CN112696999B - 一种用于深孔爆破的装药装置及装药方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于深孔爆破的装药装置及装药方法，涉及工程爆破技术领域，解决了装药不连续以及盲炮处理困难的问题。其包括多个装药管，多个填塞管，以及抽拉绳、绳卡、堵口塞，抽拉绳分别穿过装药管和填塞管，绳卡可以固定配置在装药管和填塞管端部或内部的抽拉绳上，各个绳卡之间的抽拉绳长度大于装药管或填塞管的长度，装药管内装有炸药，填塞管内装有填塞物；装药管和填塞管的结构相同，管体的两端分别安装堵头，垫片固定连接在一端的堵头上，垫片上的通孔直径小于绳卡的直径；导爆索和雷管相连并依次穿过装药管，堵口塞安装在炮孔的孔口位置，雷管的脚线和抽拉绳从堵口塞的导线槽引出炮孔。利用该装置装药、处理盲炮等操作更加方便。

Description

一种用于深孔爆破的装药装置及装药方法

技术领域

本发明涉及工程爆破技术领域，尤其是一种用于深孔爆破的装药装置及装药方法。

背景技术

在特殊的深孔爆破作业中，例如煤矿开采中处理高瓦斯低透性煤层瓦斯超限，以及回采工作面顶煤或顶板岩层大面积悬停问题，采用顶煤或顶板超前预裂爆破；地铁盾构穿越孤石或坚硬岩石地层在地面采用的深孔预碎岩石爆破。深孔爆破具有炮孔深、装药量大的特点。装药过程易出现以下问题：(1)装药不连续，难以完全殉爆；(2)盲炮处理困难，难以将装入炮孔的炸药、起爆器材、间隔装置和填塞物取出；(3)雷管脚线、母线在装药过程中容易与炮孔发生磨损而破坏；(4)起爆装置及装药难以定位；(5)不易实现间隔装药。

目前，现有技术中：中国专利(CN111141187A)公开了一种地铁盾构岩石爆破处理盲炮用的装药结构和处理方法，具体是在炮孔内放置护孔管，所述护孔管内自底向外依次设有装药套管和填塞套管，装药套管内设有炸药、雷管和导爆管，底端连接第一钢丝。填塞套管内装满有石子，连接有第二钢丝，实现鉴别和处理地铁盾构岩石爆破中的盲炮。但是仍存在以下问题：(1)用于鉴别盲炮的导爆管伸出炮孔外且填塞套管与扩孔管存在空隙，不能在煤矿瓦斯矿井内使用；(2)单节套管长度有限，对于长、深炮孔，相邻套管容易错位，造成装药套管和填塞套管装填困难；(3)炸药与炮孔的孔壁之间增加了一层扩孔管，降低了炸药对岩体的爆破作用；(4)对于有水炮孔，容易造成扩孔管上浮。

中国专利(CN108106506A)公开了一种深孔爆破本质安全型快速装药装置，具体是利用装置最前端圆锥形导向头避免因装药而引起煤岩碎屑或碎块的堆积，减小装药阻力；装置尾部的尾塞用于减弱封孔过程对药卷的冲击；管体通过增减PVC管体数目或改变直径满足装药需要；安全绳在发生盲炮时能够快速拉出药卷。该装置存在的问题是：(1)锥形导向头在向炮孔内推进过程中，会将炮孔内的煤岩碎屑或碎块向导向头与炮孔壁中间的空隙挤压，致使导向头在炮孔内卡死；(2)安全绳位于管体外侧，提高了管体的实际外径，加大了推进或退出时管体与炮孔壁的摩擦阻力，拉伸安全绳时管体偏心受力，容易出现“卡死”现象；(3)结构复杂，管体变径端头的加工困难；(4)对于向上倾斜的炮孔，相邻管体之间容易脱节，由于接头尺寸要求严格，脱节后不易再次对接，从而造成炸药脱节、传爆中断。此外，该文献未提供与该装药装置配套的填塞方式及清除填塞物的方法。

中国专利(CN110196003A)提供了一种深孔爆破快速装药装置及装药方法，具体是由多个首尾相连的装药单元连接而成，装药单元包括装药管、导爆索以及炸药卷，同时在装药装置的头部和尾部分别放置有封闭塞。但是仍存在以下问题：(1)第一导爆索、第二导爆索位于炸药上下两侧，未与炸药紧密接触，起爆不可靠。(2)防滑落机构与炮孔壁卡紧，发生盲炮后无法将装药装置和炸药取出。(3)缺少处理盲炮的装置和措施。

为此，针对现有技术中存在的：(1)相邻装药管对接头尺寸要求高，加工不方便，脱节后再次对接容易造成装药不连续，传爆中断；(2)处理盲炮时，多节装药管在取出时前后两端受力容易发生脱节或卡死的问题；(3)孔内间隔装药不方便，间隔装药的装药位置、间隔距离不准确；(4)填塞物清理不方便等问题。需要对现有的装药装置及装药方法做进一步的改进。

发明内容

为了解决炮孔内装药不连续，以及盲炮处理中装药管容易加压卡死的问题，方便间隔装药及确定炮孔内装药的位置，本发明提供了一种用于深孔爆破的装药装置及装药方法，具体的技术方案如下。

一种用于深孔爆破的装药装置，包括多个装药管，多个填塞管，以及抽拉绳、绳卡和堵口塞，所述抽拉绳依次穿过各个装药管和各个填塞管，装药管和填塞管端部的抽拉绳上均固定配置有绳卡，各个绳卡之间的抽拉绳长度大于装药管或填塞管的长度，装药管内装有炸药，填塞管内装有填塞物；所述装药管和填塞管的结构相同，装药管和填塞管均包括垫片、前堵头、后堵头和管体，管体的两端分别固定前堵头和后堵头，垫片和前堵头固定连接，垫片上的通孔直径小于绳卡的直径；导爆索和雷管相连并依次穿过装有炸药的装药管，堵口塞安装在炮孔的孔口位置，堵口塞上具有导线槽，雷管的脚线和抽拉绳从导线槽引出炮孔。

优选的是，绳卡配置在装药管和填塞管的内部并和抽拉绳固定。

优选的是，垫片、前堵头和后堵头在中心位置上均设置有通孔，抽拉绳和导爆索穿过装药管的通孔，抽拉绳还穿过填塞管的通孔。

优选的是，装药管和填塞管设置在炮孔中，填塞管和炮孔的孔口之间还设置有填塞物和堵口塞，雷管设置在填塞物和堵口塞之间。

优选的是，抽拉绳拉动各个绳卡依次与填塞管、装药管的垫片贴紧，填塞管和装药管随抽拉绳移动。

优选的是，多个装药管沿炮孔轴向依次设置，所述多个填塞管沿炮孔轴向依次设置。

还优选的是，装药管和填塞管沿炮孔轴向间隔设置

还优选的是，装药管内的炸药药卷通过绑绳捆绑固定，所述导爆索穿过炸药药卷。

一种用于深孔爆破的装药方法，利用上述的一种用于深孔爆破的装药装置，步骤包括：

S1.分别组装装药管，并配合安装导爆索、抽拉绳和绳卡，将放置炸药的装药管依次推入炮孔；

S2.分别组装填塞管，并配合安装抽拉绳和绳卡，将装有填塞物的填塞管依次推入炮孔内；

S3.使用炮棍将装药管和填塞管推送至设定位置；

S4.将填塞物装入炮孔捣实，连接导爆索和雷管；

S5.堵口塞封堵炮孔，将雷管脚线和抽拉绳从堵口塞的导线槽引出。

一种用于深孔爆破的盲炮处理方法，利用上述的一种用于深孔爆破的装药方法完成炮孔的装药，起爆后，当发生盲炮时，先拔出堵口塞，取出雷管，取出填塞物，拖拽抽拉绳，分段取出填塞管和装药管，拆分填塞管和装药管，从填塞管和装药管分别取出填塞物、炸药和导爆索。

本发明提供的一种用于深孔爆破的装药装置及装药方法有益效果是：装药装置中相邻装药管和填塞管独立布置，从而方便了炸药、填塞物的装入和取出；在处理盲炮时，利用抽拉绳和绳卡的配合进行拖拽，装药管之间的抽拉绳有余量，从而使每个装药管均匀受力，不会存在挤压、卡紧或锁死的问题，盲炮后填塞物也可以方便的清理；另外该装置可以在孔内间隔装药，结构更加简单，制作方便，能够实现快速组装。

附图说明

图1是用于深孔爆破的装药装置结构示意图；

图2是垫片的结构示意图；

图3是堵头的结构示意图；

图4是堵口塞的结构示意图；

图5是堵口塞的截面示意图；

图6是单巷深孔爆破预碎顶煤炮孔布置图；

图中：1.垫片；2.后堵头；3.导爆索；4.抽拉绳；5.绳卡；6.雷管；7.脚线；8.堵口塞；9.填塞物；10.管体；11.炸药；12.绑绳；13.前堵头；14.通孔；15.导线槽，16-回采巷道，17-炮孔。

具体实施方式

结合图1至图6所示，对本发明提供的一种用于深孔爆破的装药装置及装药方法的具体实施方式进行说明。

一种用于深孔爆破的装药装置，包括多个装药管，多个填塞管，以及抽拉绳4、绳卡5和堵口塞8，装药管和填塞管分别用于放置炸药和填塞物，抽拉绳和绳卡的配合能够保证多个装药管和多个填塞管均匀受力，并且彼此不会产生挤压变形，堵口塞封堵炮孔并预留抽拉绳的导线槽。抽拉绳依次穿过各个装药管和各个填塞管，从而可以整体控制其安装位置。装药管和填塞管端部的抽拉绳上均固定配置有绳卡5，各个绳卡5之间的抽拉绳4长度大于装药管或填塞管的长度，绳卡5之间抽拉绳的余量保证了各个装药管之间不会产生挤压。装药管内装有炸药，填塞管内装有填塞物，炸药和填塞物的用量以及装药管和填塞管的长度根据实际使用情况确定，空气间隔装药可通过在部分装药管不装填炸药来实现。

另外，在本实施例的变形例中，绳卡还可以配置在装药管和填塞管的内部并和抽拉绳固定，从而可以使相邻装药管紧密接触，保证装药的连续性，保证起爆效果。在变形例中，装药装置的其它部件及其位置关系不变，同样具有处理盲炮的功能，操作原理为向外拖拽抽拉绳时，绳卡挤压某个装药管的后堵头使其向外移动，即使是后堵头与管体因为连接不牢固而从管体上脱落，后堵头也会在绳卡的挤压下卡在下一个装药管的垫片上，通过该垫片推动下一个装药管向外移动，后堵头脱落的这个装药管则会由上一个装药管的后堵头向外推动，达到取出炮孔内全部填塞管和装药管的效果。

其中装药管和填塞管的结构相同，装药管和填塞管的结构均包括垫片1、前堵头13、后堵头2和管体10，管体10的两端分别固定前堵头13和后堵头2，两个堵头和管体之间连接固定，垫片1和前堵头13固定连接，垫片1在前堵头的前方，垫片1上的通孔直径小于绳卡的直径。垫片1的形状可以为圆柱形，直径为75mm，厚度为5mm，中心位置钻出一个直径为15mm的通孔；两个堵头可以是外直径为85mm，高度为30mm的圆桶形，内部的直径为80mm，深度为25mm，在底面中心位置上钻出一个直径为15mm的通孔，管体可以为内径为75mm，外径为80mm的PVC管，单根PVC管的长度为2m。导爆索3和雷管6相连并依次穿过装有炸药的装药管，堵口塞安装在炮孔的孔口位置，堵口塞8上具有导线槽，雷管6的脚线和抽拉绳从导线槽引出炮孔。

垫片1、前堵头13和后堵头2在径向平面中心位置上均设置有通孔，各个通孔14布置在同一轴线上，从而方便抽拉绳4拖拽，并且拖拽过程中管体不会偏心受力，抽拉绳4和导爆索3穿过装药管的通孔，抽拉绳可以通过拖拽将装药管从炮孔中取出，导爆索3依次起爆各个装药管中的炸药，抽拉绳4还穿过填塞管的通孔，当发生盲炮时可以及时高效的清理炮孔，取出填塞物9和炸药11。其中绳卡5选用金属材质的标准件，尺寸大于通孔的直径，使其无法穿过通孔，在处理盲炮过程中，向炮孔外拖拽抽拉绳，与抽拉绳打结固定的绳卡向其后方的垫片施加压力，使得装药管与填塞管克服与炮孔壁之间的摩擦力向炮孔外移动。抽拉绳4要求为具有一定强度和柔韧性的材质，可以选用涂塑钢丝绳，长度大于炮孔深度。

装药管和填塞管设置在炮孔中，逐个依次推入炮孔，可以通过装药管和填塞管的组合实现间隔装药，填塞管和炮孔的孔口之间还设置有填塞物和堵口塞8，雷管6设置在填塞物和堵口塞之间。

抽拉绳4拉动各个绳卡依次与填塞管、装药管的垫片1贴紧，从而可以使其均匀受力，同时实现拖拽，填塞管和装药管随抽拉绳4移动。多个装药管沿炮孔轴向依次设置，多个填塞管沿炮孔轴向依次设置。其中装药管内的炸药药卷通过绑绳12捆绑固定，导爆索3穿过炸药药卷。

堵口塞8的形状为圆台状，并且沿母线加工有一条置线用的导线槽，其中母线长500mm，上底面直径70mm，下底面直径100mm。

以某煤矿为例，为解决冲击地压问题进行顶煤预裂，如图6所示。在运输巷道或回风巷道一侧向顶煤钻凿深孔，钻孔的角度为2～11°，实施深孔爆破预碎顶煤。利用上述深孔爆破的装药装置及装药方法进行装药，用于深孔爆破的装药方法，尤其适用于缓倾斜钻孔的装药，其步骤包括：

S1.分别组装装药管，并配合安装导爆索、抽拉绳和绳卡，将放置炸药的装药管依次推入炮孔。

具体是先制作端部的第1个装药管，将垫片、前堵头和管体组装在一起，管体使用PVC管制作，抽拉绳的前端与第1个绳卡打结固定，设置在垫片的外端，绳卡在装药管之外，导爆索的前端也在垫片外端打结固定，绳结的直径大于垫片上通孔的直径，拉紧后使其无法穿过通孔。抽拉绳、导爆索穿过垫片和前堵头的通孔，沿炮孔轴线方向装入PVC管，二者相互不约束。使用绑绳将多卷炸药绑扎在PVC管内导爆索的周边，使炸药与导爆索紧密接触，并且导爆索位于炸药的中心线上。管体内的抽拉绳与导爆索通过通孔穿出后堵头。前堵头与后堵头紧密封堵管体的前后端头，并用胶水粘结牢固。端部的装药管完成组装，将其顶入炮孔孔口。

然后，制作第2个装药管，接入第2个绳卡，第2个绳卡和在先安装的第1个绳卡之间的距离大于第1个装药管的长度，抽拉绳和导爆索通过装药管的垫片，以及前堵头的通孔；绳卡在装药管外端，导爆索的前端也在垫片外端打结固定，绳结的直径大于垫片上通孔的直径，拉紧后使其无法穿过通孔。为实现空气间隔装药，本装药管内可以不装填炸药。管体内的抽拉绳与导爆索通过通孔穿出后堵头。前堵头与后堵头紧密封堵管体的前后端头，并用胶水粘结牢固。端部的装药管完成组装，将其顶入炮孔孔口。

再根据需要依次制作多个装药管，并将其逐个顶入炮孔中。达到预定的装药长度之后，将导爆索引出炮孔外一定长度，以便与堵塞物一同装入炮孔内。

S2.分别组装填塞管，并配合安装抽拉绳和绳卡，将装填填塞物的填塞管依次推入炮孔内。

将抽拉绳和绳卡打结固定，绳卡和抽拉绳上的上一绳卡之间的距离大于两个绳卡之间填塞管的长度，抽拉绳通过填塞管的垫片、前堵头、后堵头上的通孔，在管体内装入填塞物并捣实，使用胶水粘结堵头和管体，填塞管完成组装后将其推入炮孔内。根据需要制作下一个填塞管，依次将其推入炮孔中。其中填塞物可以是炮泥、黄泥、黏土、砂、水泥等可塑性充填材料。

S3.使用炮棍将装药管和填塞管推送至设定位置。具体位置根据炮孔的长度以及装药和封孔的长度设计确定。

S4.将达到该炮孔最小封孔长度的填塞物装填进炮孔内，填塞至孔口0.8m左右时，用炮棍捣实，然后连接导爆索和雷管。

S5.堵口塞封堵炮孔，将雷管脚线和抽拉绳从堵口塞的导线槽引出。

使用堵口塞将炮孔封堵，使雷管与导爆索的连接处位于堵口塞与填塞物中间，雷管脚线与抽拉绳通过堵口塞的导线槽引出炮孔至孔口外一定的距离。堵口塞对炮孔的堵塞应足够紧密，防止被雷管与导爆索产生的爆轰气体冲出炮孔。

在工程爆破中，通常情况下，只要炮孔内雷管等起爆器材起爆，炸药也会完全爆轰。考虑拒爆情况下的盲炮处理方法，主要是对炮孔内的雷管、导爆索等起爆器材拒爆情况下的盲炮处理方法。当炮孔内的发生盲炮，首先考虑是否是雷管等起爆器材发生拒爆，需要将其从炮孔内取出后集中销毁。提供一种用于深孔爆破的盲炮处理方法，利用上述的一种用于深孔爆破的装药方法完成炮孔的装药，起爆后，当发生盲炮，先拔出堵口塞，取出雷管，取出填塞物，拖拽抽拉绳，分段取出填塞管和装药管，再从填塞管和装药管中分别取出填塞物、炸药和导爆索。

该装药装置中相邻装药管和填塞管独立布置，从而方便了炸药和填塞物的安装和取出；在处理盲炮时，利用抽拉绳和绳卡的配合进行拖拽，装药管之间的抽拉绳有余量，从而使每个装药管均匀受力，不会存在挤压、卡紧或锁死的问题，盲炮后填塞物也可以方便的清理；另外该装置实现了孔内间隔装药的准确定位，结构更加简单，制作方便，能够实现快速组装。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种用于深孔爆破的装药装置，其特征在于，包括多个装药管，多个填塞管，以及抽拉绳、绳卡和堵口塞，所述抽拉绳依次穿过各个装药管和各个填塞管，装药管和填塞管端部的抽拉绳上均固定配置有绳卡，各个绳卡之间的抽拉绳长度大于装药管或填塞管的长度，装药管内装有炸药，填塞管内装有填塞物；所述装药管和填塞管的结构相同，装药管和填塞管均包括垫片、前堵头、后堵头和管体，管体的两端分别固定前堵头和后堵头，垫片和前堵头固定连接，垫片上的通孔直径小于绳卡的直径；导爆索和雷管相连并依次穿过装有炸药的装药管，堵口塞安装在炮孔的孔口位置，堵口塞上具有导线槽，雷管的脚线和抽拉绳从导线槽引出炮孔；

所述绳卡配置在装药管和填塞管的内部并与抽拉绳固定；所述垫片、前堵头和后堵头在中心位置均设置有通孔，所述抽拉绳和导爆索穿过装药管的通孔，抽拉绳还穿过填塞管的通孔；所述装药管和填塞管设置在炮孔中，填塞管和炮孔的孔口之间还设置有填塞物和堵口塞，雷管设置在填塞物和堵口塞之间；所述抽拉绳拉动各个绳卡依次与填塞管、装药管的垫片贴紧，填塞管和装药管随抽拉绳移动；所述多个装药管沿炮孔轴向依次设置，所述多个填塞管沿炮孔轴向依次设置。

2.根据权利要求1所述的一种用于深孔爆破的装药装置，其特征在于，所述装药管和填塞管沿炮孔轴向间隔设置。

3.根据权利要求1所述的一种用于深孔爆破的装药装置，其特征在于，所述装药管内的炸药药卷通过绑绳捆绑固定，所述导爆索穿过炸药药卷。

4.一种用于深孔爆破的装药方法，利用权利要求1至3任一项所述的一种用于深孔爆破的装药装置，其特征在于，步骤包括：

S1.分别组装装药管，并配合安装导爆索、抽拉绳和绳卡，将放置炸药的装药管依次推入炮孔；

S2.分别组装填塞管，并配合安装抽拉绳和绳卡，将装有填塞物的填塞管依次推入炮孔内；

S3.使用炮棍将装药管和填塞管推送至设定位置；

S4.将填塞物装入炮孔捣实，连接导爆索和雷管；

S5.堵口塞封堵炮孔，将雷管脚线和抽拉绳从堵口塞的导线槽引出。

5.一种用于深孔爆破的盲炮处理方法，利用权利要求4所述的一种用于深孔爆破的装药方法完成炮孔的装药，其特征在于，起爆后，当发生盲炮时，先拔出堵口塞，取出雷管，取出填塞物，拖拽抽拉绳，分段取出填塞管和装药管，拆分填塞管和装药管，从填塞管和装药管分别取出填塞物、炸药和导爆索。

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