CN108592718B

CN108592718B - 可循环利用粉尘的爆破装置及其使用方法

Info

Publication number: CN108592718B
Application number: CN201810486690.4A
Authority: CN
Inventors: 高磊; 许闯; 陈育民; 杨涛; 许情欢
Original assignee: Hohai University HHU
Current assignee: Hohai University HHU
Priority date: 2018-05-21
Filing date: 2018-05-21
Publication date: 2019-10-15
Anticipated expiration: 2038-05-21
Also published as: CN108592718A

Abstract

本发明公开了一种可循环利用粉尘的爆破装置及其使用方法，该装置包括加热单元、氧化还原单元、氧浓度检测单元、温度监控单元、预警单元和控制点火单元。与现有技术相比，本发明发挥了可控粉尘爆炸的优势，适用于隧道爆破、采石采矿工程和扩张煤矿裂隙等；既能保留像一般炸药破坏力大的优点，还能达到可控和循环利用的目的；使用时安全可靠，还可以根据环保的需要选择面粉、金属粉末等不含污染物的粉尘，以达到环境保护的要求，并且由于装置的可循环利用、粉尘的价格低廉，可达到降低工程爆破成本的目的。

Description

可循环利用粉尘的爆破装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及爆破工程领域，尤其涉及可循环利用粉尘的爆破装置及其使用方法。

背景技术

爆破有火药爆破、二氧化碳爆破和静爆劈裂等。火药爆破具有极大的风险性，爆破后会有极强的冲击力，被冲击的碎石很容易伤到周围的施工人员，同时其爆炸产生的有害物质会污染环境。二氧化碳爆破技术是一种新兴技术，其爆炸威力相对于火药技术较小，且二氧化碳聚能物质价格较昂贵，导致二氧化碳爆破成本较高。静爆劈裂技术在实际工程使用中，威力较小，往往达不到工程实际预想的效果，且设备笨重，需要较大的空间进行爆破准备，成本较高。因此，亟需一种爆破威力大、环保且可循环利用的爆破装置。

粉尘爆破是一种有待尝试的新型技术，其与传统的炸药爆破和二氧化碳爆破技术相比，具有环境污染小、威力大、适用于各种工程环境等优势。虽然目前在实际工程中鲜有应用，但是其相对于传统爆破的巨大优势定会使其发展起来。

发明内容

发明目的：针对上述爆破技术的缺点和不足，本发明提出一种可循环利用粉尘的爆破装置及其使用方法，以有效的发挥粉尘爆破威力大、环保无污染以及其可循环利用的优势，满足工程实际需要。

技术方案：本发明可循环利用粉尘的爆破装置，包括上部可循环利用装置和下部一次性装置，具体包括：

加热单元，包括充电器、电源底座、电线和接线柱，通过交流电产生涡流进行加热；

氧化还原单元，包括线圈、空心铁棒和氧化剂，利用加热单元加热空心铁棒产生的热量加速氧化剂产生氧化还原反应；

氧浓度检测单元，包括氧浓度检测装置，检测氧化还原作用所产生的氧气并判断氧浓度；

温度监测单元，包括温度感应器、温度监测装置，温度感应器将感应到爆破装置内部的温度传给温度监测装置；

预警单元，包括预警响铃，在氧气浓度和温度到达引爆粉尘要求点时，发出预警信号；

控制点火单元，包括打火针，并与氧浓度检测装置和温度监测装置连接，在氧浓度检测装置检测到氧浓度达到粉尘爆炸点、温度监测装置监控到温度达到引爆要求后控制打火针点火，引爆粉尘。

可循环利用粉尘的爆破装置还包括表面涂有高温冷却涂层的可拆卸式防冲击护罩。

还包括覆盖在下部装置上的第一密封油纸。

加热单元还包括用以保护电源的电源固定支架、防冲击硬海绵、防冲软海绵和减震弹簧，以减少电源在受到冲击时被破坏。

空心铁棒上部覆盖有第二密封油纸，以防空气进入催化氧化剂发生氧化；在下部装置外安装有防爆金属外壳。

可循环利用粉尘的爆破装置的使用方法，包括以下步骤：

步骤1，在使用之前先撕开下部装置的第一密封油纸，并卸下防爆金属外壳；

步骤2，撕开空心铁棒上部的第二密封油纸；

步骤3，晃动下部装置，利用粉尘浓度检测装置检测内部粉尘浓度，并记录；

步骤4，引出空心铁棒内的线圈电线，接到电源与氧浓度检测装置之间隔板上的接线柱上，形成闭合回路；

步骤5，检验电路闭合性，若电路无故障进入下一步；若检测有问题，换新的下部装置，重复步骤3～5；

步骤6，对氧浓度检测装置校准，利用温度、湿度检测仪检测现场的实际温度和湿度，并记录；

步骤7，先关闭氧浓度检测装置和温度监测装置开关，然后将打火针15插入空心铁棒13，再打开氧浓度检测装置20和温度监测装置23开关；

步骤8，连接上部装置和下部装置；

步骤9，在需要进行爆破的面钻孔；

步骤10，打开电源开关，将爆破装置推送到爆破点处后，人员撤离到安全距离外；

步骤11，引爆装置，当氧浓度检测装置20检测到氧浓度将要达到预定值、温度监测装置23达到粉尘爆炸的预定温度后，预警装置发出警报预警，当温度和氧浓度达到预定值之后，自动点火引爆装置，记录时间t1；重复几组试验，根据测得的时间判断从打开电源18到引爆所需时间

步骤12，引爆后，将上部可循环利用装置再与其它下部一次性装置组装，重复上述步骤。

在步骤5中，安装检测用的万能表，打开电源18开关，检测线圈电路是否闭合；若下部装置电路出现问题，舍弃并更换新的下部装置，在使用之前重复上述操作。

在步骤6中，打开氧浓度检测装置开关，检验空气中氧浓度，参考当地实际氧浓度水平，并校准。

有益效果：与传统的炸药爆破和二氧化碳爆破技术相比，本发明具有以下优点：

(1)本发明具有环境污染小、威力可控、适用于各种工程环境等优势，符合绿色发展理念。

(2)相对于火药爆破，本发明的威力可通过粉尘量进行控制，其具体的粉尘量与爆炸威力对应关系可通过试验测得；粉尘可采用面粉或者金属粉末，其爆炸产物中不含有污染空气的有害物质。

(3)相对于二氧化碳爆破，本发明的威力较大；且由于其爆炸物质可为面粉，金属粉尘或者工厂粉尘等一些较容易获得的可爆物，相对于二氧化碳聚能物质价格较低廉。

(4)相对于静爆劈裂装置，本发明的威力较大，更能达到工程需要；且由于其体积较小，方便在狭小空间操作；设备简单，电源可拆卸充电，循环利用，成本较静爆劈裂装置较低。

(5)发挥了粉尘爆破的优势，利用粉尘无污染的特点，以达到环保的目的，由于本发明利用自动化技术控制引爆，避免了人工引爆的危险，保障工人的生命安全，降低了风险。

(6)本发明上部装置采用了可拆卸方案，使得上部装置可循环利用。

附图说明

图1为本发明结构总图；

图2为图1中上部装置图；

图3为图1中下部装置图。

图中：1充电器，2可拆除电源底座，3防冲击硬海绵，4电源固定支架，5防冲击软海绵，6电源底座固定螺栓，7接线柱，8上部装置外壳，9高温冷却剂涂层，10减震弹簧，11隔板，12防爆金属，13空心铁棒，14线圈，15打火针，16温度传感器，17粉尘，18电源，19电源接线柱，20氧浓度检测装置，21装置防冲击护罩，22装置防冲击护罩固定螺栓，23温度监测装置，24上部螺栓头，25预警响铃，26下部螺栓帽，27第二密封油纸，28第一密封油纸，29氧化剂，30油纸外壳，31防爆金属外壳。

具体实施方式

如图1、图2、图3所示，爆破装置包括上部可循环利用装置和下部一次性装置，具体包括加热单元、氧化还原单元、氧浓度检测单元、温度监测单元、预警单元和控制点火单元，加热单元利用电线和接线柱将电源和线圈连接起来起到加热的作用；氧化还原单元利用加热单元所产的热量加速氧化剂产生氧化还原反应；氧浓度检测单元检测氧化还原作用所产生的氧气并判断氧浓度是否达到粉尘爆炸点要求；温度监测单元检测温度是否达到引爆要求；预警单元在氧浓度和温度快要达到引爆粉尘要求点时，发出预警信号；控制点火单元在氧浓度检测单元检测到氧浓度达到粉尘爆炸点、温度监测单元监控到温度达到引爆要求后控制点火，引爆粉尘。

加热单元包括充电器1、可拆除电源底座2、电源固定支架4、防冲击硬海绵3、防冲击软海绵5、减震弹簧10、电线、接线柱7。电源固定支架4、防冲击软海绵3、防冲击硬海绵5、减震弹簧10用以保护电源，减少电源在受到冲击时破坏。

氧化还原单元包括线圈，空心铁棒13和氧化剂29；其在连接上部装置之前为密封状态，在加热之前将空心铁棒13内的电线连接到对应的接线柱上。

氧浓度检测单元包括氧浓度检测装置20、电线、装置防冲击护罩21、固定螺栓、高温冷却剂涂层9。在上下装置之间隔板以及氧浓度检测装置的防冲击护罩21上涂有高温冷却剂涂层9，以免上部装置和氧浓度检测装置受到高温破坏。

温度监测单元包括温度感应器16、温度监测装置23、装置防冲击护罩21、电线和接线柱；温度感应器16感应下部装置的内部温度，再传给温度监测装置23。

预警单元包括预警响铃25、装置防冲击护罩21、内置电源和电线；预警单元在氧浓度和温度快要达到引爆粉尘要求点时，发出预警信号。

控制点火单元与氧浓度检测装置20和温度监测装置23连接，包括电线和打火针15；在氧浓度检测装置20检测到氧浓度，温度监测装置23检测到的温度达到粉尘爆炸点后，打火针15通电，产生电火花引爆粉尘装置。

下部装置上覆盖有第一密封油纸28，该油纸用来保护下部装置，以防氧化生锈；第二密封油纸位于空心铁棒13上部，防止空气进入催化氧化剂发生氧化。下部装置外部安装有防爆金属外壳31。

在使用之前先卸下电源底座固定螺栓6和装置防冲击防护罩固定螺栓22，将上部装置电源18取下充电，拆下装置防冲击防护罩21，取出氧浓度检测装置20和温度监测装置23充电。充电完成后，将上部装置电源18和氧浓度检测装置20和温度监测装置23安放回原来位置，盖上装置防冲击防护罩21，再拴紧电源底座固定螺栓6和装置防冲击防护罩固定螺栓22。

可循环利用粉尘的爆破装置的使用方法，包括以下步骤：

步骤(1)，解除下部装置，在使用前先撕开下部装置的第一密封油纸28，并卸下防爆金属外壳31；

步骤(2)，撕开空心铁棒13上部的第二密封油纸27；

步骤(3)，晃动下部装置，利用粉尘浓度检测装置检测下部装置中的粉尘浓度，并记录；

步骤(4)，利用温度、湿度检测装置测得现场的实际温度和湿度；引出空心铁棒13中的线圈14引线，接到电源与氧浓度检测装置之间隔板11上的接线柱7上，形成闭合回路；

步骤(5)，检测电源回路闭合性，安装好检测用的万能表，打开电源18开关，迅速用万能表检测线圈电路是否闭合，检查完毕后关闭电源18开关，若电路有问题，则先检查电源18和隔板11接线柱7是否通路，如若不通，检查问题并解决，若是下部装置电路出现问题，舍弃并更换新的下部装置，在使用之前重复上述操作。

步骤(6)，打开氧浓度检测装置20和温度监测装置23开关，检验空气中氧浓度和周围温度，并参考当地实际氧浓度水平进行校准；进行环境温度、湿度检测，利用温度、湿度检测仪检测现场的实际温度和湿度，并记录；

步骤(7)，先关闭氧浓度检测装置和温度监测装置开关，然后将打火针15插入空心铁棒13，保证其前端超出空心铁棒3～5cm，再打开氧浓度检测装置20和温度监测装置23开关；

步骤(8)，通过上部螺栓头24和下部螺栓帽26将上下两个装置紧密相连；

步骤(9)，在需要进行爆破的面钻孔；

步骤(10)，打开电源18开关，迅速将装置推送到预定爆破点后，所有人员撤离到安全距离外；

步骤(11)，当氧浓度检测装置20测得氧浓度、温度监测装置23测得温度即将达到粉尘爆炸的条件(通过试验确定氧浓度和温度数值，并标记在氧浓度检测器20和温度监测装置23内)后，氧浓度检测装置20和温度监测装置23形成通路，与预警响铃25形成串联电路，预警响铃25发出警报预警。当氧浓度检测装置20测得氧浓度、温度监测装置23测得温度达到粉尘爆炸的条件后，氧浓度检测装置20和温度监测装置23形成的通路继而给打火针15通电，打火针15产生电火花，引爆装置。记录下引爆所需时间记为t₁，重复几组试验，获得相对应的时间数据t₂,t₃…..t_n，再根据这些时间参数判断在此时环境下从打开电源18到引爆所需时间；

步骤(12)，引爆后，将上部可循环利用装置再与其它下部一次性装置组装，重复上述操作进行爆破作业。

Claims

1.一种可循环利用粉尘的爆破装置，其特征在于：包括上部可循环利用装置和下部一次性装置，具体包括：

加热单元，包括充电器(1)、电源底座(2)、电线和接线柱(7)，通过交流电产生涡流进行加热；

氧化还原单元，包括线圈、空心铁棒(13)和氧化剂(29)，利用加热单元加热空心铁棒(13)产生的热量加速氧化剂产生氧化还原反应；

氧浓度检测单元，包括氧浓度检测装置(20)，检测氧化还原作用所产生的氧气并判断氧浓度；

温度监测单元，包括温度感应器(16)、温度监测装置(23)，所述温度感应器(16)将感应到爆破装置内部的温度传给温度监测装置(23)；

预警单元，包括预警响铃(25)，在氧气浓度和温度到达引爆粉尘要求点时，发出预警信号；

控制点火单元，包括打火针(15)，与氧浓度检测装置(20)和温度监测装置(23)连接，在氧浓度检测装置(20)检测到氧浓度达到粉尘爆炸点、温度监测装置(23)监控到温度达到引爆要求后控制打火针(15)点火，引爆粉尘。

2.根据权利要求1所述的可循环利用粉尘的爆破装置，其特征在于：还包括表面涂有高温冷却涂层的可拆卸式防冲击护罩(21)。

3.根据权利要求1所述的可循环利用粉尘的爆破装置，其特征在于：还包括覆盖在下部装置上的第一密封油纸(28)。

4.根据权利要求1所述的可循环利用粉尘的爆破装置，其特征在于：所述加热单元还包括用以保护电源的电源固定支架(4)、防冲击硬海绵(3)、防冲软海绵(5)和减震弹簧(10)。

5.根据权利要求1所述的可循环利用粉尘的爆破装置，其特征在于：所述空心铁棒(13)上部覆盖有第二密封油纸(27)。

6.根据权利要求1所述的可循环利用粉尘的爆破装置，其特征在于：所述下部装置外安装有防爆金属外壳(31)。

7.一种采用如权利要求1所述的可循环利用粉尘的爆破装置的使用方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤(1)，在使用之前先撕开下部装置的第一密封油纸(28)，并卸下防爆金属外壳(31)；

步骤(2)，撕开空心铁棒上部的第二密封油纸(27)；

步骤(3)，晃动下部装置，利用粉尘浓度检测装置检测内部粉尘浓度，并记录；

步骤(4)，引出空心铁棒(13)内的线圈(14)电线，接到电源与氧浓度检测装置之间隔板(11)上的接线柱(7)上，形成闭合回路；

步骤(5)，检验电路闭合性，若电路无故障进入下一步；若检测有问题，换新的下部装置，重复步骤(3)～(5)；

步骤(6)，对氧浓度检测装置校准，利用温度、湿度检测仪检测现场的实际温度和湿度，并记录；

步骤(7)，先关闭氧浓度检测装置和温度监测装置开关，然后将打火针(15)插入空心铁棒(13)，再打开氧浓度检测装置(20)和温度监测装置(23)开关；

步骤(8)，连接上部装置和下部装置；

步骤(9)，在需要进行爆破的面钻孔；

步骤(10)，打开电源开关，将爆破装置推送到爆破点处后，人员撤离到安全距离外；

步骤(11)，引爆装置，当氧浓度检测装置(20)检测到氧浓度将要达到预定值、温度监测装置(23)达到粉尘爆炸的预定温度后，预警装置发出警报预警，当温度和氧浓度达到预定值之后，自动点火引爆装置，记录时间t1；重复几组试验，根据测得的时间判断从打开电源(18)到引爆所需时间

步骤(12)，引爆后，将上部可循环利用装置再与其它下部一次性装置组装，重复上述步骤。

8.根据权利要求7所述的可循环利用粉尘的爆破装置的使用方法，其特征在于：步骤(5)中，安装检测用的万能表，打开电源(18)开关，检测线圈电路是否闭合；若下部装置电路出现问题，舍弃并更换新的下部装置，在使用之前重复上述操作。

9.根据权利要求7所述的可循环利用粉尘的爆破装置的使用方法，其特征在于：步骤(6)中，打开氧浓度检测装置开关，检验空气中氧浓度，参考当地实际氧浓度水平，并校准。