CN113776401B - 一种保护装置、装药结构及装药方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种保护装置、装药结构及装药方法，涉及岩石爆破技术领域，包括第一保护结构和第二保护结构，第一保护结构用于朝向第一阶段炸药设置，第二保护结构用于朝向第二阶段炸药设置，第一保护结构和第二保护结构之间设置有炮泥，第一保护结构包括第一吸震结构，第二保护结构包括第二吸震结构，第一吸震结构和第二吸震结构用于吸收第一阶段炸药爆破产生的冲击。第一阶段炸药爆炸产生的冲击波直接作用于第一吸震结构，第一吸震结构吸收冲击波并减少冲击波对炮孔方向的作用力，第二吸震结构吸收第一吸震结构未吸收的冲击波，第一吸震结构和第二吸震结构共同作用，降低对第二阶段炸药以及封堵炮泥的影响，确保第二阶段炸药的爆破能够顺利进行。

Description

一种保护装置、装药结构及装药方法
技术领域
本发明涉及岩石爆破技术领域，特别是涉及一种保护装置、装药结构及装药方法。
背景技术
分段式掏槽爆破技术即将掏槽孔分为两段起爆(二段)，把掏槽眼中的炮孔分为两段，前后分段装药，利用炮泥将两段炸药间隔开来，前后两端炸药利用二段雷管进行微差起爆。但是实际应用时由于分段式掏槽爆破分为两个阶段，两个阶段先后起爆，第一阶段先起爆所引起的爆炸冲击波会对第二阶段产生冲击作用，可能会对第二阶段的雷管产生破坏从而影响第二阶段的起爆。因此亟需设计一种减震保护装置使得第二阶段的爆破能够顺利进行。
发明内容
本发明的目的是提供一种保护装置、装药结构及装药方法，以解决上述现有技术存在的问题，避免第一阶段炸药爆炸产生的冲击波对第二阶段炸药产生影响，确保第二阶段炸药的爆破能够顺利进行。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供了一种保护装置，包括第一保护结构和第二保护结构，所述第一保护结构用于朝向第一阶段炸药设置，所述第二保护结构用于朝向第二阶段炸药设置，所述第一保护结构和所述第二保护结构之间设置有炮泥，所述第一保护结构包括第一吸震结构，所述第二保护结构包括第二吸震结构，所述第一吸震结构和所述第二吸震结构用于吸收所述第一阶段炸药爆破产生的冲击。
优选地，所述第一保护结构还包括四个支撑腿，各所述支撑腿的一端与所述第一吸震结构铰接，各所述支撑腿的另一端用于支撑在炮孔内壁。
优选地，所述第一吸震结构为第一壳体，所述第一壳体的截面呈弧形，所述第一壳体的外壁的尺寸与炮孔的尺寸匹配，所述第一壳体的内壁朝向所述第一阶段炸药设置，所述第一壳体的内壁设置有环向缺口，各所述支撑腿均与所述第一壳体外壁上的铰接座铰接。
优选地，所述第二保护结构还包括连接楔块、第一圆环和第二圆环，所述第一圆环设置在所述第二圆环的内侧，所述连接楔块连接在所述第二吸震结构的一端，且所述连接楔块位于所述第一圆环和所述第二圆环之间。
优选地，所述连接楔块内壁的锥度与所述第一圆环外壁的锥度相同，所述连接楔块外壁的锥度与所述第二圆环内壁的锥度相同；所述第二圆环的外径与炮孔尺寸匹配。
优选地，所述第二吸震结构为第二壳体，所述第二壳体的截面呈弧形，所述第二壳体的内壁朝向所述第二阶段炸药设置。
优选地，所述第二壳体包括由内向外依次设置的第一柔性层、刚性层和第二柔性层。
优选地，所述炮泥为高吸水性聚合物。
本发明还提供了一种装药结构，包括由内向外依次设置在炮孔中的第二阶段炸药、所述的保护装置、第一阶段炸药和封堵炮泥，所述第一阶段炸药和所述第二阶段炸药均与起爆雷管连接，所述第一阶段炸药和所述第二阶段炸药通过所述起爆雷管实现微差起爆。
本发明还提供了一种所述的装药结构的装药方法，包括以下步骤：
步骤一，将装有起爆雷管的第二阶段炸药塞入炮孔中，将第二保护结构塞入所述炮孔中，用撑杆撑住第二壳体，通过绳索向外拉拽第二圆环，使第二保护结构与所述炮孔的内壁贴合；
步骤二，塞入炮泥，使所述炮泥与所述第二壳体的外壁贴合；
步骤三，将第一保护结构塞入所述炮孔中，各支撑腿与所述炮孔的内壁贴合；
步骤四，将第一阶段炸药塞入所述炮孔中，填入封堵炮泥对所述炮孔进行封堵，完成装药。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
分段式掏槽爆破是通过先起爆第一阶段炸药、再起爆第二阶段炸药来完成爆破。当第一阶段炸药爆炸时产生冲击波，冲击波直接作用于第一吸震结构，第一吸震结构吸收冲击波，进而减少了爆炸冲击波对炮孔方向的作用力，第二吸震结构吸收第一吸震结构未吸收的冲击波，第一吸震结构和第二吸震结构共同作用，降低对第二阶段炸药以及封堵炮泥的影响，确保第二阶段炸药的爆破能够顺利进行。
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获得其他的附图。
图1为本发明的第一保护结构示意图；
图2为本发明的第一吸震结构俯视图；
图3为本发明的支撑腿俯视图；
图4为本发明的第二保护结构示意图；
图5为本发明的第二吸震结构及连接楔块示意图；
图6为本发明的第一圆环俯视图；
图7为本发明的第二圆环俯视图；
图8为本发明的刚性层反射冲击示意图；
图9为本发明的装药结构示意图；
图10为无第二保护结构的数值模拟模型图；
图11为有第二保护结构的数值模拟模型图；
图12为图11的局部放大图；
图13为无第二保护结构的应力曲线图；
图14 为无第二保护结构的应力云图；
图15为有第二保护结构的应力曲线图；
图16为有第二保护结构的应力云图；
图17为本发明的装药方法示意图；
其中：100-装药结构，1-第一保护结构，2-第二保护结构，3-第一阶段炸药，4-第二阶段炸药，5-炮泥，6-第一吸震结构，7-第二吸震结构，8-支撑腿， 9-炮孔孔壁，10-缺口，11-铰接座，12-连接楔块，13-第一圆环，14-第二圆环， 15-第一柔性层，16-刚性层，17-第二柔性层，18-起爆雷管，19-撑杆，20-绳索，21-封堵炮泥。
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付出创造性劳动的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。
本发明的目的是提供一种保护装置、装药结构及装药方法，以解决上述现有技术存在的问题，避免第一阶段炸药爆炸产生的冲击波对第二阶段炸药产生影响，确保第二阶段炸药的爆破能够顺利进行。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例一
如图1-图8所示：本实施例提供了一种保护装置，包括第一保护结构1 和第二保护结构2，第一保护结构1用于朝向第一阶段炸药3设置，第二保护结构2用于朝向第二阶段炸药4设置，第一保护结构1和第二保护结构2 之间设置有炮泥5，第一保护结构1包括第一吸震结构6，第二保护结构2 包括第二吸震结构7，第一吸震结构6和第二吸震结构7用于吸收第一阶段炸药3爆破产生的冲击。分段式掏槽爆破是通过先起爆第一阶段炸药3、再起爆第二阶段炸药4来完成爆破。当第一阶段炸药3爆炸时产生冲击波，冲击波直接作用于第一吸震结构6，第一吸震结构6吸收冲击波，进而减少了爆炸冲击波对炮孔方向的作用力，第二吸震结构7吸收第一吸震结构6未吸收的冲击波，第一吸震结构6和第二吸震结构7共同作用，降低对第二阶段炸药4以及封堵炮泥20的影响，确保第二阶段炸药4的爆破能够顺利进行。
本实施例中，第一保护结构1还包括四个支撑腿8，各支撑腿8的一端与第一吸震结构6铰接，各支撑腿8的另一端用于支撑在炮孔内壁。
本实施例中，第一吸震结构6为第一壳体，第一壳体的截面呈弧形，本实施例的第一壳体为半球形壳体，第一壳体的外壁的尺寸与炮孔的尺寸匹配，第一壳体的内壁朝向第一阶段炸药3设置，第一壳体的内壁设置有环向缺口 10，各支撑腿8均与第一壳体外壁上的铰接座11铰接。
本实施例中，第二保护结构2还包括连接楔块12、第一圆环13和第二圆环14，第一圆环13设置在第二圆环14的内侧，连接楔块12连接在第二吸震结构7的一端，且连接楔块12位于第一圆环13和第二圆环14之间。
本实施例中，连接楔块12内壁的锥度与第一圆环13外壁的锥度相同，连接楔块12外壁的锥度与第二圆环14内壁的锥度相同；第二圆环14的外径与炮孔尺寸匹配，能够恰好契合在炮孔内，第一圆环13的外径略小于炮孔的直径。
第一圆环13和第二圆环14是两个直径大小不一的圆环，第一圆环13 和第二圆环14的上底和下底的尺寸不同，第一圆环13和第二圆环14的截面均为梯形，图6和图7中阴影部分分别为第一圆环13的上底和第二圆环14 的上底。第一圆环13采用塑料材质制成，第二圆环14采用橡胶材质制成。
本实施例中，第二吸震结构7为第二壳体，第二壳体的截面呈弧形，本实施例的第二壳体为半球形壳体，第二壳体的内壁朝向第二阶段炸药4设置。
本实施例中，第二壳体包括由内向外依次设置的第一柔性层15、刚性层 16和第二柔性层17。第一柔性层15和第二柔性层17采用海绵材质或者泡发材质，能够充分吸收和反射第一阶段炸药3所传递的能量，起到缓冲作用。刚性层16采用钢材，能够抵抗冲击，保证第二保护结构2不发生较大形变。
本实施例中，炮泥5为高吸水性聚合物，能够在爆炸发生时吸收水分膨胀从而更好地封堵炮孔。
分段式掏槽爆破是通过先起爆第一阶段炸药3、再起爆第二阶段炸药4 来完成爆破。当第一阶段炸药3爆炸时产生冲击波，冲击波直接作用于第一吸震结构6，由于第一吸震结构6的内壁设置有缺口10，能够将第一阶段炸药3爆炸所产生的冲击汇聚于缺口10处，将大部分能量从缺口10处耗散进而减少了爆炸冲击波对炮孔方向的作用力，降低对第二阶段炸药4以及封堵炮泥20的影响。
当爆炸冲击波作用于炮孔方向时，第一吸震结构6所受到的冲击作用将传递给支撑腿8，支撑腿8受力作用后向炮孔内略微移动使得四个支撑腿8 与炮孔内壁紧密贴合，增大摩擦阻力防止炮泥5以及第一保护结构1整体往后挤压移动。
第二吸震结构7的第二柔性层17可压缩性好，用来吸收第一阶段炸药3 爆炸传递的冲击波，起到缓冲作用，刚性层16则反射和承受第二柔性层17 无法吸收的冲击作用；根据应力波在不同介质的透反射作用可知，透反射系数由不同介质的波阻抗比值n决定，当冲击波由刚性层16传入第一柔性层 15时，n>1，则反射系数与透射系数异号，透射应力要小于反射应力，从而达到较好的反射应力波的效果，减小冲击作用，第一柔性层15和第二柔性层17主要起缓冲作用。如图8所示，由于第二吸震结构7采用半球形壳体，其表面为球面，能够形成一个强反射面，能够改变冲击波反射的角度，减小冲击波对第二阶段炸药4的反射，并利用第二吸震结构7能够使反射波更改地作用于岩壁，提高爆破效果。
当第二保护结构2的第一吸震结构6受到冲击作用向炮孔内移动，连接楔块12挤压第一圆环13、第二圆环14，由于连接楔块12的宽度是不断增大，当连接楔块12向炮孔内移动时会增大第一圆环13、第二圆环14之间的空隙，第一圆环13采用塑料材质可抵抗形变使得压力向第二圆环14传递，第二圆环14采用橡胶材质，其可压缩性好，受压后发生形变使得第二圆环14与炮孔孔壁9紧密贴合，从而增大与孔壁间的摩擦力起到固定作用。
实施例二
如图9所示：本实施例提供了一种装药结构100，包括由内向外依次设置在炮孔中的第二阶段炸药4、实施例一的保护装置、第一阶段炸药3和封堵炮泥20，第一阶段炸药3和第二阶段炸药4均与起爆雷管18连接，第一阶段炸药3和第二阶段炸药4通过起爆雷管18实现微差起爆。
应用案例
炮孔孔深为2.7m，炮孔直径为40mm，封堵炮泥20长度为0.5m-1.0m，第一阶段炸药3和第二阶段炸药4装药长度为0.3-0.5m；第一吸震结构6直径为40mm、厚度为4mm，缺口10与水平线大约呈20-30°夹角，支撑腿8 长度为30mm；第二圆环14内径为40mm，第一圆环13外径为35mm，第一柔性层15、刚性层16、第二柔性层17的厚度均为2mm。
如图10-图12，绿色区域为岩石；粉色区域为炮泥5；蓝色区域为PENT 炸药(第二阶段炸药4)；黄色区域为第二吸震结构7，材质为钢；红色区域为检测区。
如图13和图15所示，由两种情况下的应力曲线图可知，无第二保护结构2下应力最大值达到160Kpa，有第二保护结构2条件下达到60kpa，使得应力峰值下降65％；且无第二保护结构2下应力均值约为120kpa，有第二保护结构2下则为35kpa，使得应力均值下降约为75％；由图14和图16的应力云图可知，安装第二保护结构2能够使得第一阶段炸药3爆炸更好的作用在第一阶段处，减小对第二阶段炸药4的影响。因此第二保护结构2能够较好的保护好第二阶段炸药4中的起爆雷管18，使得第二阶段炸药4的爆破能够顺利进行。
实施例三
如图17所示：本实施例提供了一种实施例二的装药结构100的装药方法，包括以下步骤：
步骤一，将装有起爆雷管18的第二阶段炸药4塞入炮孔中，将第二保护结构2塞入炮孔中，第二吸震结构7通过连接楔块12插入第一圆环13和第二圆环14之间的空隙中，并与第一圆环13、第二圆环14形成一个整体，用撑杆19撑住第二壳体，通过绳索20向外拉拽第二圆环14，使第二保护结构 2与炮孔的内壁贴合；
步骤二，塞入炮泥5，使炮泥5与第二壳体的外壁贴合，完成第二阶段炸药4的装药；
步骤三，将第一保护结构1塞入炮孔中，各支撑腿8与炮孔的内壁贴合，起支撑作用；
步骤四，将第一阶段炸药3塞入浅台阶炮孔中，填入封堵炮泥20对炮孔进行封堵，完成装药。
本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种保护装置，其特征在于：包括第一保护结构和第二保护结构，所述第一保护结构用于朝向第一阶段炸药设置，所述第二保护结构用于朝向第二阶段炸药设置，所述第一保护结构和所述第二保护结构之间设置有炮泥，所述第一保护结构包括第一吸震结构，所述第二保护结构包括第二吸震结构，所述第一吸震结构和所述第二吸震结构用于吸收所述第一阶段炸药爆破产生的冲击；
所述第一保护结构还包括四个支撑腿，各所述支撑腿的一端与所述第一吸震结构铰接，各所述支撑腿的另一端用于支撑在炮孔内壁；
所述第一吸震结构为第一壳体，所述第一壳体的截面呈弧形，所述第一壳体的外壁的尺寸与炮孔的尺寸匹配，所述第一壳体的内壁朝向所述第一阶段炸药设置，所述第一壳体的内壁设置有环向缺口，各所述支撑腿均与所述第一壳体外壁上的铰接座铰接；
所述第二保护结构还包括连接楔块、第一圆环和第二圆环，所述第一圆环设置在所述第二圆环的内侧，所述连接楔块连接在所述第二吸震结构的一端，且所述连接楔块位于所述第一圆环和所述第二圆环之间；
所述第二吸震结构为第二壳体，所述第二壳体的截面呈弧形，所述第二壳体的内壁朝向所述第二阶段炸药设置。
2.根据权利要求1所述的保护装置，其特征在于：所述连接楔块内壁的锥度与所述第一圆环外壁的锥度相同，所述连接楔块外壁的锥度与所述第二圆环内壁的锥度相同；所述第二圆环的外径与炮孔尺寸匹配。
3.根据权利要求1所述的保护装置，其特征在于：所述第二壳体包括由内向外依次设置的第一柔性层、刚性层和第二柔性层。
4.根据权利要求1所述的保护装置，其特征在于：所述炮泥为高吸水性聚合物。
5.一种装药结构，其特征在于：包括由内向外依次设置在炮孔中的第二阶段炸药、如权利要求1-4任一项所述的保护装置、第一阶段炸药和封堵炮泥，所述第一阶段炸药和所述第二阶段炸药均与起爆雷管连接，所述第一阶段炸药和所述第二阶段炸药通过所述起爆雷管实现微差起爆。
6.一种如权利要求5所述的装药结构的装药方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一，将装有起爆雷管的第二阶段炸药塞入炮孔中，将第二保护结构塞入所述炮孔中，用撑杆撑住第二壳体，通过绳索向外拉拽第二圆环，使第二保护结构与所述炮孔的内壁贴合；
步骤二，塞入炮泥，使所述炮泥与所述第二壳体的外壁贴合；
步骤三，将第一保护结构塞入所述炮孔中，各支撑腿与所述炮孔的内壁贴合；
步骤四，将第一阶段炸药塞入所述炮孔中，填入封堵炮泥对所述炮孔进行封堵，完成装药。
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