CN111412799B - 一种高温爆破的聚能隔热控温装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

一种高温爆破的聚能隔热控温装置及其使用方法。本发明涉及一种高温爆破的聚能隔热控温装置，包括装置本体、温度传感器、温度显示仪、保温液箱及保温液循环泵；所述装置本体由自外至内依次设置的防火外壳、隔液层、隔热层、隔药层组成；隔液层与防火外壳之间的空间分隔成多个保温腔，每段隔液层分别向防火外壳中心凹进，形成聚能穴；隔药层的内部空间为装药腔，装药腔设有温度传感器。本发明解决了在高温条件下炸药易发生爆炸的问题，利用隔热、测温以及降温一体化的设计，达到了隔热控温的效果，使得爆破安全得到了保障；同时采用聚能穴结构设计，实现了爆炸能量集中的效果，提高了炸药的利用率。

Description

一种高温爆破的聚能隔热控温装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及高温爆破技术领域，尤其涉及一种高温爆破的聚能隔热控温装置及其使用方法。

背景技术

我国的宁夏、内蒙古等地区的许多矿山受自然等因素的影响(如高温硫铁矿、自然煤矿等)，需要用到高温爆破技术。这些矿山在爆破过程中，局部的炮孔温度可达500℃以上。而我国《爆破安全规程》中有明确的规定，在爆破温度达到60℃以上时，应当采用特殊爆破安全作业措施，以满足安全要求。

目前，高温爆破施工方法常见的有三种。第一种是在炮孔处覆盖土壤，通过隔绝空气和火源来实现灭火降温，但这种方法的工作量一般比较大，而且隔热效果也比较差，目前使用较少；第二种为炮孔注水，通过水来隔绝空气，并且随着水的蒸发会吸走很多热量，实现降温的功能；但是该方法受自然条件的约束，对于矿区岩性也有一定的要求，并且部分高温炮孔的温度回升比较快，使得施工存在很大的隐患。第三种是对炸药采取隔热措施，即采用隔热材料包住炸药，该方法成本较低，安全系数相对较高；但对原材料的要求较高，而且当装药时间变长时，也无法确保是否真正的达到了隔热的效果，另外，这种方法采用的装置大多没有设置降温措施，因此使用时仍然具有一定的安全隐患。本发明是针对第三种方法的缺陷进行改进。

发明内容

本发明提供了一种高温爆破的聚能隔热控温装置及其使用方法，解决了在高温条件下炸药易发生爆炸的问题，利用隔热、测温以及降温一体化的设计，达到了隔热控温的效果，使得爆破安全得到了保障；同时采用聚能穴结构设计，实现了爆炸能量集中的效果，提高了炸药的利用率。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种高温爆破的聚能隔热控温装置，包括装置本体、温度传感器、温度显示仪、保温液箱及保温液循环泵；所述装置本体由自外至内依次设置的防火外壳、隔液层、隔热层、隔药层组成；所述防火外壳为两端封闭的圆筒结构，隔液层沿防火外壳的周向分为多段，每段隔液层的两端均与防火外壳的内壁固连，从而将隔液层与防火外壳之间的空间分隔成多个保温腔，其中1个保温腔对应的防火外壳顶盖上设有进液口，与该保温腔相对的另一个保温腔对应的防火外壳顶盖上设有出液口，进液口与出液口通过外部保温液循环管道相连，保温液循环管道上设有保温液箱及保温液循环泵；各个保温腔之间通过设于各段隔液层上部的通液口相连通；每段隔液层分别向防火外壳中心凹进，形成聚能穴；隔药层的内部空间为装药腔，对应装药腔的防火外壳顶盖上设装药口，装药口通过密封盖封闭；装药腔设有温度传感器，温度传感器的信号输出端与外部的温度显示仪通过无线或有线方式连接。

所述防火外壳由涂敷有耐高温保温隔热涂料的硬质板材制成，或者由耐高温保温隔热气凝胶材料制成。

所述隔液层由硬质隔热材料制成，隔液层的横断面为弧形结构。

所述隔液层为4段，对应的保温腔为4个。

所述进液口处设进液管，进液管的底端延伸至保温腔底部，进液管长度与保温腔高度的比值为(0.85～0.95)：1。

所述温度传感器与温度显示仪采用有线方式连接，连接线自密封盖上的穿线孔中穿过，穿线孔处通过密封胶密封。

所述保温液为水。

所述防火外壳的底部具有内凹结构。

所述高温爆破的聚能隔热控温装置的使用方法，包括如下步骤：

(1)将聚能隔热控温装置的各部分组装好，根据实际爆破需要选择炸药并确定炸药填充量，将炸药填充到装药腔内，利用密封盖进行封闭；

(2)根据现场条件和需求，选择作为隔热介质的保温液，将保温液自进液口注入到保温腔内，保温液通过通液口注满各个保温腔；

(3)通过温度显示仪对温度传感器测量的炸药温度进行实时显示，当温度过高时，启动保温液循环泵，对保温腔内的保温液进行更换，实现降温；

(4)起爆前，确认炸药腔内炸药的温度在安全温度范围内，移除温度显示仪、保温液箱及保温液循环泵后，即可起爆。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明所述装置采用多层隔热结构，隔热效果好。

(2)本发明所述装置选材方便，便于制作，成本较低。

(3)可以实时监测爆破装置内部的温度，并且配置了降温结构，确保炸药的安全使用。

(4)采用聚能穴结构设计，实现了爆炸能量集中的效果，提高了炸药的利用率。

附图说明

图1是本发明所述一种高温爆破的聚能隔热控温装置的主视剖面图。

图2是图1的俯视图。

图3是图2中的A-A视图。

图4是本发明所述保温液在各保温腔中流动路径的示意图(展开图)。

图中：1.防火外壳 2.保温腔 3.隔液层 4.隔热层 5.隔药层 6.出液口 7.进液口8.进液管 9.装药口 10.装药腔 11.温度传感器 12.通液口 13.密封盖 a.剪切母线

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

如图1-图3所示，本发明所述一种高温爆破的聚能隔热控温装置，包括装置本体、温度传感器、温度显示仪、保温液箱及保温液循环泵；所述装置本体由自外至内依次设置的防火外壳1、隔液层3、隔热层4、隔药层5组成；所述防火外壳1为两端封闭的圆筒结构，隔液层3沿防火外壳1的周向分为多段，每段隔液层3的两端均与防火外壳1的内壁固连，从而将隔液层3与防火外壳1之间的空间分隔成多个保温腔2，其中1个保温腔2对应的防火外壳1顶盖上设有进液口7，与该保温腔2相对的另一个保温腔2对应的防火外壳1顶盖上设有出液口6，进液口7与出液口6通过外部保温液循环管道相连，保温液循环管道上设有保温液箱及保温液循环泵；各个保温腔2之间通过设于各段隔液层3上部的通液口12相连通；每段隔液层3分别向防火外壳1中心凹进，形成聚能穴；隔药层5的内部空间为装药腔10，对应装药腔10的防火外壳1顶盖上设装药口9，装药口9通过密封盖13封闭；装药腔10设有温度传感器11，温度传感器11的信号输出端与外部的温度显示仪通过无线或有线方式连接。

所述防火外壳1由涂敷有耐高温保温隔热涂料的硬质板材制成，或者由耐高温保温隔热气凝胶材料制成。

所述隔液层3由硬质隔热材料制成，隔液层3的横断面为弧形结构。

所述隔液层3为4段，对应的保温腔2为4个。

所述进液口7处设进液管8，进液管8的底端延伸至保温腔2底部，进液管8长度与保温腔2高度的比值为(0.85～0.95)：1。

所述温度传感器11与温度显示仪采用有线方式连接，连接线自密封盖13上的穿线孔中穿过，穿线孔处通过密封胶密封。

所述保温液为水。

所述防火外壳1的底部具有内凹结构。

所述高温爆破的聚能隔热控温装置的使用方法，包括如下步骤：

(1)将聚能隔热控温装置的各部分组装好，根据实际爆破需要选择炸药并确定炸药填充量，将炸药填充到装药腔10内，利用密封盖13进行封闭；

(2)根据现场条件和需求，选择作为隔热介质的保温液，将保温液自进液口7注入到保温腔2内，保温液通过通液口12注满各个保温腔2；

(3)通过温度显示仪对温度传感器11测量的炸药温度进行实时显示，当温度过高时，启动保温液循环泵，对保温腔2内的保温液进行更换，实现降温；

(4)起爆前，确认炸药腔内炸药的温度在安全温度范围内，移除温度显示仪、保温液箱及保温液循环泵后，即可起爆。

本发明所述一种高温爆破的聚能隔热控温装置，包括用于隔绝大部分热量的隔热结构、用于实现聚能爆破的聚能结构、用于测量隔热效果的测温结构以及用于降低装置温度的降温结构。

所述隔热结构主要包括防火外壳1及隔离层，所述隔离层由自外至内依次设置的隔液层3、隔热层4及隔药层5组成，隔液层3用于分隔保温液与隔热层4，隔药层5用于分隔隔热层4与装药腔10。

所述聚能结构包括沿装置周向设置的多个聚能穴，普通炸药爆炸后爆轰产物向四周平行散射，聚能药穴装药结构爆炸时，爆轰产物沿聚能穴法线方向运动，在轴线方向汇聚集中，形成一股高压气流，它的能量高度集中，比普通爆轰产物高得多，因此能形成更集中的爆破效果，在轴线处形成高压区。装置底部的凹陷设计不仅符合聚能爆破的设计理念，而且便于存放与安置。

所述测温结构主要包括温度传感器11及温度显示仪，用于实时测量装置内部炸药的温度，且温度显示仪可重复利用。

所述降温结构主要包括保温腔2及保温液循环泵。所述保温腔2内装有保温液，形成保温腔2的隔液层3为多段结构，每一段的两端都与防火外壳1固接；4个保温腔2之间通过通液口12相连，其中一个保温腔2的顶部设出液口6，与其相对的另一个保温腔2顶部设进液口7，进液口7连接进液管8，进液管8延伸到保温腔2底部，出液口6和进液口7通过外部的保温液循环管道相连。

如图4所示，保温液循环泵将保温液注入保温腔2内，当保温液充满对应进液口7的保温腔2时，从通液口12进入到相邻2个保温腔2内，当保温液充满这2个保温腔2时，再进入到最后一个保温腔2内，保温液充满所有保温腔2时会从出液口6流出，从而实现循环流动。

以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。

【实施例1】

本实施例中，爆破区域为千枚岩，普氏坚固系数为10，周边眼的炮眼深度为3.0m，孔底预留0.2m厚的保护层，炮泥填塞厚度为0.4m。

聚能隔热控温装置的半径为30mm，炮眼直径为80mm。炸药选择含水量为3％～5％的粉状乳化炸药。

温度传感器通过有线方式与温度显示仪连接，该类温度传感器的购买成本较低。

保温液循环泵选用离心抽水式水泵，保温液选用比热容大且价格便宜的水。

防火外壳由外涂ZS-1耐高温隔热保温涂料的硅酸盐板制成，耐温幅度为-80～1800℃，可以直接面对火焰。

隔热层选用具有一定机械强度的玻璃纤维，隔药层用于阻隔炸药与隔热层，隔药层的材质选用防潮透气的聚乙烯膜。

【实施例2】

本实施例中，爆破区域为混合岩，普氏坚固系数为8～10，周边眼的炮眼深度为3.0m，孔底预留0.2m厚的保护层，炮泥填塞厚度为0.4m。

聚能隔热控温装置的半径为30mm，炮眼直径为80mm。炸药选择含水量为3％～5％的粉状乳化炸药。

温度传感器通过无线方式与温度显示仪连接；保温液循环泵选用离心抽水式水泵，保温液选用比热容大、价格便宜的水。

防火外壳选用具有双网络结构的酚醛树脂/二氧化硅复合气凝胶材料，1300℃高温通过该种材料隔热后可降为300℃左右，并且这种气凝胶材料可承受60％的压缩而不破裂，具有良好的机械强度和可加工性。

隔热层选用具有一定机械强度的隔热材料玻璃纤维，隔药层用于阻隔炸药与隔热层，隔药层的材质选用防潮透气的聚乙烯膜。

【实施例3】

本实施例中，试验爆破区域为花岗岩，普氏坚固系数为8～10，周边眼的炮眼深度为3.0m，孔底预留0.2m厚的保护层，炮泥填塞厚度为0.4m。

聚能隔热控温装置的半径为30mm，炮眼直径为80mm。炸药选择含水量为3％～5％的粉状乳化炸药。

温度传感器通过无线方式与温度显示仪连接，保温液循环泵选用离心抽水式水泵，保温液选用比热容大、价格便宜的水。

防火外壳选用具有双网络结构的酚醛树脂/二氧化硅复合气凝胶材料。

隔热层选用具有一定机械强度的隔热材料岩棉，隔药层用于阻隔炸药与隔热层，隔药层的材质选用防潮透气的聚乙烯膜。

【实施例4】

本实施例中，试验爆破区域为大理岩，普氏坚固系数为6～8，周边眼的炮眼深度为3.0m，孔底预留0.2m厚的保护层，炮泥填塞厚度为0.4m。

聚能隔热控温装置的半径为30mm，炮眼直径为80mm。炸药选择含水量为3％～5％的粉状乳化炸药。

温度传感器通过无线方式与温度显示仪连接，保温液循环泵选用离心抽水式水泵，保温液选用比热容大、价格便宜的水。

防火外壳选用气凝胶毡制作，其具有柔软﹑易裁剪﹑密度小、无机防火﹑整体疏水、绿色环保等特性，并且导热系数低，有一定的抗拉及抗压强度，气凝胶毡是目前约400℃温度区域内导热系数最低的固体绝热材料。

隔热层选用具有一定机械强度的隔热材料岩棉，隔药层用于阻隔炸药与隔热层，隔药层的材质选用防潮透气的聚乙烯膜。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种高温爆破的聚能隔热控温装置，其特征在于，包括装置本体、温度传感器、温度显示仪、保温液箱及保温液循环泵；所述装置本体由自外至内依次设置的防火外壳、隔液层、隔热层、隔药层组成；所述防火外壳为两端封闭的圆筒结构，隔液层沿防火外壳的周向分为多段，每段隔液层的两端均与防火外壳的内壁固连，从而将隔液层与防火外壳之间的空间分隔成多个保温腔，其中1个保温腔对应的防火外壳顶盖上设有进液口，与该保温腔相对的另一个保温腔对应的防火外壳顶盖上设有出液口，进液口与出液口通过外部保温液循环管道相连，保温液循环管道上设有保温液箱及保温液循环泵；各个保温腔之间通过设于各段隔液层上部的通液口相连通；每段隔液层分别向防火外壳中心凹进，形成聚能穴；隔药层的内部空间为装药腔，对应装药腔的防火外壳顶盖上设装药口，装药口通过密封盖封闭；装药腔设有温度传感器，温度传感器的信号输出端与外部的温度显示仪通过无线或有线方式连接。

2.根据权利要求1所述的一种高温爆破的聚能隔热控温装置，其特征在于，所述防火外壳由涂敷有耐高温保温隔热涂料的硬质板材制成，或者由耐高温保温隔热气凝胶材料制成。

3.根据权利要求1所述的一种高温爆破的聚能隔热控温装置，其特征在于，所述隔液层由硬质隔热材料制成，隔液层的横断面为弧形结构。

4.根据权利要求1或3所述的一种高温爆破的聚能隔热控温装置，其特征在于，所述隔液层为4段，对应的保温腔为4个。

5.根据权利要求1所述的一种高温爆破的聚能隔热控温装置，其特征在于，所述进液口处设进液管，进液管的底端延伸至保温腔底部，进液管长度与保温腔高度的比值为(0.85～0.95)：1。

6.根据权利要求1所述的一种高温爆破的聚能隔热控温装置，其特征在于，所述温度传感器与温度显示仪采用有线方式连接，连接线自密封盖上的穿线孔中穿过，穿线孔处通过密封胶密封。

7.根据权利要求1所述的一种高温爆破的聚能隔热控温装置，其特征在于，所述保温液为水。

8.根据权利要求1或2所述的一种高温爆破的聚能隔热控温装置，其特征在于，所述防火外壳的底部具有内凹结构。

9.如权利要求1-8任意一种所述高温爆破的聚能隔热控温装置的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将聚能隔热控温装置的各部分组装好，根据实际爆破需要选择炸药并确定炸药填充量，将炸药填充到装药腔内，利用密封盖进行封闭；

(2)根据现场条件和需求，选择作为隔热介质的保温液，将保温液自进液口注入到保温腔内，保温液通过通液口注满各个保温腔；

(3)通过温度显示仪对温度传感器测量的炸药温度进行实时显示，当温度过高时，启动保温液循环泵，对保温腔内的保温液进行更换，实现降温；

(4)起爆前，确认装药腔内炸药的温度在安全温度范围内，移除温度显示仪、保温液箱及保温液循环泵后，即可起爆。

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