利于引导引爆元件平稳地随着重物落入到高温炮孔中，支架上的引导部通常设置成圆环结构，引爆元件从圆环中穿过；2、在重物和引爆元件之间设置绳索，一方面便于实现引爆元件与重物的连接，避免引爆元件直接与重物连接时带来的连接困难，另一方面，避免引爆元件在准备阶段处于高温炮孔中，从而避免施工时发生危险。

本发明的一个优选方案，所述支撑机构由可折叠、拆卸的钢三脚架构成，所述容器的上端的开口部位固定在钢三脚架上。这种支撑机构便于存放和安装，并且具有足够的刚度和强度，且支撑的稳定性好。

本发明的一个优选方案，其中，所述断绳元件和起爆元件由电雷管构成，所述开关网路和起爆网路由电导线构成。

本发明的一个优选方案，所述炸药为颗粒状炸药或者粉末状乳化炸药。由于上述炸药为颗粒状或粉末状，其实现容器中的炸药在重力作用下能流入炮孔中。

本发明的一个优选方案，所述堵塞物为施工现场的干砂土且该堵塞物最大尺寸小于所述容器下端口半径的四分之一。这样可以就地取材，节省成本；此外，所述堵塞物最大尺寸小于容器下端口的四分之一可以防止所述装药装置在装药过程中，该堵塞物堵住容器的下端口，从而影响装药速度。

一种用于火区高温爆破的远程控制装药施工方法，包括以下步骤：

(1)对高温炮孔进行注水降温；

(2)将带有容器的支撑机构安放在高温炮孔上，并调整支撑机构的角度使容器下端口对准高温炮孔孔口且两者之间的距离合适；容器的下端口通过装药控制模块中的绳索绑扎封堵；

(3)将重物的上端悬挂于断绳元件处，并让重物悬挂在高温炮孔中；同时将重物与引爆元件以及起爆网路连接好；

(4)将少量堵塞物倒入容器中，重新调整支撑机构的位置使容器的下端口对准高温炮孔孔口；

(5)将炸药倒入容器中；

(6)将堵塞物倒入容器中；

(7)将断绳元件与开关网路相连，并将断绳元件插入套管中；

(8)重复操作将炮区中的所有高温炮孔准备完毕；

(9)通过开关网路引爆断绳元件，使得容器中的爆破材料以及引爆元件落入到高温炮孔中；

(10)检查所述容器中的炸药以及堵塞物是否全部注入高温炮孔中，待容器中的炸药与堵塞物都注入高温炮孔后，引爆起爆网路，再通过引爆元件将高温炮孔中的炸药引爆；

(11)检查炮区的爆破情况并回收器材。

本发明的用于火区高温爆破的远程控制装药装置的工作原理是：

本发明的远程控制装药装置利用下端口事先封堵的容器装载爆破需要的炸药和堵塞物，并用支撑机构支撑在高温炮孔上方，并使得容器的下端口对准高温炮孔孔口，这样当容器的下端口打开时就可以让炸药和堵塞物自动落入到高温炮孔中。而容器的下端口的打开通过远程控制，具体是通过绳索对容器的下端口进行封堵，并让该绳索与可以将其炸断的断绳元件连接，再让断绳元件与可远程控制其爆破的开关网路连接，这样当通过开关网路远程控制断绳元件爆炸后，可以将封堵容器的绳索先炸断，这样容器的下端口就会自动打开，使得炸药和堵塞物自动地落入到高温炮孔中。在爆破物料自动落入高温炮孔中的同时，还实现了引爆炸药的引爆元件的埋设，具体地，通过设置重物悬挂于断绳元件上，当断绳元件爆炸时，用于悬挂重物的绳索也被炸断，使得重物和爆破物料一起自动掉落，而重物的掉落又会同步地带着引爆元件进入到高温炮孔中，最终使得引爆元件与落入到高温炮孔中炸药相连接，最后通过起爆网路即可实现远程控制高温炮孔中的炸药爆炸。

本发明与现有技术相比具有以下的有益效果：

1、本发明提供的远程控制装药装置使施工人员在向高温炮孔内注入炸药以及堵塞物时(危险时段)能够远离高温火区，同时一次性完成所有工作，从而提高高温爆破的安全性。

2、本发明提供的远程控制装药装置能使引爆元件下放到孔底，从而能够全孔引爆装填的炸药，进而有效避免装填不均引起的盲炮。

3、本发明提供的远程控制装药施工方法能够对高温火区进行大规模爆破，从而提高矿山剥离挖运效率。

4、本发明在实际应用中操作简便，具有显著的经济效益与社会效益。

附图说明

图1为本发明的用于火区高温爆破的远程控制装药装置的一个具体实施方式的结构示意图。

图2为图1中装药模块和装药控制模块的结构示意图。

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。

参见图1和图2，本发明的用于火区高温爆破的远程控制装药装置包括用于装载爆破材料的装药模块、用于远程启动装药动作的装药控制模块以及用于远程引爆炸药4的远程引爆模块；其中：

所述装药模块包括容器1以及用于支撑容器1的支撑机构2，其中，所述容器1安装在所述支撑机构2上且位于高温炮孔10的上方，该容器1的下端口对准高温炮孔10孔口；所述容器1里面从下至上分层装有炸药4和堵塞物3。

所述装药控制模块包括通过绑扎封堵容器1下端口的绳索12、与绳索12连接的用于炸断绳索12的断绳元件13以及用于远程控制断绳元件13工作的开关网路14；所述绳索12通过对容器1下端口的直接绑扎或者与其他封堵器材混合绑扎对封堵容器1的下端口实现封堵，本实施例中为直接绑扎封堵。

所述远程引爆模块包括重物9、呈绳状的引爆元件6、起爆元件7以及起爆网路8，其中，所述重物9为球状且最大尺寸小于高温炮孔10直径，其重量能将引爆元件6的一端下拉到高温炮孔10孔底；所述重物9通过绳索12悬挂于所述容器1下端口处，且与断绳元件13连接，该重物9位于高温炮孔10所在区域内；所述引爆元件6一端通过绳索12与重物9连接，另一端通过起爆元件7与起爆网路8连接。

所述断绳元件13和所述起爆元件7均为电雷管。

参见图2，所述容器1为由柔性材料制作而成的漏斗状结构，例如可以是漏斗状的编织袋或布袋结构，所述装药控制模块中的绳索12直接绑扎容器1的下端口实现封堵，对准高温炮孔10孔口一端的直径略小于所述高温炮孔10直径，所述容器1的体积略大于所述高温炮孔10中需要装填所述炸药4与所述堵塞物3的总体积。所述容器的下端口处接有PVC管，用于引导爆破物料进入炮孔中。

参见图2，所述装药控制模块还包括套管11，其中，所述套管11为小钢管，其厚度能约束住断绳元件13的能量；所述套管11内径大于两倍所述绳索12的直径与所述断绳元件13的直径之和，其长度大于所述断绳元件13长度；所述断绳元件13设置于所述套管11内，所述封堵容器1的下端口的绳索12以及悬挂重物9的绳索12均穿过所述套管11。设置套管11的目的在于当断绳元件13引爆时，确保可以炸断套管11内的绳索12的同时，确保断绳元件13的爆炸不会炸坏容器1，并防止爆炸产生的热量与冲击波影响到所述容器1内部的炸药4，直接导致炸药4爆炸。

参见图1，所述容器1的最下层还设有一层堵塞物3。这样，在断绳元件13引爆后，由于所述容器1的最下层为堵塞物3，该堵塞物3起到缓冲的作用，从而避免直接引爆容器1内的炸药4。

参见图1和图2，所述引爆元件6为导爆索，所述引爆元件6为柔性并具有一定的耐热性能，其长度根据高温炮孔10深度进行确定。

参见图1，在所述引爆元件6与重物9连接的一端处设有一个支架5，引爆元件6的该端绕过支架5的引导部并与一绳索12的一端连接，该绳索12的另一端向下延伸连接在所述重物9上。

参见图1和图2，所述支撑机构2由可折叠、拆卸的钢三脚架构成，所述三脚架上端直径略小于所述容器1开口端直径，支开后高度不超过1.5m；所述容器1的上端的开口部位固定在钢三脚架上。这种支撑机构2便于存放和安装，并且具有足够的刚度和强度，且支撑的稳定性好。

参见图1和图2，其中，所述开关网路14和起爆网路8均由电导线构成。

参见图1和图2，所述炸药4为颗粒状炸药或者粉末状乳化炸药。由于上述炸药4为颗粒状或粉末状，其实现容器中的炸药在重力作用下流入炮孔中。

参见图1和图2，所述堵塞物3为施工现场的干砂土且该堵塞物3的最大尺寸小于所述容器1的下端口半径的四分之一。这样可以就地取材，节省成本；此外，所述堵塞物3最大尺寸小于容器1下端口的四分之一可以防止所述装药装置在装药过程中，该堵塞物3堵住容器1的下端口，从而影响装药速度。

参见图1和图2，本实施例的用于火区高温爆破的远程控制装药施工方法，包括以下步骤：

(1)对高温炮孔10进行注水降温；

(2)将带有容器1的支撑机构2安放在高温炮孔10上，并调整支撑机构2的角度使容器1下端口对准高温炮孔10孔口且两者之间的距离合适；容器1的下端口通过装药控制模块中的绳索12绑扎封堵；

(3)将重物9的上端悬挂于断绳元件13处，并让重物9悬挂在高温炮孔10中；同时将重物9与引爆元件6以及起爆网路8连接好；

(4)将少量堵塞物3倒入容器1中，重新调整支撑机构2的位置使容器1的下端口对准高温炮孔10的孔口；

(5)将炸药4倒入容器1中；

(6)将堵塞物3倒入容器1中；

(7)将断绳元件13与开关网路14相连，并将断绳元件13插入套管11中；

(8)重复操作将炮区中的所有高温炮孔10准备完毕；

(9)通过开关网路14引爆断绳元件13，使得容器1中的爆破材料以及引爆元件6落入到高温炮孔10中；

(10)通过望远镜或无人机查看所述容器1中的炸药4以及堵塞物3是否全部注入高温炮孔10中，待容器1中的炸药4与堵塞物3都注入高温炮孔10后，引爆起爆网路8，再通过引爆元件6将高温炮孔10中的炸药4；

(11)通过无人机检查炮区的爆破情况后再人工回收器材。

参见图1和图2，下面结合附图对本发明的用于火区高温爆破的远程控制装药装置的工作原理作进一步描述：

本发明的远程控制装药装置利用下端口事先封堵的容器1装载爆破需要的炸药4和堵塞物3，并用支撑机构2支撑在高温炮孔10上方，并使得容器1的下端口对准高温炮孔10孔口，这样当容器1的下端口打开时就可以让炸药4和堵塞物3自动落入到高温炮孔10中。而容器1的下端口的打开通过远程控制，具体是通过绳索12对容器1的下端口进行封堵，并让该绳索12与可以将其炸断的断绳元件13连接，再让断绳元件13与可远程控制其爆破的开关网路14连接，这样当通过开关网路14远程控制断绳元件13爆炸后，可以将封堵容器1的绳索12先炸断，这样容器1的下端口就会自动打开，使得炸药4和堵塞物3自动的落入到高温炮孔10中。在爆破需要物料自动落入高温炮孔10中的同时，还实现了引爆炸药4的引爆元件6的埋设，具体地，通过设置重物9悬挂于断绳元件13上，当断绳元件13爆炸时，用于悬挂重物9的绳索12也被炸断，使得重物9和爆破需要物料一起自动掉落，而重物9的掉落又会同步地带着引爆元件6进入到高温炮孔10中，最终使得引爆元件6与落入到高温炮孔10中炸药4连通，最后起爆网路8即可实现远程控制高温炮孔10中的炸药4爆炸。

上述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内容的限制，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)

1.一种用于火区高温爆破的远程控制装药装置，其特征在于，包括用于装载爆破材料的装药模块、用于远程启动装药动作的装药控制模块以及用于远程引爆炸药的远程引爆模块；

所述装药模块包括容器以及用于支撑容器的支撑机构，其中，所述容器安装在所述支撑机构上且位于高温炮孔的上方，该容器的下端口对准高温炮孔孔口；所述容器里面从下至上分层装有炸药和堵塞物；

所述装药控制模块包括通过绑扎封堵容器下端口的绳索、与绳索连接的用于炸断绳索的断绳元件以及用于远程控制断绳元件工作的开关网路；所述绳索通过对容器下端口的直接绑扎或者与其他封堵器材混合绑扎对封堵容器下端口实现封堵；

所述远程引爆模块包括重物、呈绳状的引爆元件、起爆元件以及起爆网路，其中，所述重物通过绳索悬挂于所述容器下端口处，且与断绳元件连接，该重物位于高温炮孔所在区域内；所述引爆元件一端通过绳索与重物连接，另一端通过起爆元件与起爆网路连接。

2.根据权利要求1所述的用于火区高温爆破的远程控制装药装置，其特征在于，所述容器为由柔性材料制作而成的漏斗状结构，所述装药控制模块中的绳索直接绑扎该容器的下端口实现封堵。

3.根据权利要求1或2所述的用于火区高温爆破的远程控制装药装置，其特征在于，所述装药控制模块还包括套管；所述断绳元件设置于所述套管内；所述封堵容器下端口的绳索以及悬挂重物的绳索均穿过所述套管。

4.根据权利要求3所述的用于火区高温爆破的远程控制装药装置，其特征在于，所述容器的最下层还设有一层堵塞物。

5.根据权利要求1所述的用于火区高温爆破的远程控制装药装置，其特征在于，在所述引爆元件与重物连接的一端处设有一个支架，引爆元件的该端绕过支架的引导部并与一绳索的一端连接，该绳索的另一端向下延伸连接在所述重物上。

6.根据权利要求1所述的用于火区高温爆破的远程控制装药装置，其特征在于，所述支撑机构由可折叠和拆卸的钢三脚架构成；所述容器的上端的开口部位固定在钢三脚架上。

7.根据权利要求1所述的用于火区高温爆破的远程控制装药装置，其特征在于，所述断绳元件和起爆元件由电雷管构成，所述开关网路和起爆网路由电导线构成。

8.根据权利要求1所述的用于火区高温爆破的远程控制装药装置，其特征在于，所述炸药为颗粒状炸药或者粉末状乳化炸药。

9.根据权利要求1所述的用于火区高温爆破的远程控制装药装置，其特征在于，所述堵塞物为施工现场的干砂土且该堵塞物最大尺寸小于所述容器下端口半径的四分之一。

10.一种应用权利要求4所述的用于火区高温爆破的远程控制装药装置实现的用于火区高温爆破的远程控制装药施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)对高温炮孔进行注水降温；

(2)将带有容器的支撑机构安放在高温炮孔上，并调整支撑机构的角度使容器下端口对准高温炮孔孔口且两者之间的距离合适；容器的下端口通过装药控制模块中的绳索绑扎封堵；

(3)将重物的上端悬挂于断绳元件处，并让重物悬挂在高温炮孔中；同时将重物与引爆元件以及起爆网路连接好；

(4)将少量堵塞物倒入容器中，重新调整支撑机构的位置使容器的下端口对准高温炮孔孔口；

(5)将炸药倒入容器中；

(6)将堵塞物倒入容器中；

(7)将断绳元件与开关网路相连，并将断绳元件插入套管中；

(8)重复操作将炮区中的所有高温炮孔准备完毕；

(9)通过开关网路引爆断绳元件，使得容器中的爆破材料以及引爆元件落入到高温炮孔中；

(10)检查所述容器中的炸药以及堵塞物是否全部注入高温炮孔中，待容器中的炸药与堵塞物都注入高温炮孔后，引爆起爆网路，再通过引爆元件将高温炮孔中的炸药引爆；

(11)检查炮区的爆破情况并回收器材。