CN110763093A - 一种dna双螺旋型射爆一体中深孔爆破装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种DNA双螺旋型射爆一体中深孔爆破装置，包括DNA双螺旋型管状药型罩、炸药、引爆装置。药型罩是由两条空心圆管按一定的螺距螺旋交错缠绕而成；炸药为普通炸药，位于螺旋空腔内部；引爆装置为通用起爆器材。本发明改变了传统炸药的装药及做功方式，每条单链螺旋管在炸药起爆后会各自形成向四周喷射的螺旋形射流，进而侵彻岩体，在两圆管空间交错区域射流会相互叠加，强化局部侵彻作用，同时在无螺旋管的位置处产生冲击波和爆生气体直接作用于岩石。此装置集射流与爆炸于一体，在减少炸药用量的同时利于获得良好的爆破断面。本发明引入的DNA双螺旋型药型罩，形式简单，形状多变，易于加工，使用便捷，提高效率，降低成本。

Description

一种DNA双螺旋型射爆一体中深孔爆破装置

技术领域

本发明属于工程爆破技术领域，具体涉及一种DNA双螺旋型射爆一体中深孔爆破装置。

背景技术

爆破技术具有高效率、低成本的特点，因此目前的很多工程中仍采用爆破作业。我国幅员辽阔，基础建设工程遍布全国，特别是隧道修建以及矿山开采、炸礁填海等工程都需要运用到爆破技术。而且很多城市修建地铁时，遇到硬度较高的地基时，同样需要运用爆破技术进行掘进。

虽然爆破技术广泛使用并得到快速发展，但目前爆破技术依然有所欠缺，比如有岩石大块率、炸药能量利用率低、炮孔利用率低等问题。这些问题又会带来相应的次生灾害，比如振动危害、环境污染等问题。

基于这些问题，人们也采取了一些措施，中国专利CN102735121A给出一种可以用来进行深孔预裂爆破的聚能装药切割器。此聚能装药炸药用量少，穿深大，射流方向多，能够形成多道纵向裂缝利用应力集中效应和岩石抗压不抗拉的原理进行爆破。专利CN103983153A给出了一种壳体环向非连续聚能射流致裂器，它包括有圆管形弹壳、端盖以及引爆装置，它可以形成多道非连续的环形射流侵彻靶体，使靶体形成多而密的裂缝，具有炸药能量利用率高、聚能定向等特点。但是上述发明需要大量金属药型罩，提高了使用成本。中国专利CN107726936A给出了一种螺旋管药型罩，利用药型罩形成壳体装填炸药，并形成连续的螺旋形射流侵彻岩体。以上的聚能射流专利主要利用射流对目标产生破坏。由于射流的速度一般在7000m/s以上，爆生产物运动速度在3000m/s左右，爆炸冲击波速度与射流速度相近，故以上射流装置的设计导致冲击波并未直接作用在目标介质，仅仅依靠射流以及之后爆生气体对目标介质形成破坏，并未充分利用炸药的能量。

本发明的特点是，同时利用爆炸冲击波和射流对岩石产生耦合破坏，能够提高破岩效果，提高炸药的能量利用率。

发明内容

针对现有爆破技术的固有不足，本发明的目的在于，借鉴DNA双螺旋结构设计了一种双螺旋型射爆一体中深孔爆破装置。通过大螺距双螺旋管聚能结构设计，实现射流与常规爆炸对岩石双重爆破效果。具体设计为，所述装置聚能罩为两条空心圆管按照DNA双螺旋结构螺旋缠绕形成大螺距的螺旋管，其内部装有封装完好的炸药。此装置起爆后会在装有螺旋管的位置产生射流，在螺旋管交错位置起到射流增强的作用，同时在无螺旋管的位置处产生冲击波和爆生气体直接作用于岩石，故此装置集射流与爆炸于一体。此装置药型罩螺距较大，并且可根据需要设计螺距大小，降低成本、提高适用性。使用此装置时，只需将药条装入螺旋管空腔内，即完成制作，操作简单易于在各种工程环境中推广。根据此药包特点，将其应用于中深孔爆破有利于减轻爆破根底、减少岩石大块率、提高能量利用率、增强射流的破岩效果等作用。

本发明的目的由以下技术方案实现：

一种DNA双螺旋型射爆一体中深孔爆破装置，包括DNA螺旋管状药型罩、炸药、引爆装置，所述DNA螺旋管状药型罩为类似DNA结构的螺旋管体，即由两条空心圆管按一定的螺距螺旋而成；所述炸药为封装完好的普通炸药，炸药外径与螺旋管空腔内径相同；该聚能装置利用圆管的聚能作用可形成沿螺旋线的连续射流；所述引爆装置为在炸药中部且平行于轴线的导爆索和端面嵌入的雷管以及导爆管。

其中，DNA双螺旋型药型罩可以产生连续的螺旋形聚能射流，并且螺旋管交错位置聚能射流增强，增强了炸药的破岩效果。

其中，所述DNA螺旋管状药型罩的管体壁厚0.2到2.5mm，螺旋匝数不小于2；螺旋管截面直径最大不大于螺旋管所围空腔最大直径的四分之一，最小不小于5mm。

其中，螺旋管状药型罩螺距最大不大于封装炸药的长度，最小不小于封装炸药的四分之一，可由实际应用需求调整螺旋管药型罩螺距大小。

其中，所述装药为包装好的普通炸药，其外径正好与内螺旋管空腔内径相同，可直接装入螺旋管围成的空腔内使用。

其中，所述螺旋管管体截面可以是半圆形、楔形以及其他可形成射流的形状。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本发明结构独特，集射流侵彻和爆炸冲击波于一体，在单螺旋管的位置产生射流侵彻岩体，螺旋管交错位置处射流增强，在其他位置正常爆炸产生冲击波。相比普通聚能装药结构，射流侵彻作用范围更大，破岩效果更为明显。

(2)本发明药型罩具有易于加工，便于携带，操作简单等特点，可实现工程施工现场即装即用的目标。

(3)本发明药型罩特殊，改变炸药对岩石的做功方式，对岩体进行间隔聚能侵彻，极大的增强了炸药的破岩效果，实现了射爆一体。

(4)本发明药型罩形状、匝数、尺寸容易改变，可根据工程需要设计螺旋管参数。螺旋管的管截面可选取圆形、楔形等可形成射流的形状，可根据工程需要设计调整，方便控制。

附图说明

图1是本发明整体结构图示意图；

图2是具有1匝螺旋管聚能药包的剖面图；

图3是具有1匝螺旋管聚能药包正视图；

图4是1匝螺旋管聚能药包侵彻钢管的剖面图；

图5是1匝螺旋管聚能药包侵彻钢板的剖面图。

图中附图标记含义为：1为螺旋管状药型罩，2为炸药，3为雷管，4为钢管，5为钢板。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施方式进一步说明本发明。

本发明的一种DNA双螺旋型射爆一体中深孔爆破装置，包括螺旋管状药型罩1、炸药2和引爆装置。所述炸药2为封装完好的普通炸药，具有高能量高爆速的特点，通常有乳化炸药、水胶炸药、RDX、PETN等；所述螺旋管状药型罩1由铝管螺旋制成，螺旋管空腔直径与药条直径相同，管截面可以是半圆形、楔形或其他可形成射流的形状；螺旋管状药型罩1所围空腔部分填满炸药2，并在中心轴线部分安装引爆装置，所述引爆装置为雷管3。

本发明在使用时，在未装炸药前为非危险品，且占用空间小，方便运输管理；使用时按实际应用选取合适尺寸的DNA双螺旋型药型罩，直接将药条装入，即完成DNA双螺旋型射爆一体中深孔爆破装置；最后将爆破装置装入炮孔内正常起爆。

在螺旋管状药型罩1的加工过程中，根据不同的使用场景情况选择不同的尺寸。为体现侵彻效果，单个螺旋管的匝数要大于等于1个，为保证射流的动能要求管壁厚度在0.2到2.5mm。根据现场炮孔直径和药条形状或其他方面的因素设计药型罩形状及内外径的大小。

本发明的聚能装药用于岩土爆破时减少炸药的用量，提高炸药能量利用率，产生的裂缝的范围多而广，能够有效解决爆破大块率以及根底问题。通过计算孔距、装药量，合理设计每个聚能装药，当聚能装药爆炸后会在有螺旋管的位置产生射流侵彻岩体，双螺旋管重叠位置射流叠加增强，产生裂缝贯通，提高了炸药的破岩效果，从而增强了碎石目的。岩体产生裂缝后，岩体整体应力重分布，在后续岩体破碎过程中由应力集中效应致使裂缝扩展，最终致使岩体破裂。此种断裂方式中，岩体受到应力小于岩石破坏强度亦可破坏岩石，并减少药量。同时爆生气体作用于裂缝时，岩石受到拉应力，由于岩石抗拉强度小，岩石被撕裂而脱落，此种断裂方式也可减少装药量。装药量减少能节约成本，也可降低爆炸产生的次生灾害，从而改善振动和污染问题。

根据工程需要，一个炮孔可使用多个本发明的聚能装置，通过计算和合理设计尺寸可控制碎石的大小及抛掷地点。这符合控制爆破的要求，易实现预设的目标。此方式在矿石开采过程中可控制矿石体积，方便运输等后续工作。

本发明主要用在岩石中深孔爆破和地下隧道爆破掘进工程中，也可用作煤体或其他矿石的采掘。对于煤层和矿体中深孔预裂爆破，能有效控制煤矿采掘大小，方便运送，对后续工作有巨大改善。在采煤工作中，能够降低或消除煤层瓦斯突发危险性，保障矿工生命安全和矿产资源。在页岩气开采工作中，能在岩体上打出多而广的孔径，方便后续开采工作。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

参考图4，DNA双螺旋型管状药型罩内罩内直径21.00mm、高50mm，外罩内直径为28mm、高50mm，管材料为铁；管直径为5mm。炸药为4％玻璃微球敏化的乳化炸药，混合均匀后将炸药填入柱状塑料袋内压实封装，密度保证在1.1g/cm³到1.3g/cm³，随后将封装好的炸药装入螺旋管所围空腔内。实验用无起爆药雷管3起爆，雷管3放在聚能装药一端的面的中心。

对本实施例的聚能装药进行钢管4侵彻实验，钢管4壁厚为5mm，直径35mm，侵彻深度有2到3mm，侵彻缝宽4到5mm，钢管4凹陷1到2mm。侵彻缝呈螺旋状，起爆侧的侵彻浅一些，另一侧深一些，在螺旋管交错区域侵彻深度相较于其他区域更深。

实施例2：

参考图4，DNA双螺旋型管状药型罩内直径30mm、高50mm，外罩内直径为42mm、高50mm，管材料为铝；管直径5mm。炸药为4％玻璃微球敏化的乳化炸药，混合均匀后将炸药填入柱状塑料袋内压实封装，密度保证在1.1g/cm³到1.3g/cm³，随后将封装好的炸药装入螺旋管所围空腔内。实验用无起爆药雷管3起爆，雷管3放在聚能装药一端的面的中心。

对本实施例的聚能装药进行钢管4侵彻实验，钢管4外径50mm、钢管4壁厚4mm、管长300mm。经过试验后，与装药位置平行处的钢管有较窄的凸起，外径约100mm即钢管管壁外伸25mm，沿钢管轴向方向有撕裂的裂缝。

实施例3：

参考图5，DNA双螺旋型管状药型罩内罩内直径35mm、高30mm，外罩内直径42mm、高30mm，管材料为塑料；管截面直径为5mm，炸药为4％玻璃微球敏化的乳化炸药，混合均匀后将炸药填入柱状塑料袋内压实封装，密度保证在1.1g/cm³到1.3g/cm³，随后将封装好的炸药装入螺旋管所围空腔内。实验用无起爆药雷管3起爆，雷管3放在聚能装药一端的面的中心。

对本实施例的聚能装药进行钢板5侵彻实验，钢板5长宽厚为300mm、100mm、15mm，侵彻深度有1到2mm，侵彻缝宽2到3mm，钢板5未明显凹陷。

Claims (5)

1.一种DNA双螺旋型射爆一体中深孔爆破装置，其特征在于：包括DNA双螺旋型药型罩、炸药、引爆装置，所述DNA双螺旋型药型罩由两条空心圆管按一定的螺距螺旋而成；所述炸药为封装完好的普通炸药，炸药外径与螺旋管空腔内径相同；该聚能装置利用圆管的聚能作用可形成沿螺旋线的连续射流；所述引爆装置为在炸药中部且平行于轴线的导爆索和端面嵌入的雷管以及导爆管。

2.如权利要求1所述的DNA双螺旋型射爆一体中深孔爆破装置，其特征在于：所述双DNA螺旋型药型罩可以产生连续的螺旋形聚能射流，并且螺旋管交错区域聚能射流效果增强。

3.如权利要求1所述的DNA双螺旋型射爆一体中深孔爆破装置，其特征在于：所述DNA螺旋管药型罩的管体壁厚0.2到2.5mm，螺旋匝数不少于2个；所用圆管截面半径最大不大于螺旋管空腔直径的四分之一，最小不小于5mm。

4.如权利要求1所述的DNA双螺旋型射爆一体中深孔爆破装置，其特征在于：所述DNA双螺旋型药型罩螺距最大不大于封装炸药的长度，最小不小于封装炸药的四分之一。

5.如权利要求1所述的DNA双螺旋型射爆一体中深孔爆破装置，其特征在于：所述DNA双螺旋型药型罩截面可以是圆环、楔形、半圆形能形成射流的形状。

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