CN108387154B - 一种气体反应激发式气体爆破装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种气体反应激发式气体爆破装置，该装置包括内管、外管、引爆气室、密封头和塑料导管，所述外管的顶部设有充排液开关，所述内管和外管的中轴线重合并与外管一体成型，所述内管上方固定有引爆气室，所述引爆气室的上方设有密封头，所述密封头中间贯穿有竖直的气体通道，所述密封头顶部设有指示灯，所述气体通道下部设有单向阀，所述气体通道中部设有气体监测器，所述气体通道上部连接塑料导管。本发明还提供了该装置对应的使用方法。本发明安全性强，作业效率高，采用气体反应作为激发引爆方式，避免了爆破环境中各类杂散电流以及雷电等对爆破安全的影响，通过设置不同的塑料导管长度，能够达到延期起爆的目的。

Description

一种气体反应激发式气体爆破装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及气体爆破设备技术领域，尤其涉及一种气体反应激发式气体爆破装置及其使用方法。

背景技术

气体爆破技术是利用易于气化的液态物质(最常用的为CO₂)受热后发生膨胀，快速释放高压气体松动、破裂岩石，避免了炸药爆破在开采过程中产生的爆破震动、烟尘污染以及爆破噪声等各种爆破危害效应，为矿山安全开采和岩石松动提供有利帮助。因此广泛应用于各类矿山(石子矿、铁矿、煤矿、金矿等)、隧道、坑道、壕沟崛起、道路建设、冻土层松动等等工程。

目前现有的气体爆破装置是电激发式气体爆破装置，包括储液管和引爆结构，将可以释放热量的化学物质装填在引爆结构内，将电热丝封装在化学物质中，需要进行爆破时通电激发引爆即可。

这种电激发式气体爆破装置使用过程中存在的问题有：一方面，电激发式气体爆破在使用的过程中受周围环境中各类杂散电流以及雷电的影响，容易引发意外事故，安全性较低，给气体爆破作业带来了困难；另一方面，由于电激发式气体爆破装置没有延期结构，所有炮孔只能同时起爆，无法实现延期起爆，降低了作业效率。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种气体反应激发式气体爆破装置，本发明能够避免爆破环境中各类杂散电流以及雷电等对爆破安全的影响，安全性更高，能够实现延期起爆，提高爆破作业效率。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种气体反应激发式气体爆破装置，包括内管、外管、引爆气室、密封头和塑料导管，所述外管的顶部设有充排液开关，所述内管和外管的中轴线重合并与外管一体成型，所述内管上方固定有引爆气室，所述引爆气室的上方设有密封头，所述密封头中间贯穿有竖直的气体通道，所述密封头顶部设有指示灯，所述气体通道下部设有单向阀，所述气体通道中部设有气体监测器，所述气体通道上部连接塑料导管。

优选的，所述内管下方填装有发热剂，且发热剂上方装有引燃剂。

优选的，所述引爆气室的上下部中心处均设有小孔，且小孔尺寸与气体通道尺寸相匹配。

优选的，所述指示灯采用导线与气体监测器相连接。

优选的，所述单向阀的气体流向为自上向下。

优选的，所述塑料导管内输送有爆炸性混合气体，包含氧气、氢气和甲烷三种组分，反应过程为3O₂+H₂+CH₄→3H₂O+CO₂+0.5O₂。

优选的，所述爆炸性混合气体各组分比例为O₂：H₂：CH₄＝60％：20％：20％时，爆炸性混合气体的反应以2500m/s的速度在塑料导管中稳定传播。

气体反应激发式气体爆破装置普通爆破方法，步骤如下：

1)将发热剂和引燃剂按照计算好的量依次填装进内管中压实，再将引爆气室固定在引燃剂的上方；

2)通过充排液开关将液态CO₂充入外管中，并将气体爆破装置放入提前钻好的炮孔中；

3)将塑料导管的输出端与密封头中的气体通道上部进行连接；

4)将按比例混合均匀的爆炸性混合气体由输入端输送到塑料导管中，当爆炸性混合气体到达气体通道时，气体监测器检测到爆炸性混合气体，指示灯变亮；

5)将密封头密封好，然后再将爆炸性混合气体继续通入一段时间；

6)停止通入爆炸性混合气体，等待一段时间观察指示灯是否仍然保持明亮，如果保持明亮，则在塑料导管的输入端启动起爆器进行爆破；

7)如果指示灯变暗，则更换塑料导管之后重复以上3)、4)、5)、6)。

气体反应激发式气体爆破装置延期爆破方法，步骤如下：

1)将发热剂和引燃剂按照计算好的量依次填装进内管中压实，再将引爆气室固定在引燃剂的上方；

2)通过充排液开关将液态CO₂充入外管中，并将气体爆破装置放入提前钻好的第一炮孔和第二炮孔中；

3)将长度为L和L+L₀的塑料导管的输出端分别与第一炮孔和第二炮孔内密封头中的气体通道上部连接；

4)将按比例混合均匀的爆炸性混合气体由输入端输送到塑料导管中，当爆炸性混合气体到达气体通道时，气体监测器检测到爆炸性混合气体，指示灯变亮；

5)将密封头密封好之后，再将爆炸性混合气体继续通入一段时间；

6)停止通入爆炸性混合气体，等待一段时间观察指示灯是否仍然保持明亮，如果保持明亮，则在塑料导管的输入端启动起爆器进行爆破；

7)如果指示灯变暗，则更换塑料导管之后重复以上3)、4)、5)、6)；

8)通过观察发现第二炮孔比第一炮孔延迟起爆，延迟时间为

本发明的有益效果是：本发明的有益效果是：

1)设置引爆气室可以汇集一定量的混合气体，使得反应变得剧烈进而能够很好地点着引燃剂；

2)通过气体监测器和指示灯可以检测塑料导管是否通路，避免因塑料导管有破损或折断而发生气体逸散，减少盲炮产生率；

3)发热剂燃烧产生一些气体产物，气体产物压力使单向阀关闭，能够防止发热剂燃烧产生的热量从气体通道泄漏；

4)本发明采用气体反应作为激发引爆方式，可以替代传统气体爆破中使用的电激发方式，从而避免了爆破环境中各类杂散电流以及雷电等对爆破安全的影响。

5)通过设置不同长度的塑料导管，气体反应在相对长度L₀内稳定传播具有一段延迟时间，从而能够达到延期起爆的目的，提高爆破作业效率。

附图说明

图1为本发明提出的一种气体反应激发式气体爆破装置的结构示意图；

图2为本发明塑料导管示意图；

图3为本发明实施例1中气体反应激发式气体爆破装置普通爆破示意图；

图4为本发明实施例2中气体反应激发式气体爆破装置延期爆破示意图；

图中:1、内管，2、外管，3、引爆气室，4、充排液开关，5、密封头，6、气体监测器，7、塑料导管，8、指示灯，9、导线，10、单向阀，11、气体通道，12、引燃剂，13、发热剂，14、爆炸性混合气体，15、起爆器，16、炮孔，17、第一炮孔，18、第二炮孔。

具体实施方式

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、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，并不是全部的实施例。

所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参照图1、2，一种气体反应激发式气体爆破装置，包括内管1、外管2、引爆气室3、密封头5和塑料导管7，所述外管2的顶部设有充排液开关4，所述内管1和外管2的中轴线重合并与外管2一体成型，所述内管1上方固定有引爆气室3，所述引爆气室3的上方设有密封头5，所述密封头5中间贯穿有竖直的气体通道11，所述密封头5顶部设有指示灯8，所述气体通道11下部设有单向阀10，所述气体通道11中部设有气体监测器6，所述气体通道11上部连接塑料导管7。

所述内管1下方填装有发热剂13，且发热剂13上方装有引燃剂12；

所述引爆气室3的上下部中心处均设有小孔，且小孔尺寸与气体通道11尺寸相匹配；

所述指示灯8采用导线9与气体监测器6相连接；

所述单向阀10的气体流向为自上向下；

所述塑料导管7内输送有爆炸性混合气体14，包含氧气、氢气和甲烷三种组分，反应过程为3O₂+H₂+CH₄→3H₂O+CO₂+0.5O₂；

所述爆炸性混合气体14各组分比例为O₂：H₂：CH₄＝60％：20％：20％时，爆炸性混合气体14的反应以2500m/s的速度在塑料导管中稳定传播。

实施例1

对于气体反应激发式气体爆破装置的普通爆破方法，参照图1、2、3，步骤如下：

1)将固体粉末状引燃剂12的原料，按质量百分比为三氧化二铁：氧化铜：铝粉：三氧化二铝：二氧化硅：镍粉：碳酸钙＝8.5％：46.75％：29.75％：5％：3.75％：5％：1.25％的比例混合均匀得到引燃剂12，将固体粉末状发热剂13的原料，按质量百分比为高氯酸钙：硝酸钠：淀粉：十二烷基苯本磺酸钠：黄杨木粉：干法木纤维：氟化钙：铝粉：酚醛树脂＝15％：45％：14％：4％：4％：5％：5％：5％：3％的比例混合均匀得到发热剂13,然后将发热剂13和引燃剂12按照9:1的质量比依次填装进内管1中压实，再将引爆气室3固定在引燃剂12的上方；

2)通过充排液开关4将液态CO₂充入外管2中，并将气体爆破装置放入提前钻好的炮孔16中；

3)将塑料导管7的输出端与密封头5中的气体通道11上部进行连接；

4)将按O₂：H₂：CH₄＝60％：20％：20％的比例混合均匀的的爆炸性混合气体14由输入端输送到塑料导管7中，当爆炸性混合气体14到达气体通道11时，气体监测器6检测到爆炸性混合气体14，指示灯8变亮；

5)将密封头5密封好，然后再将混合气体14继续通入一段时间；

6)停止通入爆炸性混合气体14，等待一段时间观察指示灯8是否仍然保持明亮，如果保持明亮，则在塑料导管7的输入端启动起爆器15进行爆破；

7)如果指示灯8变暗，则更换塑料导管7之后重复以上3)、4)、5)、6)。

实施例2

对于气体反应激发式气体爆破装置的延期爆破方法，参照图1、2、4，步骤如下：

1)将固体粉末状引燃剂12的原料，按质量百分比为三氧化二铁：氧化铜：铝粉：三氧化二铝：二氧化硅：镍粉：碳酸钙＝8.5％：46.75％：29.75％：5％：3.75％：5％：1.25％的比例混合均匀得到引燃剂12，将固体粉末状发热剂13的原料，按质量百分比为高氯酸钙：硝酸钠：淀粉：十二烷基苯本磺酸钠：黄杨木粉：干法木纤维：氟化钙：铝粉：酚醛树脂＝15％：45％：14％：4％：4％：5％：5％：5％：3％的比例混合均匀得到发热剂13,然后将发热剂13和引燃剂12按照9:1的质量比依次填装进内管1中压实，再将引爆气室3固定在引燃剂12的上方；

2)通过充排液开关4将液态CO₂充入外管2中，并将气体爆破装置放入提前钻好的第一炮孔17和第二炮孔18中；

3)将长度为L和L+L₀的塑料导管7的输出端分别与第一炮孔17和第二炮孔18内密封头5中的气体通道11上部连接；

4)将按O₂：H₂：CH₄＝60％：20％：20％的比例混合均匀的的爆炸性混合气体14由输入端输送到塑料导管7中，当爆炸性混合气体14到达气体通道11时，气体监测器6检测到爆炸性混合气体14，指示灯8变亮；

5)将密封头5密封好之后，再将爆炸性混合气体14继续通入一段时间；

6)停止通入爆炸性混合气体14，等待一段时间观察指示灯8是否仍然保持明亮，如果保持明亮，则在塑料导管7的输入端启动起爆器15进行爆破；

7)如果指示灯8变暗，则更换塑料导管7之后重复以上3)、4)、5)、6)；

8)通过观察发现第二炮孔18比第一炮孔17延迟起爆，延迟时间为

工作原理：使用时，先将发热剂13和引燃剂12按照计算好的量依次填装进内管1中压实，再将引爆气室3固定在引燃剂12的上方，设置引爆气室3可以汇集一定量的爆炸性混合气体14，使得气体反应变得剧烈，进而能够很好地点着引燃剂12；通过充排液开关4将液态CO₂充入外管2中，并将气体爆破装置放入提前钻好的炮孔16中，再将塑料导管7的输出端与密封头5中的气体通道11上部进行连接，爆炸性混合气体14由输入端输送到塑料导管7中，当爆炸性混合气体14到达气体通道11时，气体监测器6检测到爆炸性混合气体14，指示灯8变亮，然后将密封头5密封好并继续将爆炸性混合气体14通入一段时间，停止通入后等待一段时间观察指示灯8是否仍然保持明亮，如果保持明亮，则在塑料导管7的输入端启动起爆器15进行爆破，通过气体监测器6和指示灯8可以检测塑料导管是否通路，避免因塑料导管7有破损或折断而发生爆炸性混合气体气体14逸散，减少盲炮产生率；发热剂13燃烧产生一些气体产物和大量的热量，气体产物压力使单向阀10关闭，能够防止发热剂13产生的热量从气体通道11泄漏；产生的热量使得外管2中的液态CO₂迅速气化，高压膨胀对外做功，使周围介质发生破裂或松动，达到爆破效果。本发明采用气体反应作为激发引爆方式，可以替代传统气体爆破中使用的电激发方式，从而避免了爆破环境中各类杂散电流以及雷电等对爆破安全的影响，安全性更高。而且，通过设置不同长度的塑料导管，气体反应在相对长度L₀内稳定传播具有一段延迟时间，从而能够达到延期起爆的目的，提高爆破作业效率。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不仅局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种气体反应激发式气体爆破装置，包括内管、外管、引爆气室、密封头和塑料导管，其特征在于：所述外管的顶部设有充排液开关，所述内管和外管的中轴线重合并与外管一体成型，所述内管上方固定有引爆气室，所述引爆气室的上方设有密封头，所述密封头中间贯穿有竖直的气体通道，所述密封头顶部设有指示灯，所述气体通道下部设有单向阀，所述气体通道中部设有气体监测器，所述气体通道上部连接塑料导管，所述引爆气室的上下部中心处均设有小孔，且小孔尺寸与气体通道尺寸相匹配，所述内管下方填装有发热剂，且发热剂上方装有引燃剂；

所述装置应用于岩石爆破中的方法，步骤如下：

1）将发热剂和引燃剂按照计算好的量依次填装进内管中压实，再将引爆气室固定在引燃剂的上方；

2）通过充排液开关将液态CO₂充入外管中，并将气体爆破装置放入提前钻好的第一炮孔和第二炮孔中；

3）将长度为L和L+L₀的塑料导管的输出端分别与第一炮孔和第二炮孔内密封头中的气体通道上部连接；

4）将按比例混合均匀的爆炸性混合气体由输入端输送到塑料导管中，当爆炸性混合气体到达气体通道时，气体监测器检测到爆炸性混合气体，指示灯变亮；

5）将密封头密封好之后，再将爆炸性混合气体继续通入一段时间；

6）停止通入爆炸性混合气体，等待一段时间观察指示灯是否仍然保持明亮，如果保持明亮，则在塑料导管的输入端启动起爆器进行爆破；

7）如果指示灯变暗，则更换塑料导管之后重复以上3）、4）、5）、6）；

8）通过观察发现第二炮孔比第一炮孔延迟起爆，延迟时间为

。

2.如权利要求1所述的一种气体反应激发式气体爆破装置，其特征在于：所述指示灯采用导线与气体监测器相连接。

3.如权利要求1所述的一种气体反应激发式气体爆破装置，其特征在于：所述单向阀的气体流向为自上向下。

4.如权利要求1所述的一种气体反应激发式气体爆破装置，其特征在于：所述塑料导管内输送有爆炸性混合气体，包含氧气、氢气和甲烷三种组分，反应过程为3O₂+H₂+CH₄→3H₂O+CO₂+0.5O₂。

5.如权利要求4所述的一种气体反应激发式气体爆破装置，其特征在于：所述爆炸性混合气体各组分比例为O₂：H₂：CH₄ = 60％：20％：20％时，爆炸性混合气体的反应以2500m/s的速度在塑料导管中稳定传播。

6.一种气体反应激发式气体爆破装置的普通爆破方法，包括内管、外管、引爆气室、密封头和塑料导管，其特征在于：所述外管的顶部设有充排液开关，所述内管和外管的中轴线重合并与外管一体成型，所述内管上方固定有引爆气室，所述引爆气室的上方设有密封头，所述密封头中间贯穿有竖直的气体通道，所述密封头顶部设有指示灯，所述气体通道下部设有单向阀，所述气体通道中部设有气体监测器，所述气体通道上部连接塑料导管，所述引爆气室的上下部中心处均设有小孔，且小孔尺寸与气体通道尺寸相匹配，所述内管下方填装有发热剂，且发热剂上方装有引燃剂；

所述方法应用于岩石爆破中，步骤如下：

1）将发热剂和引燃剂按照计算好的量依次填装进内管中压实，再将引爆气室固定在引燃剂的上方；

2）通过充排液开关将液态CO₂充入外管中，并将气体爆破装置放入提前钻好的炮孔中；

3）将塑料导管的输出端与密封头中的气体通道上部进行连接；

4）将按比例混合均匀的爆炸性混合气体由输入端输送到塑料导管中，当爆炸性混合气体到达气体通道时，气体监测器检测到爆炸性混合气体，指示灯变亮；

5）将密封头密封好，然后再将爆炸性混合气体继续通入一段时间；

6）停止通入爆炸性混合气体，等待一段时间观察指示灯是否仍然保持明亮，如果保持明亮，则在塑料导管的输入端启动起爆器进行爆破；

7）如果指示灯变暗，则更换塑料导管之后重复以上3）、4）、5）、6）。

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