CN108798669B

CN108798669B - 深孔松动水力卸压一体化爆破方法及装置

Info

Publication number: CN108798669B
Application number: CN201810421017.2A
Authority: CN
Inventors: 杨威; 林柏泉; 林明华; 王皓; 路长征
Original assignee: China University of Mining and Technology CUMT
Current assignee: China University of Mining and Technology CUMT
Priority date: 2018-05-04
Filing date: 2018-05-04
Publication date: 2020-09-04
Anticipated expiration: 2038-05-04
Also published as: CN108798669A

Abstract

深孔松动水力卸压一体化爆破装置，包括爆破筒、炮线、送药管、胶囊封孔器和钻孔注水管。爆破筒的前段为锥形，爆破筒中段中空，炸药内置于爆破筒中段，爆破筒末段中部具有炮线伸出孔，送药管中部为空心管路，胶囊封孔器串在送药管。炮线经由炮线伸出孔、空心管路伸出送药管末端。爆破时，将深孔松动水力卸压一体化爆破装置放入钻孔，接着胶囊封孔器封孔，然后向钻孔内注入静压水，之后引爆爆破筒，最后向钻孔内再次注入静压水。本发明的一体化爆破装置，实现了放置炸药、封孔、注水、爆破的一体化，作业效率高。

Description

深孔松动水力卸压一体化爆破方法及装置

技术领域

本发明涉及矿用设备，尤其涉及一种深孔松动水力卸压一体化爆破方法及装置。

背景技术

采煤工作面回采过程中，工作面前方煤体内存在卸压带、集中应力带和原始应力带三个应力带。在卸压带内，地应力和瓦斯压力均低于原始值，它是阻止突出的防护带。在集中应力带内，径向应力比原始地应力小，但切向应力比原始地应力大，煤层透气性急剧降低，对于具有煤与瓦斯突出危险的高瓦斯煤层，造成煤体瓦斯难以泄漏，可能保持着较高的瓦斯压力，一旦突然暴露，很可能发生突出。因此，在采面回采过程中，要防止突出的发生，必须改变工作面前方煤体应力分布，保持足够长的卸压带，同时尽可能增加煤体透气性，使煤层瓦斯得以充分预排。但，随着煤炭开采不断的向地底延伸，深部出现的高地应力、高瓦斯含量、高瓦斯吸附压力、煤岩的高非均质性和低渗透性的问题越来越严重。综合机械化工作面的快速推进，采场应力来不及平衡。这些都共同导致采煤工作面的卸压带长度不足，因而大部分煤企通过加大了炸药的使用量来提高松爆效果，这也进一步的给煤矿企业的生产带来了更大的安全隐患。专利CN201610713505公开了一种新型深孔水压爆破装置和爆破方法，将炸药筒包裹在水袋中，再将水袋装入钻孔，水袋注水后实施爆破。这种爆破方法，由于水仅存在于在水袋中，没有渗入岩层裂隙，因此其爆破仅能松动钻孔周围有限的岩层，而不能对钻孔周围的整个岩层进行松动，且其封口仅靠固定环封堵，在爆破时，易使水和爆生气体从钻孔口冲出，弱化了爆破效果。此外，其爆破筒先装入内水袋再放入内水袋，仅适用于钻孔较潜的情形，难以放入深孔中。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种深孔松动水力卸压一体化爆破装置，在深孔松动水力卸压爆破时，实现放置炸药、封孔、注水、爆破的一体化操作；本发明的第二个目的在于提供一种深孔松动水力卸压一体化爆破方法，使水充满钻孔及钻孔周围煤层的所有裂隙，以提升爆破效果。

为实现以上发明目的，本发明的技术方案如下：

深孔松动水力卸压一体化爆破装置，包括爆破筒、炮线、送药管、胶囊封孔器和钻孔注水管。爆破筒的前段为锥形，爆破筒中段中空，炸药内置于爆破筒中段，爆破筒中段内壁末端具有内螺纹，爆破筒末段外壁前端具有内螺纹相配合的外螺纹，爆破筒末段中部具有炮线伸出孔。送药管的前端与爆破筒相连，送药管中部为空心管路，空心管路的前端与炮线伸出孔相对。炮线经由炮线伸出孔、空心管路伸出送药管末端。钻孔注水管与送药管平行穿过胶囊封孔器并固定该胶囊封孔器上。钻孔注水管在胶囊封孔器中的部分为波纹胶管或弹性胶管，波纹胶管或弹性胶管可在胶囊封孔器注水膨胀时伸长，以免被拉断。

进一步的，实心圆锥体的顶角为25°-45°。

进一步的，实心圆锥体的顶角为30°。

进一步的，爆破筒的末端与所述送药管的前端为可活动连接。

进一步的，爆破筒的末端与所述送药管的前端螺接或插接。

深孔松动水力卸压一体化爆破方法，包括步骤：

S1：在工作面施工钻孔；

S2：将深孔松动水力卸压一体化爆破装置放入钻孔；

S3：胶囊封孔器封孔后，向钻孔内注入静压水；

S4：引爆爆破筒。

S5：向钻孔内再次注入静压水。

进一步的，上述钻孔为多个，深孔松动水力卸压一体化爆破装置放入各钻孔后，将爆破装置与起爆器并联或串联，之后通过起爆器引爆爆破筒。

与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明的深孔松动水力卸压一体化爆破装置，结构巧妙，实现了放置炸药、注水、封孔的一体化，操作简单，作业效率高；爆破筒的前段圆锥体可使其更容易放入较深的钻孔及碎渣较多的钻孔。本发明的深孔松动水力卸压一体化爆破方法，在水力松爆破时以静压水作为介质，静压水充满钻孔内及钻孔周围的裂隙，爆破产生的爆生气体膨胀收缩产生的脉动压力以及气泡坍塌时产生的射流能极大提高工作面前方的松爆效果；爆破后的再次注入静压水后，使水充满次生钻孔周围的次生裂隙内，改善了煤体力学性能，提高了煤体的塑性，降低了突出危险性；借助于深孔松动水力卸压一体化爆破装置，操作简单便捷，爆破效率高。

附图说明

图1为本发明实施例中所述的深孔松动水力卸压一体化爆破装置的结构示意图；

图2为本发明实施例中所述的爆破筒的结构示意图；

图3为本发明实施例中所述的送药管的横截面图；

图4为本发明实施例中所述的胶囊封孔器的结构示意图；

图5为本发明实施例中所述的第一胶囊堵头的横切面图；

图6为本发明实施例中所述的第二胶囊堵头的横切面图；

以上图1-6中，1-爆破筒；101-爆破筒前段；102-爆破筒中段；103-爆破筒末段；104-炮线伸出孔；2-炮线；3-送药管；301-空心管路；4-胶囊封孔器；401-第一胶囊堵头；402-胶囊；403-胶囊注水管；404-第二胶囊堵头；405-第一阀门；5-钻孔注水管；501-第二阀门；6-炸药；7-起爆器；8-爆破钻孔。

具体实施方式：

下面参照附图对本发明做进一步描述。

实施例

如图1所示，一种深孔松动水力卸压一体化爆破装置，包括爆破筒1、炮线2、送药管3、胶囊封孔器4和钻孔注水管5。如图2所示，爆破筒前段101为实心圆锥体，实心圆锥体的顶角为25°-45°，根据煤层的地质情况实心圆锥体的顶角优选为30°。爆破筒中段102中空，炸药6内置于爆破筒中段102，爆破筒中段102内壁末端具有内螺纹，爆破筒末段103外壁前端具有内螺纹相配合的外螺纹，爆破筒末段103为中部具有炮线伸出孔104的实心体，可在爆破时阻止爆破能量外泄。送药管3的前端与爆破筒1相连。如图3所示，送药管3中部为空心管路301，空心管路301的前端与炮线伸出孔104相对。炮线2经由炮线伸出孔104、空心管路301伸出送药管3末端并与起爆器7相连。胶囊封孔器4串在送药管3上，钻孔注水管5与送药管3平行穿过胶囊封孔器4并固定该胶囊封孔器4上。钻孔注水管5在胶囊封孔器4中的部分为波纹胶管或弹性胶管，波纹胶管或弹性胶管可在胶囊封孔器4注水膨胀时伸长，以免被拉断。

如图4所示，胶囊封孔器4包括第一胶囊堵头401、胶囊402、胶囊注水管403、第二堵头404。胶囊402的两端分别固定在第一胶囊堵头1和第二堵头404上。如图5和图6所示，钻孔注水管5和送药管3分别穿过第一胶囊堵头401和第二胶囊堵头404的中部，胶囊注水管403穿过第一胶囊堵头401伸入胶囊402内。胶囊注水管403上装有第一阀门405。钻孔注水管5靠近第一胶囊堵头401一侧上装有第二阀门501，第二阀门501位于胶囊402之外。第一阀门405与胶囊注水管403之间、第二阀门501与钻孔注水管501之间为螺接、插接或法兰连接。

第一阀门405用于控制向胶囊402的注水和排水，第二阀门501用于控制向爆破钻孔8的注水和排水。此外，送药管3伸出钻孔外的部分还有第三阀门，用于在爆破后封闭送药管3，第三阀门与送药管3螺接或插接。第三阀门第一堵头401上还固定有助推器，以便于将胶囊封孔器4推送到爆破钻孔内的预定封孔位置。

进行深孔松动水力卸压一体化爆破的具体实施步骤包括：

在某矿的采煤工作面每隔6m采用常规方法施工多个爆破钻孔8，其孔径为

孔深13.5m；将推杆连接到助推器上，推动深孔松动水力卸压一体化爆破装置至各爆破钻孔8里的预定松爆点，同时使胶囊封孔器4处于距爆破钻孔8的孔口0.5～1m的位置；打开第一阀门405，通过胶囊注水管403向胶囊402内注水，胶囊402膨胀，胶囊封孔器4内侧的胶囊皮抱紧送药管3，外侧的胶囊皮贴紧爆破钻孔壁，从而封闭爆破钻孔8；打开第二阀门501，通过钻孔注水管5向爆破钻孔8内注入静压水，直至无法再注入关闭第二阀门501。将各爆破装置与起爆器串联，通过起爆器引爆爆破装置；将第三阀门安装在送药管3上以封闭送药管3，打开第二阀门501，向爆破钻孔8内再次注入静压水，直至无法再注入。关闭第二阀门501，打开第一阀门501并断开第一阀门与供水管的连接，使胶囊封孔器4中的水排出，取回胶囊封孔器4以备重复使用。

Claims

1.深孔松动水力卸压一体化爆破装置，其特征在于，包括爆破筒、炮线、送药管、胶囊封孔器和钻孔注水管，其中，爆破筒的前段为锥形，爆破筒中段中空，炸药内置于爆破筒中段，爆破筒中段内壁末端具有内螺纹，爆破筒末段外壁前端具有内螺纹相配合的外螺纹，爆破筒末段中部具有炮线伸出孔；

送药管的前端与爆破筒相连，送药管中部为空心管路，空心管路的前端与炮线伸出孔相对；炮线经由炮线伸出孔、空心管路伸出送药管末端，胶囊封孔器串在送药管上；

钻孔注水管与送药管平行穿过胶囊封孔器并固定该胶囊封孔器上。

2.根据权利要求1所述的深孔松动水力卸压一体化爆破装置，其特征在于，所述爆破筒的前段为圆锥体。

3.根据权利要求2所述的深孔松动水力卸压一体化爆破装置，其特征在于，所述圆锥体为实心圆锥体。

4.根据权利要求1所述的深孔松动水力卸压一体化爆破装置，其特征在于，所述爆破筒末段与所述送药管的前端螺接或插接。

5.深孔松动水力卸压一体化爆破方法，其特征在于，包括步骤：

S1：在工作面施工钻孔，在工作面施工2个以上钻孔；

S2：将权利要求1-4任一所述深孔松动水力卸压一体化爆破装置放入钻孔的预定位置；

S3：胶囊封孔器封孔后，向钻孔内注入静压水；

S4：将各深孔松动水力卸压一体化爆破装置与起爆器并联或串联，通过起爆器引爆爆破筒；

S5：向钻孔内再次注入静压水。