CN110906798B - 单裂面瞬时胀裂器 - Google Patents
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Abstract
本公开是关于一种单裂面瞬时胀裂器，该单裂面瞬时胀裂器包括聚能管、填料管、胀裂剂、耦合介质、第一引线、第二引线、第三引线及引发头；聚能管呈空心筒状，所述聚能管径向相对的两侧上分别设有多个聚能孔，多个所述聚能孔沿所述聚能管的轴向延伸分布；填料管位于所述聚能管中；胀裂剂填充于所述填料管中；耦合介质设于所述聚能管内所述填料管的两端；所述第一引线与所述第二引线分别与所述引发头的正负极连接，且分别从所述空心管体的两端引出；第三引线贯穿所述聚能管，且位于所述填料管的外壁与所述聚能管的内壁之间。本公开提供的单裂面瞬时胀裂器，安全性高、破岩声音小及破岩速度快。
Description
技术领域
本公开涉及定向预裂切缝技术领域，具体而言，涉及一种单裂面瞬时胀裂器。
背景技术
随着科学技术的发展，人们逐渐意识到常规爆破给生产作业带来的诸多问题，如炸药单耗量大，岩石超挖、欠挖严重等。
需要在煤岩体中产生一个裂缝面时，目前主要采用炸药聚能爆破技术与采用静态破碎剂定向切顶技术，炸药聚能爆破技术的炸药爆破切顶危险性较大，且审批手续复杂；采用静态破碎剂定向切顶技术，静态破碎剂反应时间较长，目前反应最快的静态破碎剂也需要四个小时以上的时间，静态破碎剂的膨胀力较小，很难切开强度较大的岩石。
需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
本公开的目的在于提供一种安全性高、破岩声音小及破岩速度快的单裂面瞬时胀裂器。
根据本公开的一个方面，提供了一种单裂面瞬时胀裂器。该单裂面瞬时胀裂器包括：
聚能管，呈空心筒状，所述聚能管径向相对的两侧上分别设有多个聚能孔，多个所述聚能孔沿所述聚能管的轴向延伸分布；
填料管，位于所述聚能管中；
胀裂剂，填充于所述填料管中；
耦合介质，设于所述聚能管内所述填料管的两端；
第一引线、引发头与第二引线，所述第一引线与所述第二引线分别与所述引发头的正负极连接，且分别从所述空心管体的两端引出；
第三引线，贯穿所述聚能管，且位于所述填料管的外壁与所述聚能管的内壁之间。
在本公开的一种示例性实施例中，所述胀裂器还包括：
固定件，设于所述聚能管上，用于形成对所述填料管在所述聚能管中的限位。
在本公开的一种示例性实施例中，设有至少两个固定件，分别穿过与所述填料管两端对应的所述聚能孔，在所述聚能管轴向上形成对所述填料管的限位。
在本公开的一种示例性实施例中，所述聚能管两侧上的所述聚能孔数量相同，且多个所述聚能孔沿所述聚能管的径向延伸均匀分布。
在本公开的一种示例性实施例中，所述聚能管两侧上的各所述聚能孔位置正对设置。
在本公开的一种示例性实施例中，所述聚能管上与所述填料管及所述耦合介质对应的位置均设有所述聚能孔。
在本公开的一种示例性实施例中，所述填料管由塑膜形成。
在本公开的一种示例性实施例中，所述聚能管的两端分别设有豁口。
在本公开的一种示例性实施例中，所述第一引线、第二引线与第三引线的颜色不同。
在本公开的一种示例性实施例中，所述引发头为电发热元件。
本公开提供的单裂面瞬时胀裂器，胀裂剂设于填料管中，对胀裂剂形成包裹成型，避免其向聚能管中填充时从聚能孔直接漏出，同时，通过填料管的设置还能起到防水防潮的作用，避免胀裂剂使用前受潮或进水；通过设于胀裂剂中的引发头释放电流引发胀裂剂，胀裂剂瞬间产生大量高温气体，通过聚能管两侧的聚能孔定向裂开岩石或煤体；胀裂器具有优良的安全性，且破岩声音小、破岩速度快。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本公开的一种实施例提供的单裂面瞬时胀裂器的示意图；
图2为图1中A-A截面的剖视图；
图3为本公开的一种实施例提供的单裂面切缝的形成方法的流程图；
图4为图3中步骤S200的详细步骤图；
图5-图9为表示本公开的单裂面切缝的形成方法的工序顺序图。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而省略所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知技术方案以避免喧宾夺主而使得本公开的各方面变得模糊。
此外，附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。
用语“一个”、“一”、“该”和“所述”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等；用语“第一”、“第二”等仅作为标记使用，不是对其对象的数量限制。
本示例实施方式中首先提供了一种单裂面瞬时胀裂器，如图1所示，该单裂面瞬时胀裂器包括聚能管10、填料管、胀裂剂30、耦合介质20、第一引线51、第二引线53、第三引线54、引发头52。聚能管10呈空心筒状，聚能管10径向相对的两侧上分别设有多个聚能孔101，多个聚能孔101沿聚能管10的轴向延伸分布；填料管位于聚能管10中；胀裂剂30填充于填料管中；耦合介质20设于聚能管10内填料管的两端；第一引线51与第二引线53分别与引发头52的正负极连接，且分别从空心管体的两端引出；第三引线54贯穿聚能管10，且位于填料管的外壁与聚能管10的内壁之间。
本公开提供的单裂面瞬时胀裂器，胀裂剂30设于填料管中，对胀裂剂30形成包裹成型，避免其向聚能管10中填充时从聚能孔101直接漏出，同时，通过填料管的设置还能起到防水防潮的作用，避免胀裂剂30使用前受潮或进水；通过设于胀裂剂中的引发头释放热量引发胀裂剂，胀裂剂30瞬间产生大量高温气体，该过程在0.05-0.5s之内就可以完成，从而通过聚能管10两侧的聚能孔101定向裂开岩石或煤体；胀裂器具有优良的安全性，且破岩声音小、破岩速度快。
具体地，聚能管10的材料可为加有阻燃材料的PVC管，聚能管10径向相对的两侧上分别设有多个聚能孔101，多个聚能孔101沿聚能管10的轴向延伸分布。聚能管10上与填料管及耦合介质20对应的位置设有聚能孔101。
其中，胀裂剂的成分包括煤粉、煤矸石粉、过氧化钙粉、高氯酸钾粉，其质量比依次为33：27：32：8；或者，胀裂剂的成分包括煤粉、煤矸石粉、过氧化钙粉与木屑粉末，其质量比依次为25：22：45：8。本公开对胀裂剂的成分不作限制，凡是能够达到同样技术效果的技术方案，均属于本申请的保护范围。
其中，聚能管10两侧上的聚能孔101数量相同，且多个聚能孔101沿聚能管10的径向延伸均匀分布。胀裂剂30引发后瞬间产生的大量高温气体可从聚能管10两侧均匀排出，提高胀裂器对岩石或煤体定向裂开的可靠性；此外，聚能孔101沿聚能管10的径向延伸均匀分布，能够进一步提高对提高胀裂器对岩石或煤体定向裂开的可靠性，避免岩石或煤体的裂面偏离预设裂面。
其中，聚能管10两侧上的各聚能孔101位置正对设置，以进一步保证聚能管10两侧收到的挤压力一致，从而进一步保证胀裂器对岩石或煤体定向裂开的可靠性。
如图1所示，聚能管10上设有两排聚能孔101，对称设置在聚能管10的两侧，聚能孔101呈圆形，各聚能孔101的大小和形状一致。本领域技术人员可选取其他形状的聚能孔101，例如椭圆形、矩形等形状，本公开对聚能孔101的大小、形状、数量不做限制。
具体地，引发头52可为电热丝、电热片等通电可产生热量的电发热元件。例如，引发头52可为铜片，引线接通电流后，铜片温度会升高，进而引发胀裂剂。
具体地，填料管可为塑膜40，塑膜40采用聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯以及其他树脂制成的薄膜。其作用有两个：一是用来装胀裂剂30，由于胀裂剂30颗粒较小，一般情况下呈黑色固体颗粒状，直径3mm，长度7mm，无法直接固定在聚能管10中，需要装到塑膜40中，才可以固定；第二是起到防水防潮的作用，由于有些巷道或者隧道的钻孔中会有一些水。填料管的表面张力小于胀裂剂30引发后的膨胀力，以使填料管破裂，胀裂剂30引发后产生的大量高温气体可从聚能管10两侧排出。
固体圆柱颗粒状的胀裂剂30装进两端开口筒状的塑膜40中，在装胀裂剂30前，先把引发头52及第一引线51、第二引线53放入塑膜40中，第一引线51从塑膜40一端引出，第二引线53从塑膜40另一端引出；然后调整引发头52，可通过使用尺子测量塑膜40的中间位置，使得引发头52位于塑膜40中间，接着把塑膜40一端用细铁丝或铝丝封口；接着开始装入胀裂剂30，胀裂剂30装完后再对另一端进行封口，装填胀裂剂30多少依据现场岩性的强度和地应力的大小决定。
具体地，第一引线、第二引线与第三引线的颜色不同，便于引线的辨别，避免连接错。如图2所示，单根聚能管10中的引线放置方式：选一根与塑膜40内引线颜色不同(可以为绿色，白色等)的第三引线54，放在聚能管10中，第三引线54是单独的一根线，不与引发头52相连；第一引线51与第二引线53接在引发头52上，第一引线51与第二引线53和引发头52连接后是一根线。第一引线51或第二引线53与第三引线54和电流接通后，即可引发胀裂剂30。其中，第一引线51与第二引线53可为矿用电线。
其中，聚能管10的内径为36.5mm，塑膜40的直径在32-35mm之间。本领域技术人员还可设置其他直径的聚能管10及塑膜40，只要塑膜40的直径大于聚能管10的半径即可。
具体地，胀裂器还包括固定件60，设于所述聚能管10上，固定件60用于形成对填料管在聚能管10中的限位。其中，设有至少两个固定件60，分别穿过与填料管两端对应的聚能孔101，在聚能管10径向上形成对填料管的限位。
如图2所示，把带有塑膜40的胀裂剂30放在聚能管10的正中间，固定件60为铁丝，两端用铁丝通过聚能孔101固定，胀裂剂30通过铁丝穿过离塑膜40两端最近的两个聚能孔101进行固定。由于聚能孔101位于聚能管10对称的两侧上，并且位于聚能管10轴向的中心面上，塑膜40的直径至少大于聚能管10直径的二分之一。
其中，耦合介质20可以为空气，水，沙，土，岩棉，膏体等。
具体地，聚能管10的两端分别设有豁口，通过设置豁口，能够便于聚能管10两端产生形变，从而便于两根聚能管插接在一起。可在聚能管10的端部设置两个位置对称的豁口，以便于多根聚能管串联时的插接。
具体地，多个胀裂器在连线时，放在钻孔底部的第一根胀裂器放入钻孔底部前，需要把第一引线或者第二引线的其中一个与第三引线一端连接在一起；第二根胀裂器的第一引线或者第二引线的一端与第一根的第二引线或者第一引线相连，第三引线一端与第一根的第三引线一端相连；第三根单裂面瞬时胀裂器至第N根单裂面瞬时胀裂器连接方式与第二根一样。单裂面瞬时胀裂器安装完后用炮泥80进行封孔，等炮泥80封住孔后，通过一与胀裂器引线连通的电流引发装置90，可实现在岩体或煤体中进行单裂面切缝试验。
下述为本发明的方法实施例，可以用于执行本发明装置实施例。对于本发明方法实施例中未披露的细节，请参照本发明装置实施例。
本示例实施方式还提供了一种单裂面切缝的形成方法，如图3所示，该形成方法包括：
步骤S100、提供多个上述的胀裂器；
步骤S200、将各胀裂器设于目标待裂体中，使各胀裂器的聚能孔的朝向沿着目标待裂体的预设待裂面方向；
步骤S300、向各胀裂器通电，使各胀裂器的引发头引发对应的胀裂剂膨胀。
本公开提供的单裂面切缝的形成方法，通过将胀裂剂设于填料管中，接着通过设于胀裂剂中的引发释放电流引发胀裂剂，胀裂剂瞬间产生大量高温气体，通过聚能管两侧的聚能孔定向裂开岩石或煤体；胀裂器具有优良的安全性，且破岩声音小、破岩速度快。
下面，将对本示例实施方式中的单裂面切缝的方法的各步骤进行进一步的说明。
在步骤S100中，提供多个上述的胀裂器。
具体地，可根据破岩的实际需求，选取一定的数量的胀裂器；本领域技术人员应当明白，选取较多数量的胀裂器能够提高单裂面切缝的形成可靠性，但相对会提高工艺成本。
在步骤S200中，将各胀裂器设于目标待裂体中，使各胀裂器的聚能孔101的朝向沿着目标待裂体的预设待裂面方向。
具体地，将各胀裂器设于目标待裂体中，使各胀裂器的聚能孔101的朝向沿着目标待裂体的预设待裂面方向，如图3所示，包括：
步骤S210、在目标待裂体上形成至少一个用于放置胀裂器的安装孔，各安装孔可容纳至少一个胀裂器。
具体地，在目标待裂体上通过钻孔等方法形成一个或多个胀裂器的安装孔70，安装孔70的形状和大小与胀裂器匹配，安装孔70的深度与需要设置胀裂器的数量匹配。
步骤S220、将胀裂器设于安装孔中，各胀裂器两侧的聚能孔的朝向分别一致，且沿着目标待裂体的预设待裂面方向。
具体地，当一个安装孔70中需要安装一个胀裂器时，胀裂器放入安装孔70底部前，需要把第一引线51或者第二引线53的其中一个与第三引线54一端连接在一起。
当一个安装孔70中需要安装多个胀裂器时，如图5所示，将第一根胀裂器先放入安装孔70中，放在安装孔70底部的第一根胀裂器放入安装孔70底部前，需要把第一引线或者第二引线的其中一个与第三引线一端连接在一起；如图6所示，第二根胀裂器的第一引线或者第二引线的一端与第一根的第二引线或者第一引线相连，第三引线一端与第一根的第三引线一端相连；如图7所示，第三根单裂面瞬时胀裂器至第N根单裂面瞬时胀裂器连接方式与第二根一样，以使多个胀裂器在安装孔70中串联。
步骤S230、将安装孔封堵。
具体地，如图8所示，单裂面瞬时胀裂器安装完后用炮泥80进行封孔。
在步骤S300中，向各胀裂器通电，使各胀裂器的引发头引发对应的胀裂剂膨胀。
具体地，如图9所示，等炮泥80封住安装孔70后，通过一与胀裂器引线连通的电流引发装置90，可实现在岩体或煤体中进行单裂面切缝试验。
应当注意，尽管在附图中以特定顺序描述了本公开中方法的各个步骤，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些步骤，或是必须执行全部所示的步骤才能实现期望的结果。附加的或备选的，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，以及/或者将一个步骤分解为多个步骤执行等。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。
Claims (10)
1.一种单裂面瞬时胀裂器，其特征在于，包括：
聚能管，呈空心筒状，所述聚能管径向相对的两侧上分别设有多个聚能孔，多个所述聚能孔沿所述聚能管的轴向延伸分布；
填料管，位于所述聚能管中；
胀裂剂，填充于所述填料管中，所述胀裂剂包括煤矸石粉；
耦合介质，设于所述聚能管内所述填料管的两端；
第一引线、引发头与第二引线，所述第一引线与所述第二引线分别与所述引发头的正负极连接，且分别从所述聚能管的两端引出；
第三引线，贯穿所述聚能管，且位于所述填料管的外壁与所述聚能管的内壁之间。
2.根据权利要求1所述的胀裂器，其特征在于，所述胀裂器还包括：
固定件，设于所述聚能管上，用于形成对所述填料管在所述聚能管中的限位。
3.根据权利要求2所述的胀裂器，其特征在于，设有至少两个固定件，分别穿过与所述填料管两端对应的所述聚能孔，在所述聚能管轴向上形成对所述填料管的限位。
4.根据权利要求1所述的胀裂器，其特征在于，所述聚能管两侧上的所述聚能孔数量相同，且多个所述聚能孔沿所述聚能管的轴向均匀分布。
5.根据权利要求1所述的胀裂器，其特征在于，所述聚能管两侧上的各所述聚能孔位置正对设置。
6.根据权利要求1所述的胀裂器，其特征在于，所述聚能管上与所述填料管及所述耦合介质对应的位置均设有所述聚能孔。
7.根据权利要求1所述的胀裂器，其特征在于，所述填料管由塑膜形成。
8.根据权利要求1所述的胀裂器，其特征在于，所述聚能管的两端分别设有豁口。
9.根据权利要求1所述的胀裂器，其特征在于，所述第一引线与所述第三引线的颜色不同，所述第二引线与所述第三引线的颜色不同。
10.根据权利要求1所述的胀裂器，其特征在于，所述引发头为电发热元件。
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