CN107091090A - 一种矿用二氧化碳爆破装置 - Google Patents

一种矿用二氧化碳爆破装置 Download PDF

Info

Publication number
CN107091090A
CN107091090A CN201710516539.6A CN201710516539A CN107091090A CN 107091090 A CN107091090 A CN 107091090A CN 201710516539 A CN201710516539 A CN 201710516539A CN 107091090 A CN107091090 A CN 107091090A
Authority
CN
China
Prior art keywords
connector
cartridge case
carbon dioxide
housing
protecting cap
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201710516539.6A
Other languages
English (en)
Inventor
吕磊
吴斌
余永春
王菲
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hubei Sanjiang Aerospace Jianghe Chemical Technology Co Ltd
Original Assignee
Hubei Sanjiang Aerospace Jianghe Chemical Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hubei Sanjiang Aerospace Jianghe Chemical Technology Co Ltd filed Critical Hubei Sanjiang Aerospace Jianghe Chemical Technology Co Ltd
Priority to CN201710516539.6A priority Critical patent/CN107091090A/zh
Publication of CN107091090A publication Critical patent/CN107091090A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21CMINING OR QUARRYING
    • E21C37/00Other methods or devices for dislodging with or without loading
    • E21C37/06Other methods or devices for dislodging with or without loading by making use of hydraulic or pneumatic pressure in a borehole
    • E21C37/14Other methods or devices for dislodging with or without loading by making use of hydraulic or pneumatic pressure in a borehole by compressed air; by gas blast; by gasifying liquids

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Drilling And Exploitation, And Mining Machines And Methods (AREA)

Abstract

本发明公开了一种矿用二氧化碳爆破装置,包括壳体,壳体一端安装有前连接头,另一端设有后连接头,前连接头安装有保险盖,其通过剪切块压紧,前连接头还连接有泄能头;后连接头远离壳体一侧安装有堵头,堵头上安装有电发火管和充液阀,后连接头靠近壳体一侧连接有药筒连接头,药筒连接头连接有药筒,药筒位于壳体内部,药筒内设有复合固体推进剂。本发明通过上述设计,具有安全性能高,工作可靠,爆破能量可控,而且主要部件能够重复使用,操作简单等特点。

Description

一种矿用二氧化碳爆破装置
技术领域
本发明属于爆破器材技术领域,具体涉及一种矿用二氧化碳爆破装置。
背景技术
二氧化碳爆破技术早自20世纪50年代开始被重视和开发,是专门为高瓦斯矿井的采煤工作面研发的。该技术是利用二氧化碳气相、液相间转换特性而发明的一种爆破模式,二氧化碳的气液变化临界点为(31℃、7.4MPa),当二氧化碳压力位于临界压力7.4MPa附近时,加热使二氧化碳由气-液两相转化为次临界状态及超临界状态,体积瞬间膨胀600多倍。超临界二氧化碳具有接近液体的高密度和接近于气体的低黏度、高扩散系数,极易渗透到煤岩体深处的孔隙、裂纹中,有利于促进煤体中的裂隙扩展。目前该项技术已推广至岩石、混凝土和其它物质的快速安全爆破,被广泛采用于钢铁和水泥行业。如当旋转窑、料仓或管道出现堵塞时,进行爆破排堵。
发明内容
本发明提供一种矿用二氧化碳爆破装置,能够提高爆破效率和确保安全性能。
为解决上述技术问题,本发明所采用的技术方案是:一种矿用二氧化碳爆破装置,包括壳体,壳体一端安装有前连接头,另一端设有后连接头,前连接头安装有保险盖,其通过剪切块压紧,前连接头还连接有泄能头;后连接头远离壳体一侧安装有堵头,堵头上安装有电发火管和充液阀,后连接头靠近壳体一侧连接有药筒连接头,药筒连接头连接有药筒,药筒位于壳体内部,药筒内设有复合固体推进剂。
进一步地,所述药筒为半封闭式的金属筒体,开口端与药筒连接头连接,筒体表面加工了若干个泄压孔。
进一步地,所述泄压孔采用铝箔密封。
传统的二氧化碳爆破一般采用电加热引爆,而本发明中,采用复合固体推进剂进行引爆,所述复合固体推进剂是为块状,且加工了若干个微孔,可加快燃烧,具体可由丁羟胶、高氯酸铵、铝粉、黑索金、卡托辛以及甲苯二异氰酸酯组成。卡托辛可加快燃烧,黑索金可提高能量。复合固体推进剂是由化工原料配制而成的固体化学药剂,在一定温度下瞬间产生化学反应,产生很高气体温度,具有难燃性(在空气中明火无法点燃或引爆),压控性(在一定均匀围压以上的环境中方可高效使用),防撞击性(可防止由于碰撞或高空坠落而造成的燃烧或爆炸),速度可控性(根据需要可调整反应速度)。
进一步地,所述壳体采用高强度合金钢材制成。耐高温高压,可承受≥1800℃高温,及≥300MPa的高压;可重复使用,每次使用换上新的药筒、保险盖等,充入液态二氧化碳即可。
进一步地,所述保险盖靠近剪切块及泄能头的一侧设有“十”字槽。保险盖是二氧化碳气体压力超过材料的剪切压力而迅速破裂的压力元件,与剪切块配套使用控制泄能压力,可以通过使用不同规格的保险盖控制得到不同的释放压力,目前最大释放压力可达250MPa,当壳体内二氧化碳气体压力造成保险盖破裂,高压气体瞬间从泄能头的孔中迅速喷射出来。
该装置的最大直径为54mm,管长最高可延伸至2500mm;爆破孔的孔径一般为60mm或64mm,爆破深度一般不超过2500mm。起爆后,二氧化碳气造成的冲击波往侧向爆发。进一步地,所述壳体上还连接有止飞机构。在爆破较松软的矿层时,通过止飞机构的设置,可以防止矿用二氧化碳爆破装置自爆破孔中射出。
本发明还涉及采用所述的装置进行爆破的方法,具体步骤为:
通过充液阀向壳体内注入液态二氧化碳,保持液态二氧化碳压力为8~10MPa;在需要进行爆破的位置施工钻孔,成孔后利用钻机将该装置送入孔中,然后将电发火管与起爆电源对接,启动电发火管,引发药筒内复合固体推进剂的剧烈反应,使二氧化碳温度瞬间升高;达到超临界状态后,压力持续急剧升高,最终达到保险盖极限强度,高压二氧化碳冲破保险盖从泄能头释放,瞬间喷出的超临界二氧化碳在待爆破的物体内产生以应力波和爆生气体为主要动力的爆破能量,最后用钻机取出钻孔中的爆破器,即可完成爆破。
本发明具有以下有益效果:
1、安全性高,工作可靠。壳体材料采用高强度合金钢制造,能承受较高压力而不产生塑性变形;液态二氧化碳气化过程吸收热量,使周围温度降低;电气性能指标满足国家标准规定,在体积分数为9%的可燃气中进行试验,不会产生任何明火或火花,不会引爆可燃气体;二氧化碳爆破过程为物理过程,不同于炸药的化学爆炸,爆破压力释放过程中,不产生相互叠加的震荡波,降低了诱发瓦斯突出的概率。释放的二氧化碳体积约0.6m3,不会引起二氧化碳超限。
2、爆破能量可控。可通过安装使用不同规格的保险盖,可以得到不同的释放压力,从而控制爆破能量。
3、主要部件可重复使用。爆破器工作后,除药筒、保险盖外,其他部件可重复使用。壳体可重复使用上千次。
4、操作简单方便。在需要进行爆破的位置施工钻孔,成孔后利用钻机将爆破器送入孔中,实现爆破深度的精确定位,远距离放炮后再用钻机取出钻孔中的爆破器,整个过程只需3名工人约在2.5h内即可完成。不需进行验炮,爆破后便可进人,可连续作业。
5、采用电发火管,起爆电压只有9V,相比起爆电压高达1800V的传统起爆器较为安全。
6、该装置不属于民爆产品,其运输、储存和使用获豁免审批,也不需要专门的放炮员。
附图说明
图1为的本发明提供装置的结构示意图。
图2为的前连接头的结构示意图。
图3为的保险盖的结构示意图。
图4为的前切块的结构示意图。
图5为的药筒的结构示意图。
具体实施方式
以下结合实施例及附图来进一步说明本发明,但本发明要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。
如图1-图5所示,一种矿用二氧化碳爆破装置,包括壳体1,壳体一端安装有前连接头2,另一端设有后连接头12,前连接头2安装有保险盖4,其通过剪切块5压紧,前连接头2还连接有泄能头6;后连接头远离壳体一侧安装有堵头3,堵头上安装有电发火管10和充液阀11,后连接头靠近壳体一侧连接有药筒连接头7,药筒连接头连接有药筒8,药筒位于壳体内部,药筒内设有复合固体推进剂。剪切块与前连接头采用螺纹连接,将保险盖压紧,前连接头还与泄能头采用螺纹连接。其中后连接头与堵头3连接处,前连接头2与保险盖4连接处,均安装有O型圈进行密封。
进一步地,述药筒为半封闭式的金属筒体,开口端与药筒连接头连接,筒体表面加工了若干个泄压孔。
优选的方案中,所述泄压孔采用铝箔密封。采用铝箔密封,一方面可以防止复合固体推进剂与液态二氧化碳接触吸潮,另一方面,能够在复合固体推进剂燃烧时,能够确保热量快速一致的传输至液态二氧化碳。
进一步地,所述复合固体推进剂是为块状。可选由丁羟胶、高氯酸铵、铝粉、黑索金、卡托辛以及甲苯二异氰酸酯组成。
进一步地,所述壳体采用高强度合金钢材制成。如采用D406A钢。
所述保险盖靠近剪切块及泄能头的一侧设有“十”字槽。通过“十”字槽可以迅速释放压力。
所述充液阀连接药筒与壳体之间;电发火管连接到药筒内部。
所述壳体上还连接有止飞机构。具体可采用一根绳子如钢丝绳等,一端连接到该爆破装置,另一端通过锚或其他可固定的结构安装到待爆破附近的位置。
采用本发明提供的矿用二氧化碳爆破器能能够达到的技术参数见表1,
表1
对比例的设计除了加热部分采用电加热器加热外,其余与本发明的结构相同。
采用所述的装置进行爆破的方法,具体步骤为:
通过充液阀向壳体内注入液态二氧化碳,保持液态二氧化碳压力为8~10MPa;在需要进行爆破的位置施工钻孔,成孔后利用钻机将该装置送入孔中,然后将电发火管与起爆电源对接,启动电发火管,引发药筒内复合固体推进剂的剧烈反应,使二氧化碳温度瞬间升高;达到超临界状态后,压力持续急剧升高,最终达到保险盖极限强度,高压二氧化碳冲破保险盖从泄能头释放,瞬间喷出的超临界二氧化碳在待爆破的物体内产生以应力波和爆生气体为主要动力的爆破能量,最后用钻机取出钻孔中的爆破器,即可完成爆破。

Claims (9)

1.一种矿用二氧化碳爆破装置,其特征在于:包括壳体(1),壳体一端安装有前连接头(2),另一端设有后连接头(12),前连接头(2)安装有保险盖(4),其通过剪切块(5)压紧,前连接头(2)还连接有泄能头(6);后连接头远离壳体一侧安装有堵头(3),堵头上安装有电发火管(10)和充液阀(11),后连接头靠近壳体一侧连接有药筒连接头(7),药筒连接头连接有药筒(8),药筒位于壳体内部,药筒内设有复合固体推进剂。
2.根据权利要求1所述的装置,其特征在于:所述药筒为半封闭式的金属筒体,开口端与药筒连接头连接,筒体表面加工了若干个泄压孔。
3.根据权利要求2所述的装置,其特征在于:所述泄压孔采用铝箔密封。
4.根据权利要求1所述的装置,其特征在于:所述复合固体推进剂为块状,加工了若干个微孔。
5.根据权利要求1所述的装置,其特征在于:所述壳体采用高强度合金钢材制成。
6.根据权利要求1所述的装置,其特征在于:所述保险盖靠近剪切块及泄能头的一侧设有“十”字槽。
7.根据权利要求1所述的装置,其特征在于:所述充液阀连接药筒与壳体之间;电发火管连接到药筒内部。
8.根据权利要求1-7任意一项所述的装置,其特征在于:所述壳体上还连接有止飞机构。
9.采用权利要求1-8任意一项所述的装置进行爆破的方法,其特征在于,具体步骤为:
通过充液阀向壳体内注入液态二氧化碳,保持液态二氧化碳压力为8~10MPa;在需要进行爆破的位置施工钻孔,成孔后利用钻机将该装置送入孔中,然后将电发火管与起爆电源对接,启动电发火管,引发药筒内复合固体推进剂的剧烈反应,使二氧化碳温度瞬间升高;达到超临界状态后,压力持续急剧升高,最终达到保险盖极限强度,高压二氧化碳冲破保险盖从泄能头释放,瞬间喷出的超临界二氧化碳在待爆破的物体内产生以应力波和爆生气体为主要动力的爆破能量,最后用钻机取出钻孔中的爆破器,即可完成爆破。
CN201710516539.6A 2017-06-29 2017-06-29 一种矿用二氧化碳爆破装置 Pending CN107091090A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710516539.6A CN107091090A (zh) 2017-06-29 2017-06-29 一种矿用二氧化碳爆破装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710516539.6A CN107091090A (zh) 2017-06-29 2017-06-29 一种矿用二氧化碳爆破装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107091090A true CN107091090A (zh) 2017-08-25

Family

ID=59640872

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710516539.6A Pending CN107091090A (zh) 2017-06-29 2017-06-29 一种矿用二氧化碳爆破装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107091090A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109282707A (zh) * 2018-10-22 2019-01-29 安徽理工大学 液态二氧化碳相变致裂装置
CN113266352A (zh) * 2021-06-28 2021-08-17 中北大学 一种基于大功率电脉冲的煤层动态压裂方法及压裂器
CN113310358A (zh) * 2021-06-28 2021-08-27 中国化学工程重型机械化有限公司 一种在孔内进行充填的可重复用液态二氧化碳致裂管

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN203685187U (zh) * 2013-10-17 2014-07-02 湖南汉寿中煤科技有限公司 定向co2空气炮装置
CN205605214U (zh) * 2016-03-14 2016-09-28 山东名世矿业机械有限公司 二氧化碳致裂器
CN205876318U (zh) * 2016-08-11 2017-01-11 湖北照东机械有限公司 一种智能二氧化碳致裂器
CN206235246U (zh) * 2016-10-31 2017-06-09 泰安科创矿山设备有限公司 二氧化碳致裂器泄能头及致裂器

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN203685187U (zh) * 2013-10-17 2014-07-02 湖南汉寿中煤科技有限公司 定向co2空气炮装置
CN205605214U (zh) * 2016-03-14 2016-09-28 山东名世矿业机械有限公司 二氧化碳致裂器
CN205876318U (zh) * 2016-08-11 2017-01-11 湖北照东机械有限公司 一种智能二氧化碳致裂器
CN206235246U (zh) * 2016-10-31 2017-06-09 泰安科创矿山设备有限公司 二氧化碳致裂器泄能头及致裂器

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
孙小明: "液态二氧化碳相变致裂穿层钻孔强化预抽瓦斯效果研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109282707A (zh) * 2018-10-22 2019-01-29 安徽理工大学 液态二氧化碳相变致裂装置
CN109282707B (zh) * 2018-10-22 2023-09-05 安徽理工大学 液态二氧化碳相变致裂装置
CN113266352A (zh) * 2021-06-28 2021-08-17 中北大学 一种基于大功率电脉冲的煤层动态压裂方法及压裂器
CN113310358A (zh) * 2021-06-28 2021-08-27 中国化学工程重型机械化有限公司 一种在孔内进行充填的可重复用液态二氧化碳致裂管

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102517885B1 (ko) 기폭용 라이너를 이용한 발파공법
CN108086966B (zh) 一种安全型高能气体压裂装置
CN108827086B (zh) 一种基于安全气囊气体发生剂的致裂筒及其近人爆破方法
NO20140224A1 (no) Forsvinnende perforeringskanonsystem
CN101726223B (zh) 一种岩石定向断裂装置及方法
CN107091090A (zh) 一种矿用二氧化碳爆破装置
CN104500068A (zh) 一种干冰爆破方法及装置
CN205876317U (zh) 安全型二氧化碳爆破器及安全型二氧化碳开采器
KR100319974B1 (ko) 천공구멍가압에의한경질재질의파쇄방법및장치와경질재질의파쇄를위한스테밍바아장치
WO2006045248A1 (fr) Outil de fracture a gaz a energie elevee pour une operation de pose de tube
EA007198B1 (ru) Портативное устройство для разрушения горной породы
CN103398639B (zh) 一种用于破石清障的爆炸装置
CN107461195A (zh) 爆破用气体致裂管以及使用气体致裂管的爆破方法
CA2599106C (en) Handheld pneumatic tool for breaking up rock
WO2015200933A1 (en) Tunnelling method
CN207315377U (zh) 可快速组装的气体致裂管组
CN205784917U (zh) 一种致裂筒
EP1463918B1 (en) Method of and apparatus for breaking rock
CN207315378U (zh) 气体致裂管组
CN107673944A (zh) 一种爆破用烟火剂、其制备方法及应用
CN204279327U (zh) 一种枪发式破窗弹
CN208936887U (zh) 一种二氧化碳爆破堵孔器
RU2262069C1 (ru) Заряд взрывчатого вещества и способ ведения взрывных работ
US20090184563A1 (en) Method of Breaking Brittle Solids
CN108731560B (zh) 一种高效爆破装置的爆破结构

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20170825

RJ01 Rejection of invention patent application after publication