CN107036498A - 一种矿体水压爆破系统与矿体水压爆破方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种矿体水压爆破系统与矿体水压爆破方法，该矿体水压爆破系统，包括：动力装置、第一注水管路、第二注水管路、爆破管及密封体；爆破管设置于所述矿体的爆破孔内，密封体密封所述爆破孔；其中动力装置、第一注水管路和第二注水管路依次密封连接，第二注水管路的输出端穿过密封体伸入爆破孔内；爆破管内充填有炸药，炸药与引爆线连接，引爆线穿过密封体并露设于爆破孔外；第一注水管路上设置有耐高压球阀和压力计，压力计位于耐高压球阀与动力装置之间。该矿体水压爆破系统在爆破前爆破孔内的水具有一定压力，炸药起爆后，利用水的传能作用，减少了爆破能量损失；矿体围岩同时还受到动静组合加载作用，增强了爆破效果。

Description

一种矿体水压爆破系统与矿体水压爆破方法

技术领域

本发明涉及爆破领域，尤其涉及一种矿体水压爆破系统与矿体水压爆破方法。

背景技术

爆破在矿山开采、隧道开挖、城市建筑爆破拆除等方面有着广泛的应用。为了弥补传统空气介质爆破存在的不足，人们提出了水压爆破技术。水压爆破是将炸药置于一定的水域内，利用水作为传能介质传递爆炸能量和压力来破碎周围待爆破体的技术。它具有能量传播均匀、利用率高、可有效提高爆破成型质量等优点，因此水压爆破具有广阔的应用前景。

目前，钻孔水压爆破在矿体开采中的应用较少，尚缺乏大范围的使用。申请号为CN201510392970.5的专利中使用的水压爆破是在施工钻孔后在钻孔内依次放入炸药和水袋，再引爆炸药，实现水压爆破。但是，由于孔口没有密封，并且岩体自身存在大量裂隙，在水袋炸裂后孔内水会迅速渗入周围岩体裂隙内或从孔口喷出，并不能在钻孔内形成持续有效的爆破水压力，使得水压爆破效果不佳。同时，由于钻孔孔径一般较小，水袋的安装也不方便，效率较低。

发明内容

本发明提供一种用于矿体水压爆破系统与矿体水压爆破方法，以解决现有水压爆破方法爆破效果不佳的问题。

第一方面，本发明提供一种矿体水压爆破系统，包括：动力装置、第一注水管路、第二注水管路、爆破管及密封体；

所述爆破管设置于所述矿体的爆破孔内，所述密封体密封所述爆破孔；

所述第一注水管路的输入端与所述动力装置连接，所述第一注水管路的输出端与所述第二注水管路的输入端密封连接，所述第二注水管路的输出端穿过所述密封体伸入所述爆破孔内；

所述爆破管内充填有炸药，所述炸药与引爆线连接，所述引爆线穿过所述密封体并露设于所述爆破孔外；

所述第一注水管路上设置有耐高压球阀；

所述第一注水管路上设置有压力计，所述压力计位于所述耐高压球阀与所述动力装置之间。

第一注水管路第一注水管路第二注水管路第二注水管路第一注水管路第一注水管路第一注水管路第一注水管路第二注水管路第二注水管路第二注水管路第二注水管路第一注水管路第一注水管路第一注水管路第一注水管路。

可选地，所述动力装置为水泵。

可选地，所述密封体的厚度大于等于所述爆破孔孔深的1/3，且小于等于所述爆破孔孔深的1/2。

可选地，所述密封体为水泥药卷或炮泥。

可选地，所述爆破管与所述爆破孔的直径比大于等于0.5且小于等于1。

可选地，所述水压爆破系统分别包括至少两个所述第一注水管路及第二注水管路，每个所述第二注水管路的输出端分别伸入一个所述爆破孔内，所述至少两个第一注水管路的输入端通过多通阀与所述动力装置连接。

第二方面，本发明提供一种利用上述矿体水压爆破系统对矿体进行水压爆破的矿体水压爆破方法，包括：

所述动力装置向所述爆破孔内注水；

所述压力计监测所述第一注水管路内的水压力；

当所述第一注水管路的水压力大于预设阈值时，控制所述引爆线引爆所述爆破管内的炸药。

可选地，在所述动力装置向所述爆破孔内注水之前，还包括：

控制所述耐高压球阀打开阀门；

所述引爆所述爆破管内的炸药之前，还包括：

控制所述耐高压球阀关闭阀门。

可选地，所述水压力的预设阈值大于等于1MPa，且小于等于3MPa。

本发明提供的矿体水压爆破系统与矿体水压爆破方法，通过将带压水的动力装置依次与第一注水管路、第二注水管路密封连接，并将第二注水管路伸入爆破孔内，同时，将装填有防水炸药的爆破管送入爆破孔内，并利用密封体在爆破孔孔口进行密封处理，爆破前，先打开动力装置和耐高压球阀，通过第二注水管路向爆破孔内注水，当压力计监测到孔内水压力达到预设压力时，关闭耐高压球阀，同时启动引爆线，引爆孔内炸药，使炸药在爆破孔内水中爆炸，实现钻孔水压爆破。由于爆破前爆破孔内的水具有一定压力，爆破孔处于准静应力场中，炸药起爆后，一方面利用水的传能作用，减少爆破能量传递损失；另一方面矿体围岩受到动静组合加载作用，强度降低，爆破效果更好，从而提高了炸药的能量利用率，增强了爆破效果，而且该矿体水压爆破系统的布设简单，操作方便，能够提高工作效率。

附图说明

图1为实施例一提供的矿体水压爆破系统的结构示意图；

图2为实施例二提供的矿体水压爆破系统的结构示意图；

图3为实施例二提供的矿体水压爆破系统的水压爆破后的效果示意图；

图4为实施例三提供的矿体水压爆破方法的流程示意图。

附图标记：

1：动力装置；21：第一注水管路；22：第二注水管路；3：爆破管；31：防水炸药；32：引爆线；4：密封体；5：爆破孔；41：第一注水管路；42：第二注水管路；6：耐高压球阀；7：压力计；8：多通阀；9：爆生裂缝。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

图1为实施例一提供的矿体水压爆破系统的结构示意图。

如图1所示，本实施例提供一种水压爆破系统，包括：动力装置1、第一注水管路21、第二注水管路22、爆破管3及密封体4；

其中，爆破管3设置于矿体的爆破孔5内，爆破孔5为预先在矿体内通过钻机施工的钻孔，密封体4用于密封该爆破孔5。密封体4为水泥药卷或炮泥，密封体4位于爆破孔5孔口位置，为了使密封体4有效封孔，避免爆破时炸药冲出孔外，密封体4的厚度要大于等于爆破孔5孔深的1/3，且小于等于爆破孔5孔深的1/2。爆破管3一般选用PVC管或薄壁钢管。爆破管3内装填有炸药31，该炸药31为防水装药，使其能够在水中起爆。爆破管3内的炸药31与引爆线32连接，引爆线32穿过密封体4，露设在爆破孔5外，用于引爆炸药31。

可选的，为了使水压爆破的效果更佳，使炸药爆破后能够充分压缩爆破孔5内的水，更充分利用水对爆炸能量的传输作用和气泡脉动作用对矿体的冲击效果，本实施例将爆破管3与爆破孔5的直径比设置为大于等于0.5且小于等于1。

第一注水管路21的输入端与动力装置1连接，第一注水管路21的输出端与第二注水管路22的输入端密封连接，第二注水管路22的输出端穿过密封体4伸入爆破孔5内。第一注水管路21上设置有耐高压球阀6，用于开启或关闭水路。第一注水管路21上还设置有压力计7，压力计7位于耐高压球阀6与动力装置1之间，用以监测第一注水管路内水压力，以使当爆破孔5内水压力达到设定值时，关闭耐高压球阀6并引爆炸药。

具体的，该动力装置1为水泵，用于向爆破孔5内提供带压水。该第一注水管路21为耐高压橡胶管，第二注水管路22为橡胶管或钢管。

该矿体水压爆破系统，先将提供带压水的动力装置依次与第一注水管路、第二注水管路密封连接，并将第二注水管路伸入爆破孔内，同时，将装填有防水炸药的爆破管送入爆破孔内，并利用密封体在爆破孔孔口进行密封处理，爆破前，先打开动力装置和耐高压球阀，通过第二注水管路向爆破孔内注水，当压力计监测到孔内水压力达到预设压力时，关闭耐高压球阀，同时启动引爆线，引爆孔内炸药，使炸药在爆破孔内水中爆炸，实现钻孔水压爆破。由于爆破前爆破孔内的水具有一定压力，爆破孔处于准静应力场中，炸药起爆后，一方面利用水的传能作用，减少爆破能量传递损失；另一方面矿体围岩受到动静组合加载作用，强度降低，爆破效果更好，从而提高了炸药的能量利用率，增强了爆破效果，而且该矿体水压爆破系统的布设简单，操作方便，能够提高工作效率。

实施例二

图2为实施例二提供的矿体水压爆破系统的结构示意图。图3为实施例二提供的矿体水压爆破系统的水压爆破后的效果示意图。

在上述实施例一的基础上，本发明还提供另一种实施例。如图2-3所示，该水压爆破系统分别还包括至少两个第一注水管路21及第二注水管路22，每个第二注水管路22的输出端分别伸入一个爆破孔5内，至少两个第一注水管路21的输入端通过多通阀8与动力装置1连接。同样的，每个第一注水管路21上都设置有一个耐高压球阀6和压力计7，以调节相应爆破孔5内的水压力。从而可根据对欲爆破断面的要求，实现对每个爆破孔5内爆破前水压力的有效控制，使得每个爆破管3在爆破前都处于设定水压力环境内。

多个爆破孔5可以呈线性分布，也可以为梅花形、扇形等方式分布，但是相邻两个爆破孔5的孔间距应为4-10倍爆破孔5孔径，以使相邻两个钻孔在水压爆破后的爆生裂缝9能够互相贯通，从而减小原岩应力场对爆生裂缝9分布形态的影响，达到定向水压爆破的效果。该种实施例主要应用于对爆破精度要求较高的光面爆破或需要在矿体内进行定向爆破的特殊断面成形需要，例如矿体内运输巷道、掘进巷道的施工等。

实施例三

图4为实施例三提供的矿体水压爆破方法的流程示意图。

如图4所示，本发明提供一种矿体水压爆破方法，本发实施例提供的矿山水压爆破方法采用上述实施例一或实施例二中提供的矿体水压爆破系统实现矿山水压爆破。

具体地，在采用所述矿体水压爆破方法进行爆破之前，需要按照下述步骤进行作业准备：

(1)施工至少一个爆破钻孔5，并将装填有炸药31和引爆线32的爆破管3送入爆破孔5内，并将引爆线32引出至爆破孔5外；

(2)将动力装置1、第一注水管路21、第二注水管路22依次连接，并将第二注水管路22的输出端伸入爆破孔5内；

(3)使用密封体4密封爆破孔5孔口；

(4)在第一注水管路21上安设一个耐高压球阀6；并在第一注水管路21上设置压力计7，该压力计7位于耐高压球阀6与动力装置1之间。

其中，所述动力装置1、耐高压球阀6、所述压力计7及所述引爆线32可以分别与控制电路板连接，用于通过所述控制电路板实现对所述动力装置1、所述耐高压球阀6、所述压力计7及所述引爆线32的功能控制。

具体地，请参阅图4，本发明实施例提供的矿体水压爆破方法，包括：

S401：所述动力装置向所述爆破孔内注水；

S402：所述压力计监测所述第一注水管路内的水压力；

S403：当所述第一注水管路的水压力大于预设阈值时，控制所述引爆线引爆所述爆破管内的炸药。

具体地，所述引爆线可以通过控制开关与所述控制电路板连接，所述控制电路板可以控制所述控制开关拉动所述引爆线进行引爆。

在所述动力装置向所述爆破孔内注水之前，所述方法还包括：控制所述耐高压球阀6打开阀门。当所述压力计7监测到第一注水管路21内的水压力达到所述预设阈值时，向所述控制电路板发送信号，控制所述耐高压球阀6关闭阀门，并启动引爆线，引爆爆破管3内的炸药31，使得炸药31在水中爆炸，由于起爆前，爆破孔孔内水具有压力，爆破孔处于准静应力场中，炸药起爆后，一方面利用水的传能作用，减少能量传递损失；另一方面矿体围岩受到动静组合加载作用，强度降低，爆破效果更好，从而达到提高爆破能量利用率，增强爆破效果的目的。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种矿体水压爆破系统，其特征在于，包括：动力装置、第一注水管路、第二注水管路、爆破管及密封体；

所述爆破管设置于所述矿体的爆破孔内，所述密封体密封所述爆破孔；

所述第一注水管路的输入端与所述动力装置连接，所述第一注水管路的输出端与所述第二注水管路的输入端密封连接，所述第二注水管路的输出端穿过所述密封体伸入所述爆破孔内；

所述爆破管内充填有炸药，所述炸药与引爆线连接，所述引爆线穿过所述密封体并露设于所述爆破孔外；

所述第一注水管路上设置有耐高压球阀；

所述第一注水管路上设置有压力计，所述压力计位于所述耐高压球阀与所述动力装置之间。

2.根据权利要求1所述的矿体水压爆破系统，其特征在于，所述动力装置为水泵。

3.根据权利要求1或2所述的矿体水压爆破系统，其特征在于，所述密封体的厚度大于等于所述爆破孔孔深的1/3，且小于等于所述爆破孔孔深的1/2。

4.根据权利要求1或2所述的矿体水压爆破系统，其特征在于，所述密封体为水泥药卷或炮泥。

5.根据权利要求1或2所述的矿体水压爆破系统，其特征在于，所述爆破管与所述爆破孔的直径比大于等于0.5且小于等于1。

6.根据权利要求1所述的矿体水压爆破系统，其特征在于，所述水压爆破系统分别包括至少两个所述第一注水管路及第二注水管路，每个所述第二注水管路的输出端分别伸入一个所述爆破孔内，所述至少两个第一注水管路的输入端通过多通阀与所述动力装置连接。

7.一种利用权利要求1-6任一项所述的矿体水压爆破系统对矿体进行水压爆破的矿体水压爆破方法，其特征在于，包括：

所述动力装置向所述爆破孔内注水；

所述压力计监测所述第一注水管路内的水压力；

当所述第一注水管路的水压力大于预设阈值时，控制所述引爆线引爆所述爆破管内的炸药。

8.根据权利要求7所述的矿体水压爆破方法，其特征在于：在所述动力装置向所述爆破孔内注水之前，还包括：

控制所述耐高压球阀打开阀门；

所述引爆所述爆破管内的炸药之前，还包括：

控制所述耐高压球阀关闭阀门。

9.根据权利要求7或8所述的矿体水压爆破方法，其特征在于，所述水压力的预设阈值大于等于1MPa，且小于等于3MPa。