CN109696086A - 一种激发药剂装置、二氧化碳致裂器及致裂方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于爆破装置技术领域，提出了一种激发药剂装置，包括筒形包装膜和激发药剂，激发药剂设置在筒形包装膜内，筒形包装膜的两端设置有用于使筒形包装膜封住的卡扣，筒形包装膜为塑料复合膜。本发明还提出了一种二氧化碳致裂器，包括依次连接的泄气头、储液管和充气头，泄气头上设置有泄气孔，储液管内设置有储液腔，储液腔内设置有权利要求的激发药剂装置，激发药剂装置设置在储液腔内，充气头上设置有接线柱，接线柱连接有电点火头，电点火头插入激发药剂装置中。本发明解决了现有技术中激发药剂装置生产效率低、结构复杂、致裂器爆破后产生塑料碎片造成环境污染的问题。

Description

一种激发药剂装置、二氧化碳致裂器及致裂方法

技术领域

本发明属于爆破装置技术领域，涉及一种激发药剂装置、二氧化碳致裂器及致裂方法。

背景技术

二氧化碳致裂器是利用液态二氧化碳在变热时迅速气化膨胀，造成气体压力急剧上升，当超过泄能片设定压力时，高压气体冲破泄能片从泄气口释放出来，瞬间产生的强大冲击力，沿煤、岩体等物料的自然裂缝或被爆破引发的裂面冲开物料，并将其推离主体，从而达到爆破的目的。二氧化碳致裂器在爆破过程中无破坏性震动和短波，扬尘比例降低，对周围环境影响不大，可以代替炸药使用于矿山开采，隧道掘进和坑道建设等工程。

在二氧化碳致裂器爆破系统中，激发药剂装置是一个重要的核心一次性耗材，它是整个设备产生推力的启动器，决定了整个设备的使用效果，传统的激发药剂装置采用塑料管包装或者纸筒包装，其缺陷是：一、现有的塑料管包装或者纸筒包装只能用手工包装，生产效率低；二、采用塑料管包装激发药剂，激发药剂燃烧后塑料管燃烧不全，在致裂器发生爆破后会产生很多塑料碎片，无法回收处理造成环境污染，浪费资源；三、采用纸筒包装防水、耐磨性差，存放时稳定性差，存在一定的安全隐患；四、采用塑料管包装的激发药剂装置结构复杂，电点火头需要插入激发药剂中，操作不方便且电点火头与塑料管或纸筒接触的部位容易产生空隙，为了保证密封性又需要设置密封结构使得结构更为复杂；五、生产出的激发药剂装置需要标识生产日期、厂家等信息，而塑料管纸筒标识不方便。工作人员苦于上述缺陷，一直存在想要将激发药剂结构变的简单而又无法实现的行业难题。

发明内容

本发明提出一种激发药剂装置、二氧化碳致裂器及致裂方法，解决了现有技术中激发药剂装置生产效率低、结构复杂、致裂器爆破后产生塑料碎片造成环境污染的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种激发药剂装置，包括筒形包装膜和激发药剂，所述激发药剂设置在所述筒形包装膜内，所述筒形包装膜的两端设置有用于使所述筒形包装膜封住的卡扣，所述筒形包装膜为塑料复合膜或塑料交叉膜。

一种二氧化碳致裂器，包括依次连接的泄气头、储液管和充气头，所述泄气头上设置有泄气孔，所述储液管内设置有储液腔，所述储液腔内设置有权利要求所述的激发药剂装置，所述激发药剂装置设置在所述储液腔内，所述充气头上设置有接线柱，所述接线柱连接有电点火头，所述电点火头插入所述激发药剂装置中。

作为进一步的技术方案，所述泄气头一端封闭，另一端伸入所述储液管内与所述储液腔连通，所述泄气头与所述储液腔连通的一端设置有定压爆破片，所述储液腔远离所述泄气头的一端与所述充气头连接。

作为进一步的技术方案，所述充气头上设置有充气阀门。

作为进一步的技术方案，所述泄气头远离所述储液管的一端还设置有止飞装置，所述止飞装置包括限位卷筒，所述限位卷筒套设在用于与致裂器连接并防止致裂器飞出的止飞座上，所述止飞座包括设置在所述限位卷筒内的小端部和伸出所述限位卷筒外且于所述小端部连接的大端部，所述小端部与所述致裂器连接。

作为进一步的技术方案，所述限位卷筒为圆筒形且其上设置有沿其表面螺旋设置的缝隙，所述限位卷筒由所述缝隙展开后为平行四边形。

作为进一步的技术方案，所述小端部和所述大端部构成圆台状结构。

一种二氧化碳致裂器的致裂方法，包括以下步骤：

S1、将激发药剂密封于筒形包装膜内，安装卡扣，得到激发药剂装置；

S2、将电点火头穿破筒形包装膜插入激发药剂装置内；

S3、将电点火头与接线柱连接；

S4、将激发药剂装置放入储液腔中，关闭充气头，密封；

S5、打开充气阀门，将液体二氧化碳冲入储液腔，等储液腔的压力到达设定压力后关闭充气阀门，得到待爆破的二氧化碳致裂器；

S6、点火爆破实现致裂。

作为进一步的技术方案，步骤S4中设定压力为12MPa。

作为进一步的技术方案，步骤S2、步骤S3的顺序进行调换。

本发明使用原理及有益效果为：

1、本发明中，激发药剂装置包括筒形包装膜，筒形包装膜由复合膜片剂加工成型，便于填充激发药剂，筒形包装膜为塑料复合膜，成本低，防水防潮防静电，结构简单，使用更加方便，筒形包装膜的两端设置有用于使筒形包装膜封住的卡扣，密封性好，不仅能够防止激发药剂泄露，而且能够防止液态二氧化碳进入激发药及装置内而影响点火，安全性高。

2、与传统的塑料管包装和纸管包装相比，本发明中采用塑料复合膜消耗资源更少，质量更轻，使用更加方便，在激发药剂燃烧时塑料复合膜能够完全燃烧，不会产生塑料碎片，安全性高，不用回收处理，也不会对环境造成污染，而且与塑料管相比，塑料包装膜标识更加方便，同时，激发药剂装置采用类似火腿肠似的自动化生产线实现自动化装药，生产效率高，与传统的塑料管手工包装相比，大大减少了工作量，提高了生产效率，降低了生产成本，适合推广使用。

3、本发明中，现有技术中的激发药剂装置，结构非常复杂，在激发药剂装置生产时需要加工商复杂点连接装置与电点火头连接，而本发明中，激发药剂装置可以采用类似火腿肠似的自动化生产线实现自动化装药，生产工艺简单，生产效率高，使用时只需将电点火头穿破筒形包装膜插入激发药剂装置即可，操作十分方便，有效解决了现有技术中激发药剂装置生产效率低、结构复杂的行业难题。激发药剂和电点火头可以分开存放和运输，储存过程更加安全，而且在二氧化碳致裂器实现致裂后，筒形包装膜随着激发药剂完全燃烧而电点火头插入新的激发药剂装置后又可以重复使用，而现有的激发药剂装置中，电点火头作为激发药剂装置的一部分会随着激发药剂的燃烧而破换掉，只能一次性使用，因此，本实施例的电点火头与激发药及装置分开的设计使得电点火头可重复利用，使用寿命更长，节约了生产成本。

4、本发明中，电点火头通过两根引线与接线柱连接，接线柱与二氧化碳致裂器外的起爆器连接，开动起爆器，电点火头通电使激发药剂燃烧，燃烧时产生大量的热量瞬间实现把液态二氧化碳转化成气态二氧化碳，产生高压，高压气体通过泄气头释放出来，产生强大冲击力，从而使煤、岩体等发生爆破。

5、本发明中，定压爆破片的设置使得在储液管内气体压力大于设定压力时，储液管中的高压气体能够冲破定压爆破片，泄气头一端伸入储液管内与储液腔连通，高压气体冲破定压爆破片后通向泄气头从泄气孔处释放出来，从而实现爆破，采用不同压力规格的定压爆破片可实现对爆破力的准确控制。

6、本发明中，充气头上设置有充气阀门，在致裂前，打开充气阀门，通过液压装置将液态二氧化碳压入储液管内，达到设定压力后关闭充气阀门，完成待爆破的二氧化碳致裂器，在二氧化碳致裂器致裂后，方便液态二氧化碳的充入，可重复使用。

7、本发明中，止飞装置的设置，使得在高压气体产生的强大冲击力使煤、岩体等发生爆破时限位卷筒能够实现张开紧贴爆破孔壁，对止飞座起到限位作用，从而能够有效阻止致裂器向爆破孔口方向飞出。

8、本发明中，止飞装置包括限位卷筒，限位卷筒为圆筒形且其上设置有沿限位卷筒表面螺旋设置的缝隙，限位卷筒与小端部之间存在环形空间，便于在致裂器爆破瞬间高压气体对限位卷筒施加作用力，使限位卷筒会由缝隙径向张开紧贴爆破孔壁，与爆破孔壁贴合产生足够摩擦力，能够有效的将止飞座限制在爆破孔孔底，止飞座与致裂器连接，从而有效的阻止了致裂器向爆破孔口方向飞出，保障现场作业人员的安全，安全性高。

9、本发明中，缝隙沿限位卷筒表面螺旋设置，在相对拥挤的空间采用螺旋，螺旋形缝隙的限位卷筒既能承受更高的压力，又能使发生形变所需的能量减少，便于径向膨胀，增大与爆破孔的摩擦，更好的锁住止飞座，有效防止致裂器向爆破孔口方向飞出，增强了安全系数，而且限位卷筒表面螺旋设置的缝隙的结构因为其在受到膨胀气压作用时受力均匀，还具有使用寿命长的优点，因此更方便后期的维护，长期使用也能够使安全性得到有效的保证。

10、本发明中，小端部和大端部构成圆台状结构使得止飞座与限位卷筒形成的环形空间上部大，下部小，因而在二氧化碳膨胀爆破时从泄气头冲出的膨胀气压能够更有效的通过小端部和大端部构成圆台状结构进行反射作用于限位卷筒，使其很容易便能够实现打开，从而保证了止飞效果，从而避免了止飞不成功现象的出现，将安全系数提高到了百分之百。

11、本发明中，通过类似火腿肠似的自动化生产线将激发药剂密封于筒形包装膜内，安装卡扣，实现自动化装药，生产效率高，致裂前，只需将电点火头穿破筒形包装膜插入激发药剂装置内，将电点火头与接线柱连接，将激发药剂装置放入储液腔内，操作更简单，安全性更高。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明限位卷筒结构示意图；

图中：1-筒形包装膜，2-激发药剂，3-卡扣，4-泄气头，5-储液管，6-充气头，7-泄气孔，8-储液腔，9-接线柱，10-电点火头，11-定压爆破片，12-充气阀门，13-止飞装置，131-限位卷筒，132-止飞座，1321-小端部，1322-大端部。

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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

如图1～2所示，本发明提出的一种激发药剂装置，包括：筒形包装膜1和激发药剂2，激发药剂2设置在筒形包装膜1内，筒形包装膜1的两端设置有用于使筒形包装膜1封住的卡扣3，筒形包装膜1为塑料复合膜或塑料交叉膜。。

本实施例中，激发药剂装置包括筒形包装膜1，筒形包装膜1由复合膜片剂加工成型，便于填充激发药剂2，筒形包装膜1为塑料复合膜或塑料交叉膜，成本低，防水防潮防静电，结构简单，使用更加方便，筒形包装膜1的两端设置有用于使筒形包装膜1封住的卡扣3，密封性好，不仅能够防止激发药剂泄露，而且能够防止液态二氧化碳进入激发药及装置内而影响点火，安全性高。

此外，与传统的塑料管包装和纸管包装相比，采用塑料复合膜消耗资源更少，质量更轻，使用更加方便，在激发药剂燃烧时塑料复合膜能够完全燃烧，不会产生塑料碎片，安全性高，不用回收处理，也不会对环境造成污染，而且与塑料管相比，塑料包装膜标识更加方便，同时，激发药剂装置由复合膜片剂和激发药剂2通过自动化生产线加工成填充有激发药剂2的筒形包装膜1，从而实现自动化装药，生产效率高，与传统的塑料管手工包装相比，大大减少了工作量，提高了生产效率，降低了生产成本，适合推广使用。

本发明还提出了一种二氧化碳致裂器，包括依次连接的泄气头4、储液管5和充气头6，泄气头4上设置有泄气孔7，储液管5内设置有储液腔8，致裂器内设置有权利要求1的激发药剂装置，激发药剂装置设置在储液腔8内，充气头6上设置有接线柱9，接线柱9连接有电点火头10，电点火头10插入激发药剂装置中。

本实施例中，电点火头10通过两根引线与接线柱9连接，接线柱9与二氧化碳致裂器外的起爆器连接，开动起爆器，电点火头通电使激发药剂2燃烧，燃烧时产生大量的热量瞬间实现把液态二氧化碳转化成气态二氧化碳，产生高压，高压气体通过泄气头4释放出来，产生强大冲击力，从而使煤、岩体等发生爆破。

现有技术中的激发药剂装置，结构非常复杂，在激发药剂装置生产时需要加工商复杂点连接装置与电点火头连接，而本发明中，激发药剂装置可以采用类似火腿肠似的自动化生产线实现自动化装药，生产工艺简单，生产效率高，使用时只需将电点火头10穿破筒形包装膜1插入激发药剂装置即可，操作十分方便，有效解决了现有技术中激发药剂装置生产效率低、结构复杂的行业难题。激发药剂2和电点火头10可以分开存放和运输，储存过程更加安全，而且在二氧化碳致裂器实现致裂后，筒形包装膜1随着激发药剂2完全燃烧而电点火头插入新的激发药剂装置后又可以重复使用，而现有的激发药剂装置中，电点火头作为激发药剂装置的一部分会随着激发药剂的燃烧而破换掉，只能一次性使用，因此，本实施例的电点火头10与激发药及装置分开的设计使得电点火头可重复利用，使用寿命更长，节约了生产成本。

进一步，泄气头4一端封闭，另一端伸入储液管5内与储液腔8连通，泄气头4与储液腔8连通的一端设置有定压爆破片11，储液腔8远离泄气头4的一端与充气头6连接。

本实施例中，定压爆破片11的设置使得在储液管5内气体压力大于设定压力时，储液管5中的高压气体能够冲破定压爆破片11，泄气头4一端伸入储液管5内与储液腔8连通，高压气体冲破定压爆破片11后通向泄气头4从泄气孔7处释放出来，从而实现爆破，采用不同压力规格的定压爆破片11可实现对爆破力的准确控制。

进一步，充气头6上设置有充气阀门12。

本实施例中，充气头上设置有充气阀门12，在致裂前，打开充气阀门12，通过液压装置将液态二氧化碳压入储液管5内，达到设定压力后关闭充气阀门12，完成待爆破的二氧化碳致裂器，在二氧化碳致裂器致裂后，方便液态二氧化碳的充入，可重复使用。

进一步，泄气头4远离储液管5的一端还设置有止飞装置13，止飞装置13包括限位卷筒131，限位卷筒131套设在用于与致裂器连接并防止致裂器飞出的止飞座132上，止飞座132包括设置在限位卷筒131内的小端部1321和伸出限位卷筒131外的大端部1322，小端部1321与致裂器连接。

本实施例中，止飞装置13的设置，使得在高压气体产生的强大冲击力使煤、岩体等发生爆破时限位卷筒131能够实现张开紧贴爆破孔壁，对止飞座132起到限位作用，从而能够有效阻止致裂器向爆破孔口方向飞出。

进一步，限位卷筒131为圆筒形且其上设置有沿其表面螺旋设置的缝隙，限位卷筒131由缝隙展开后为平行四边形。

本实施例中，止飞装置13包括限位卷筒131，限位卷筒131为圆筒形且其上设置有沿限位卷筒131表面螺旋设置的缝隙3，限位卷筒131与小端部11之间存在环形空间，便于在致裂器爆破瞬间高压气体对限位卷筒131施加作用力，使限位卷筒131会由缝隙径向张开紧贴爆破孔壁，与爆破孔壁贴合产生足够摩擦力，能够有效的将止飞座132限制在爆破孔孔底，止飞座132与致裂器连接，从而有效的阻止了致裂器向爆破孔口方向飞出，保障现场作业人员的安全，安全性高。

本实施例中，缝隙3沿限位卷筒2表面螺旋设置，在相对拥挤的空间采用螺旋，螺旋形缝隙的限位卷筒2既能承受更高的压力，又能使发生形变所需的能量减少，便于径向膨胀，增大与爆破孔的摩擦，更好的锁住止飞座1，有效防止致裂器向爆破孔口方向飞出，增强了安全系数，而且限位卷筒2表面螺旋设置的缝隙3的结构因为其在受到膨胀气压作用时受力均匀，还具有使用寿命长的优点，因此更方便后期的维护，长期使用也能够使安全性得到有效的保证。

进一步，小端部1321和大端部1322构成圆台状结构。

本实施例中，小端部1321和大端部1322构成圆台状结构使得止飞座132与限位卷筒131形成的环形空间上部大，下部小，因而在二氧化碳膨胀爆破时从泄气头5冲出的膨胀气压能够更有效的通过小端部1321和大端部1322构成圆台状结构进行反射作用于限位卷筒131，使其很容易便能够实现打开，从而保证了止飞效果，从而避免了止飞不成功现象的出现，将安全系数提高到了百分之百。

本发明还提出了一种二氧化碳致裂器的致裂方法，包括以下步骤：

S1、将激发药剂2密封于筒形包装膜1内，安装卡扣3，得到激发药剂装置；

S2、将电点火头10穿破筒形包装膜1插入激发药剂装置内；

S3、将电点火头10与接线柱9连接，步骤S2、步骤S3的顺序进行调换，同样实现；

S4、将激发药剂装置放入储液腔8中，关闭充气头6，密封；

S5、打开充气阀门12，将液体二氧化碳冲入储液腔8，等储液腔8的压力到达设定压力12MPa后关闭充气阀门12，得到待爆破的二氧化碳致裂器；

S6、点火爆破实现致裂。

本实施例中，通过类似火腿肠似的自动化生产线将激发药剂2密封于筒形包装膜1内，安装卡扣3，实现自动化装药，生产效率高，致裂前，只需将电点火头10穿破筒形包装膜1插入激发药剂装置内，将电点火头与接线柱连接，将激发药剂装置放入储液腔8内，操作更简单，安全性更高。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种激发药剂装置，其特征在于，包括筒形包装膜(1)和激发药剂(2)，所述激发药剂(2)设置在所述筒形包装膜(1)内，所述筒形包装膜(1)的两端均设置有用于使所述筒形包装膜(1)封住的卡扣(3)，所述筒形包装膜(1)为塑料复合膜或塑料交叉膜。

2.一种二氧化碳致裂器，其特征在于，包括依次连接的泄气头(4)、储液管(5)和充气头(6)，所述泄气头(4)上设置有泄气孔(7)，所述储液管(5)内设置有储液腔(8)，所述储液腔(8)内设置有权利要求1所述的激发药剂装置，所述激发药剂装置设置在所述储液腔(8)内，所述充气头(6)上设置有接线柱(9)，所述接线柱(9)连接有电点火头(10)，所述电点火头(10)插入所述激发药剂装置中。

3.根据权利要求2所述的一种二氧化碳致裂器，其特征在于，所述泄气头(4)一端封闭，另一端伸入所述储液管(5)内与所述储液腔(8)连通，所述泄气头(4)与所述储液腔(8)连通的一端设置有定压爆破片(11)，所述储液腔(8)远离所述泄气头(4)的一端与所述充气头(6)连接。

4.根据权利要求3所述的一种二氧化碳致裂器，其特征在于，所述充气头(6)上设置有充气阀门(12)。

5.根据权利要求2～4任意一项所述的一种二氧化碳致裂器，其特征在于，所述泄气头(4)远离所述储液管(5)的一端还设置有止飞装置(13)，所述止飞装置(13)包括限位卷筒(131)，所述限位卷筒(131)套设在用于与致裂器连接并防止致裂器飞出的止飞座(132)上，所述止飞座(132)包括设置在所述限位卷筒(131)内的小端部(1321)和伸出所述限位卷筒(131)外且于所述小端部(1321)连接的大端部(1322)，所述小端部(1321)与所述致裂器连接。

6.根据权利要求5所述的一种二氧化碳致裂器，其特征在于，所述限位卷筒(131)为圆筒形且其上设置有沿其表面螺旋设置的缝隙，所述限位卷筒(131)由所述缝隙展开后为平行四边形。

7.根据权利要求6所述的一种二氧化碳致裂器，其特征在于，所述小端部(1321)和所述大端部(1322)构成圆台状结构。

8.一种二氧化碳致裂器的致裂方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将激发药剂(2)密封于筒形包装膜(1)内，安装卡扣(3)，得到激发药剂装置；

S2、将电点火头(10)穿破筒形包装膜(1)插入激发药剂装置内；

S3、将电点火头(10)与接线柱(9)连接；

S4、将激发药剂装置放入储液腔(8)中，关闭充气头(6)，密封；

S5、打开充气阀门(12)，将液体二氧化碳冲入储液腔(8)，等储液腔(8)的压力到达设定压力后关闭充气阀门(12)，得到待爆破的二氧化碳致裂器；

S6、点火爆破实现致裂。

9.根据权利要求8所述的一种二氧化碳致裂器的致裂方法，其特征在于，步骤S4中设定压力为12MPa。

10.根据权利要求8所述的一种二氧化碳致裂器的致裂方法，其特征在于，步骤S2、步骤S3的顺序进行调换。