CN111854538A - 气体膨胀爆破柔性化致裂管爆破装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种气体膨胀爆破柔性化致裂管爆破装置及其使用方法，该气体膨胀爆破柔性化致裂管爆破装置包括柔性化致裂管，所述柔性化致裂管包括柔性管体，所述柔性化致裂管还包括用于向所述柔性管体内填充爆破介质的充气头，所述充气头设于所述柔性管体的一端，且所述充气头接通所述柔性管体的内外空间。本发明提到的柔性化致裂管利用充气头在炮孔内向柔性管体内填充爆破介质，提高了致裂管的使用安全性；此外，致裂管柔性化好，在运输过程中可进行折叠、弯曲，便于运输；柔性化致裂管质量轻便，便于现场操作，提高了工作效率。

Description

气体膨胀爆破柔性化致裂管爆破装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及致裂管领域，具体涉及一种气体膨胀爆破柔性化致裂管爆破装置及一种气体膨胀爆破柔性化致裂管爆破装置的使用方法。

背景技术

二氧化碳膨胀爆破技术是以物理爆炸为主的破岩方法，其膨胀爆破装置主要由内置的激发管、外置的致裂管和充填其间的超临界二氧化碳(高于7.38MPa)组成，其技术原理为：激发管装设于主管体内，当通以激发电流，电点火头引火，发热药点燃并快速燃烧放出大量热，致裂管体内温度、压力快速升高，使密相液态CO₂快速转变为呈气态状的超临界态，当主管体内压力突破泄能端头破裂片的封堵作用，超临界状态CO₂瞬间发生液气相变，形成高压气体从泄能端头泄出对外作功，从而达到破碎岩体的目的。

目前市场上常见的二氧化碳致裂管为孔外充气致裂管，现场使用时，先在孔外充气，然后进行连接安装后放置在孔内进行起爆。若在连接安装或放置过程中致裂管发生泄漏引起管体炸裂，极易引发安全事故，现场工作人员的安全得不到保证；且在充气完成后在进行下孔，也使下孔时致裂管较重，操作上也不便捷。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种气体膨胀爆破柔性化致裂管爆破装置，旨在解决采用孔外充气容易引发安全事故的问题。

为实现上述目的，本发明提出的一种气体膨胀爆破柔性化致裂管爆破装置，包括柔性化致裂管；

所述柔性化致裂管包括柔性管体；

所述柔性化致裂管还包括用于向所述柔性管体内填充爆破介质的充气头，所述充气头设于所述柔性管体的一端，所述充气头远离所述柔性管体的一端用于连接充气管，且所述充气头接通所述柔性管体的内外空间。

优选地，所述柔性管体的一端连接有充装头，所述充装头上设有所述充气头，所述柔性管体远离所述充装头的一端连接有密封头。

优选地，所述充装头与所述密封头中的至少一者通过卡箍与所述柔性管体固定连接。

优选地，所述充装头上形成有接通所述柔性管体内外空间的充气通孔，所述充气通孔内设有接通所述柔性管体内外空间的充气阀，所述充气阀的进气口连接有所述充气头。

优选地，所述充装头上连接有激发管，所述激发管远离所述充装头的一端设于所述柔性管体内部腔室。

优选地，所述充装头上形成有锥形螺纹通孔，所述锥形螺纹通孔包括小直径端、大直径端，所述小直径端设有所述激发管，所述激发管远离所述充装头的一端设于所述柔性化致裂管内部腔室，所述大直径端内通过螺纹配合连接有锥形密封塞。

优选地，所述锥形螺纹通孔的最小直径大于所述激发管的管体直径，所述锥形螺纹通孔的最小直径小于所述激发管的管头直径。

优选地，所述密封头上形成有接通所述柔性管体内外空间的排气螺纹通孔，所述排气螺纹通孔内设有接通所述柔性管体内外空间的安全阀，所述排气螺纹通孔远离所述所述柔性管体的一端通过螺纹配合连接有中空螺钉。

优选地，所述柔性管体为高分子管材。

为实现上述目的，本发明还提出一种气体膨胀爆破柔性化致裂管爆破装置的使用方法，所述柔性管体的一端连接有充装头，所述充装头上设有接通所述柔性管体内外空间的充气阀，所述充气阀的进气口连接有所述充气头，所述充装头上连接有激发管，所述柔性管体远离所述充装头的一端连接有密封头；

所述气体膨胀爆破柔性化致裂管爆破装置的使用方法，包括如下步骤：

将所述充装头连接于所述柔性管体的一端；

将所述密封头连接于所述柔性管体远离所述充装头的一端；

将所述激发管从所述充装头装入所述柔性管体内；

将所述充气头通过充气管与外部供气源连接；

利用所述充气头和充气阀向所述柔性管体内充装预设量爆破介质；

将所述柔性管体放置于炮孔内并填塞所述柔性管体与炮孔的间隙；

向所述柔性管体内继续充装剩余的爆破介质；

使所述激发管连线并控制其激发，完成爆破。

本发明的技术方案中，柔性化致裂管利用充气头在炮孔内向柔性管体内填充爆破介质，提高了致裂管的使用安全性；此外，致裂管柔性化好，在运输过程中可进行折叠、弯曲，便于运输；柔性化致裂管质量轻便，便于现场操作，提高了工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明的剖面结构示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				1	柔性化致裂管	301	排气螺纹通孔
101	柔性管体	4	卡箍
				102	充气头	5	充气阀
2	充装头	6	激发管
				201	充气通孔	601	管体
202	锥形螺纹通孔	602	管头
				2021	小直径端	7	锥形密封塞
2022	大直径端	8	安全阀
				3	密封头	9	中空螺钉

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

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的一部分实施例，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。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种气体膨胀爆破柔性化致裂管爆破装置。

包括柔性化致裂管1，所述柔性化致裂管1包括柔性管体101，所述柔性化致裂管1还包括用于向所述柔性管体101内填充爆破介质的充气头102，所述充气头102设于所述柔性管体101的一端，所述充气头102远离所述柔性管体101的一端用于连接充气管，且所述充气头102接通所述柔性管体101的内外空间。

柔性化致裂管1利用充气头2在炮孔内向柔性管体101内填充爆破介质，避免采用在炮孔外填充爆破介质的方式时，因外界原因造成柔性管体101内压强变大而造成严重的安全问题，提高了致裂管的使用安全性，且适用于岩土工程爆破领域；此外，致裂管柔性化好，在运输过程中可进行折叠、弯曲，便于运输；柔性化致裂管1质量轻便，便于现场操作，提高了工作效率。

具体地，所述柔性管体101的一端连接有充装头2，所述柔性管体101远离所述充装头2的一端连接有密封头3，所述充装头2上形成有接通所述柔性管体101内外空间的充气通孔201，所述充气通孔201内设有接通所述柔性管体101内外空间的充气阀5，所述充气阀5的进气口连接有所述充气头102，所述充装头2上连接有激发管6，所述激发管6远离所述充装头2的一端设于所述柔性管体101内部腔室。

优选地，所述充装头2与所述密封头3中的至少一者通过卡箍4与所述柔性管体101固定连接。

可以通过卡箍4使充装头2或密封头3与柔性管体101紧密地连接。

优选地，所述柔性管体101为高分子管材。

柔性管体101由高分子材质制成，柔性化致裂管1爆后金属残留少，减少废弃的金属残渣对环境造成的不良影响；相对于同体积的传统气体致裂管，由高分子材质制成的柔性管体101孔壁更薄，可在管体内充填更多液态二氧化碳，增强爆破效果；柔性化致裂管1生产成本低，同样型号规格的管体，其成本约为传统气体致裂管的四分之一；柔性化致裂管1强度高，可承受超过20Mpa的压力，远大于液态二氧化碳8-12Mpa的压力，防止管体破裂造成液态二氧化碳泄漏。

优选地，所述充气阀5为单向阀。

充气阀5采用单向阀防止充装的气体反向泄漏，提高充气效率。

优选地，所述充装头2上形成有锥形螺纹通孔202，所述锥形螺纹通孔202包括小直径端2021、大直径端2022，所述小直径端2021设有所述激发管6，所述激发管6远离所述充装头2的一端设于所述柔性化致裂管1内部腔室，所述大直径端2022内通过螺纹配合连接有锥形密封塞7，所述锥形螺纹通孔202的最小直径大于所述激发管6的管体601直径，所述锥形螺纹通孔202的最小直径小于所述激发管6的管头602直径。

在激发管6放置于柔性管体101内后，锥形密封塞7用于堵塞锥形螺纹通孔202，将激发管6固定，防止管体内压强上升时将激发管6顶出；锥形螺纹通孔202的小直径端2021用于卡住激发管6的管头602。

在另一实施例中，所述密封头3上形成有接通所述柔性管体101内外空间的排气螺纹通孔301，所述排气螺纹通孔301内设有接通所述柔性管体101内外空间的安全阀8，所述排气螺纹通孔301远离所述所述柔性管体101的一端通过螺纹配合连接有中空螺钉9。

具体地，所述排气螺纹通孔301的内径大于所述中空螺钉9的内孔直径。

优选地，所述排气螺纹通孔301的内径为2mm。

优选地，所述中空螺钉9的螺钉内孔为1mm。

预设安全阀8的安全压力为15～30Mpa，当其他外界原因导致柔性管体101内的部分液态二氧化碳发生相变时，管内压力上升，当大于安全阀8预设的安全值时，安全阀8导通，管内气体从中空螺钉9的螺钉内孔泄出以降低管内压强，保证该孔内充气柔性化致裂管使用时的安全；管内压强降低至安全阀8预设安全值以下后，安全阀8通道闭合，重新实现密封。

本发明还提出一种气体膨胀爆破柔性化致裂管爆破装置，所述柔性管体101的一端连接有充装头2，所述充装头2上设有接通所述柔性管体101内外空间的充气阀5，所述充气阀5的进气口连接有所述充气头102，所述充装头2上连接有激发管6，所述柔性管体101远离所述充装头2的一端连接有密封头3；

所述气体膨胀爆破柔性化致裂管爆破装置的使用方法，包括如下步骤：

步骤S1：将所述充装头2连接于所述柔性管体101的一端；

步骤S2：将所述密封头3连接于所述柔性管体101远离所述充装头2的一端；

步骤S3：将所述激发管6从所述充装头2装入所述柔性管体101内；

步骤S4：将所述充气头102通过充气管与外部供气源连接；

步骤S5：利用所述充气头102和充气阀5向所述柔性管体101内充装预设量爆破介质；

步骤S6：将所述柔性管体101放置于炮孔内并填塞所述柔性管体101与炮孔的间隙；

步骤S7：向所述柔性管体101内继续充装剩余的爆破介质；

步骤S8：使所述激发管6连线并控制其激发，完成爆破。

在本发明的技术方案中，柔性管体101封装完毕后，充气头102通过充气管与外部供气源连接，先向柔性管体101内充装预设量液态二氧化碳，使柔性管体101内压强增大，柔性管体101硬度增加，便于进行后续的下孔操作，待柔性管体101完成下孔、填塞后，继续充装剩余的液态二氧化碳，此外，由于孔壁围压的作用，在充装完成后可形成类似“耦合装药”结构，提升后续爆破效果，激发管6连线并控制其激发，柔性管体101内的液态二氧化碳相变，管内压强迅速增大，柔性管体101炸裂，气体溢出对外做功，从而达到破碎岩体的目的。

在又一实施例中，将多个柔性化致裂管1通过其他相关器件组成一个连接管，可以将预设量液态二氧化碳注入柔性管体101内，使柔性管体101有足够的硬度后，再将组装得到的连接管根据具体需求放置于炮孔中，并填塞连接管与炮孔的间隙，再通过充气管继续向柔性管体101内充装液态二氧化碳，通过导线将各柔性化致裂管1内的激发管8串联，并通过导线与电源和外部控制器连接，通过外部控制器触发激发管8，完成爆破工作。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种气体膨胀爆破柔性化致裂管爆破装置，其特征在于，包括柔性化致裂管(1)；

所述柔性化致裂管(1)包括柔性管体(101)；

所述柔性化致裂管(1)还包括用于向所述柔性管体(101)内填充爆破介质的充气头(102)，所述充气头(102)设于所述柔性管体(101)的一端，且所述充气头(102)接通所述柔性管体(101)的内外空间。

2.如权利要求1所述的气体膨胀爆破柔性化致裂管爆破装置，其特征在于，所述柔性管体(101)的一端连接有充装头(2)，所述充装头(2)上设有所述充气头(102)，所述柔性管体(101)远离所述充装头(2)的一端连接有密封头(3)。

3.如权利要求2所述的气体膨胀爆破柔性化致裂管爆破装置，其特征在于，所述充装头(2)与所述密封头(3)中的至少一者通过卡箍(4)与所述柔性管体(101)固定连接。

4.如权利要求2所述的气体膨胀爆破柔性化致裂管爆破装置，其特征在于，所述充装头(2)上形成有接通所述柔性管体(101)内外空间的充气通孔(201)，所述充气通孔(201)内设有接通所述柔性管体(101)内外空间的充气阀(5)，所述充气阀(5)的进气口连接有所述充气头(102)。

5.如权利要求2所述的气体膨胀爆破柔性化致裂管爆破装置，其特征在于，所述充装头(2)上连接有激发管(6)，所述激发管(6)远离所述充装头(2)的一端设于所述柔性管体(101)内部腔室。

6.如权利要求5所述的气体膨胀爆破柔性化致裂管爆破装置，其特征在于，所述充装头(2)上形成有锥形螺纹通孔(202)，所述锥形螺纹通孔(202)包括小直径端(2021)、大直径端(2022)，所述小直径端(2021)设有所述激发管(6)，所述激发管(6)远离所述充装头(2)的一端设于所述柔性化致裂管(1)内部腔室，所述大直径端(2022)内通过螺纹配合连接有锥形密封塞(7)。

7.如权利要求6所述的气体膨胀爆破柔性化致裂管爆破装置，其特征在于，所述锥形螺纹通孔(202)的最小直径大于所述激发管(6)的管体(601)直径，所述锥形螺纹通孔(202)的最小直径小于所述激发管(6)的管头(602)直径。

8.如权利要求2所述的气体膨胀爆破柔性化致裂管爆破装置，其特征在于，所述密封头(3)上形成有接通所述柔性管体(101)内外空间的排气螺纹通孔(301)，所述排气螺纹通孔(301)内设有接通所述柔性管体(101)内外空间的安全阀(8)，所述排气螺纹通孔(301)远离所述所述柔性管体(101)的一端通过螺纹配合连接有中空螺钉(9)。

9.如权利要求1-8中任一项所述的气体膨胀爆破柔性化致裂管爆破装置，其特征在于，所述柔性管体(101)为高分子管材。

10.一种气体膨胀爆破柔性化致裂管爆破装置的使用方法，其特征在于，应用于如权利要求1-9中任一项所述的气体膨胀爆破柔性化致裂管爆破装置，所述柔性管体(101)的一端连接有充装头(2)，所述充装头(2)上设有接通所述柔性管体(101)内外空间的充气阀(5)，所述充气阀(5)的进气口连接有所述充气头(102)，所述充装头(2)上连接有激发管(6)，所述柔性管体(101)远离所述充装头(2)的一端连接有密封头(3)；

所述气体膨胀爆破柔性化致裂管爆破装置的使用方法，包括如下步骤：

将所述充装头(2)连接于所述柔性管体(101)的一端；

将所述密封头(3)连接于所述柔性管体(101)远离所述充装头(2)的一端；

将所述激发管(6)从所述充装头(2)装入所述柔性管体(101)内；

将所述充气头(102)通过充气管与外部供气源连接；

利用所述充气头(102)和所述充气阀(5)向所述柔性管体(101)内充装预设量爆破介质；

将所述柔性管体(101)放置于炮孔内并填塞所述柔性管体(101)与炮孔的间隙；

向所述柔性管体(101)内继续充装剩余的爆破介质；

使所述激发管(6)连线并控制其激发，完成爆破。

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