CN114184090A - 一种孔内充装柔性致裂装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

一种孔内充装柔性致裂装置及其使用方法，本发明涉及爆破设备技术领域，本发明提供的柔性膨胀爆破管，包括有：柔性膜套，所述的柔性膜套内填充有液态致裂介质；燃芯，所述的燃芯填充在所述的柔性膜套内，所述的进液管穿过所述的燃芯延伸至柔性膜套的底部；电点火装装置，所述的钨丝电点火装置伸入到柔性膜套内并和燃芯接触。本发明的有益效果在于：1）整个柔性膨胀爆破管均无管制药物，爆炸是液态爆破介质在短时间内迅速从液态转化为气态，套内压力陡然增加导致；2）采用柔性套替代普通爆破外管，以避免飞管等不安全现象发生；3）采用钨丝电点火装置替代药物点火，爆破介质也是环境友好型物质，无污染。

Description

一种孔内充装柔性致裂装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及致裂设备技术领域，尤其涉及一种孔内充装柔性致裂装置及其致裂使用方法。

背景技术

炸药爆破是利用炸药在空气、水、土石介质或物体中爆破产生爆炸波、冲击波、振动波及热能实现爆破，以达到预期目的的一门技术。一般来说，爆炸物品为管控材料，存储、运输和使用都非常的不方便，而且爆炸后的物质对环境存在污染。

此外，现有的气体胀裂致裂岩石技术中，致裂外管为刚性的，比如钢材，或者其他材料制成的管状物，这种刚性外管存在使用成本高、操作安全性低、效率低的缺陷。

发明内容

本发明提供一种孔内充装柔性致裂装置及其致裂使用方法，旨在解决上述提到的问题。

本发明是这样实现的，一种孔内充装柔性致裂装置，包括有：

柔性膜套，所述的柔性膜套两端封闭，顶端设有进液管和排气管，所述的柔性膜套内填充有液态致裂介质；

作为优选的，进液管和排气管也是采用柔性膜套同样的材料制作而成，或者柔性膜套、进液管和排气管为一体成型制成。

燃芯，所述的燃芯填充在所述的柔性膜套内，所述的进液管穿过所述的燃芯延伸至柔性膜套的底部；所述的燃芯作用之一在于点火后迅速燃烧，产生热能，和液态致裂介质进行热交换，使液态致裂介质由液态转变为气态，释放高压气体；其作用之二在于向柔性膜套提供支撑，方便柔性致裂装置的安装。

一个（含）以上的钨丝电点火装置，所述的钨丝电点火装置伸入到柔性膜套内并和燃芯接触。

作为优选的，柔性膜套内可分隔为两个以上的密封的液态致裂介质充装空腔，进液管在对应的每一个空腔均设有一个进液口，所述的进液口设于每个空腔底部；所述的排气管延伸进入每个空腔，排气管在对应的每一个空腔均设有排气口，所述的排气口设于每个空腔的顶部，充装过程中，液态致裂介质从每个空腔的底部注入，空腔内的空气被挤压向上从顶部的排气口排出，每一个所述的液态致裂介质充装空腔设置有一个钨丝电点火装置。

进一步的，进液口的大小从位于顶端的空腔至位于末端空腔逐渐增大，位于最底部的空腔的进液口最大，这样可以从末端到顶端，空腔依次被充装满。

优选的，进液管管口设置充气头。

优选的，所述的柔性膜套为可燃柔性膜套，如聚丙烯、聚酯、尼龙、聚乙烯醇（PVA）等制成的塑料膜套或者其他的有机高分子材料制成的膜材料或者柔性材料。

优选的，所述的液态致裂介质为液氧与液氮和/或液氢和/或液态二氧化碳和/或液化气。

优选的，所述的电点火装置为一个或者二个，设于柔性膜套中上部，或者在柔性膜套内沿长度均匀设置，多位置同时点火。

优选的，进液管的管径从顶端到末端逐渐增大；

优选的，所述的燃芯为棉芯、纸类、碳和/或者铝纤维等容易燃烧的物质制成。

一种孔内充装柔性致裂装置的使用方法，包括如下的步骤：

1）准备未充装致液态裂介质的柔性致裂装置，即：将燃芯装入柔性膜套内，安装好进液管和排气管以及电点火装置，但是未充装液态致裂介质；

2）凿孔：在待致裂的岩石上凿钻致裂炮孔，孔的深度要大于柔性膜套的长度，一般孔的深度为柔性膜套长度的两倍，或者根据需要致裂的岩体具体情况专门设计；

3）将未充装液态致裂介质的致裂装置安装到孔内，回填炮孔，将致裂装置埋在炮孔中，其中进液管和排气管延伸至孔外方便充装液态致裂介质；

4）回填炮孔后通过进液管向致裂装置内部充装液态致裂介质；

5）充装好液态致裂介质，关闭进液管和排气管，电点火装置点火，点燃燃芯，液态致裂介质迅速由液态转化为气态，膨胀，然后释放高压气体实现岩石致裂。

优选的，所述的炮孔内可以安装一条以上的柔性致裂装置。

本发明的有益效果在于：

1）整个柔性膨胀致裂装置均无管制化学药物，致裂是液态致裂介质在短时间内迅速从液态转化为气态，膨胀，柔性膜套内压力陡然增加导致；

2）采用柔性膜套替代普通致裂外管，以避免飞管、未爆管等不安全现象发生；且柔性膜套1并非为传统的管状，在填充燃芯之前，其形状折叠或者压缩为任何形状，燃芯填入后才成为管状，完全不存在运输上的问题，也不存在安全隐患；

3）采用钨丝电点火装置替代传统的易制爆危险化学品（如高氯酸钾）制作的药物点火装置，以避免造成污染，另外，致裂介质也是环境友好型物质，不会对环境造成污染；

4）成本低，制作成本低于使用炸药的成本；

5）致裂效果好，致裂深度效果等与爆炸无异，且膨胀能力可控，不产生爆炸冲击波，振动波很低，具有无热能释放、绿色环保等诸多优点；

6）采用柔性膜套除了方便运输、安全性高的优点外，还可以现场根据炮孔孔径的大小调节柔性膜套的大小，这样做现场制作的柔性膨胀致裂装置的大小可以与炮孔的大小高度匹配，避免传统的炸药药管和炮孔之间存在空隙较大的问题，提高了岩石致裂的效果。

附图说明

图1为本发明的第一实施例示意图；

图2为本发明的第二实施例示意图；

图3为本发明的第三实施例示意图。

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。

一种孔内充装柔性致裂管，包括有：

柔性膜套1，所述的柔性膜套1两端封闭，顶端连接有进液管2和排气管3，所述的柔性膜套1内填充有液态致裂介质；排气管3用于调节柔性膜套内外气压，进液管2可以在管口设置充液头。

作为优选的，柔性膜套1内可分隔为两个以上的密封的液态致裂介质充装空腔12，图3显示的是第三实施例，柔性膜套1被分割为三个独立的密封的液态致裂介质充装空腔12，进液管2在每一个空腔的下部设有一个单独的进液口21，排气管3延伸进入每个空腔，每个空腔12对应的排气口31均设于空腔的顶部，这样可分开充装致裂介质，进一步防止液态致裂介质在常温下导致的快速气化。

作为优选的，进液口21的大小从顶端至末端逐渐增大，可实现末端的空腔先充满，然后依次向着顶端的方向推进。

进一步的，每一个所述的液态致裂介质充装空腔设置有一个电点火装置，同时点火，致裂效果更好。

作为优选的，进液管2的管径从顶端到末端逐渐增大，这样可以确保充装更加顺畅；

燃芯11，所述的燃芯11填充在所述的柔性膜套1内，所述的进液管2穿过所述的燃芯11延伸至柔性膜套的底部；

一个（含）以上的电点火装置4，所述的电点火装置4伸入到柔性膜套1内，所述的电点火装置4和燃芯11接触。

燃芯11只要是能迅速燃烧的物质即可，如纸类、棉花、碳或者铝纤维等容易燃烧的物质。

本发明在使用时，1）准备未充装致裂介质的柔性致裂装置，如将燃芯11装入柔性膜套1内，安装好进液管2、排气管3和点火装置4等等；

2）凿孔：在待致裂的岩石上凿钻致裂炮孔；

3）将未充装液态致裂介质的致裂装置安装到炮孔内，致裂装置占炮孔的深度大约一半，然后回填炮孔，将致裂装置埋在炮孔中，其中进液管2和排气管3延伸至孔外方便充装液态致裂介质；

4）回填炮孔后通过进液管2向致裂装置内部充装液态致裂介质；

5）电点火装置4点火，燃芯燃烧，液态致裂介质迅速由液态转化为气态，膨胀，然后释放高压气体实现岩石致裂，电点火装置4点火后产生电火花点燃燃芯11，燃芯11由可燃物质组成，会迅速燃烧产生热量，使柔性膜套1内的液态致裂介质发生相变，迅速由液态转化为气态，柔性膜套1内压力迅速增大，柔性膜套1被炸裂，高压气体作用到炮孔内壁上，达到致裂破碎岩体的目的。由于燃芯11为可燃物质组成，因此致裂后，燃芯11基本燃尽，而且由于采用的是柔性膜套1，致裂时也不存在飞管、未爆管等安全隐患，致裂中除了燃烧，没有任何化学反应，仅仅只是由于相态的转变导致压力的变化而完成致裂的。

优选的，所述的柔性膜套为可燃柔性膜套，如聚丙烯、聚酯、尼龙等制成的塑料膜或者其他有机高分子材料制成的膜材料或者柔性材料。

优选的，所述的液态致裂介质为液氧与液氮和/或液氢和/或液态二氧化碳或者其他液态无污染类物质，液氧有助燃的作用，其充装的量为能引起并完成燃芯11燃烧即可。

优选的，所述的电点火装置为钨丝电点火装置，钨丝电点火装置通电后产生电火花点燃所述的燃芯11。

优选的，所述的电点火装置为一个或者二个或者多个，设于柔性膜套中上部或者在柔性膜套内沿长度均匀设置，同时点火。

优选的，所述的燃芯11为棉芯或者纸巾类燃芯。在本发明的一个实施例中，如图1所示，申请人采用卷纸依次堆列形成燃芯11，经实际操作，致裂效果和爆炸无异，且安全性高；在另一个实施例中1，如图2所示，申请人采用棉花填充的燃芯，经实际操作，致裂效果也和爆炸无异，且安全性高。

Claims (10)

1.一种孔内充装柔性致裂装置管，其特征在于，所述的孔内充装柔性致裂装置管包括有：

柔性膜套，所述的柔性膜套两端封闭，顶端设有进液管和排气管，所述的柔性膜套内填充有液态致裂介质；

燃芯，所述的燃芯填充在所述的柔性膜套内，所述的进液管穿过所述的燃芯延伸至柔性膜套的底部；

一个以上的钨丝电点火装置，所述的钨丝电点火装置伸入到柔性膜套内并和燃芯接触。

2.如权利要求1的孔内充装柔性致裂装置管，其特征在于，所述的柔性膜套内分隔为两个以上的密封的液态致裂介质充装空腔，进液管在对应的每一个空腔均设有一个进液口，所述的进液口设于每个空腔底部；所述的排气管延伸进入每个空腔，排气管在对应的每一个空腔均设有排气口，所述的排气口设于每个空腔的顶部。

3.如权利要求2的孔内充装柔性致裂装置管，其特征在于，所述的进液口的大小从位于顶端的空腔至位于末端的空腔逐渐增大。

4.如权利要求1的孔内充装柔性致裂装置管，其特征在于，所述的柔性膜套为可燃柔性膜套。

5.如权利要求4的孔内充装柔性致裂装置管，其特征在于，所述的可燃柔性膜套为聚丙烯、聚酯、尼龙、聚乙烯醇制成的塑料膜套。

6.如权利要求1的孔内充装柔性致裂装置管，其特征在于，所述的液态致裂介质为液氧与液氮和/或液氢和/或液态二氧化碳和/或液化气。

7.如权利要求1的孔内充装柔性致裂装置管，其特征在于，所述的电点火装置为一个或者二个，设于柔性膜套中上部或者在柔性膜套内沿长度均匀设置。

8.如权利要求1的孔内充装柔性致裂装置管，其特征在于，所述的进液管的管径从顶端到末端逐渐增大。

9.如权利要求1的孔内充装柔性致裂装置管，其特征在于，所述的燃芯为棉芯、纸类、碳和/或铝纤维制成的燃芯。

10.如权利要求1-9任一权利要求所述的孔内充装柔性致裂装置管的使用方法，其特征在于，所述的使用方法包括如下步骤：

1）准备未充装液态致裂介质的柔性致裂装置；

2）凿孔：在待致裂的岩石上凿钻致裂炮孔，孔的深度要大于柔性膜套的长度；

3）将未充装液态致裂介质的致裂装置安装到炮孔内，回填炮孔，将致裂装置埋在炮孔中，其中进液管和排气管延伸至孔外方便充装液态致裂介质；

4）回填炮孔后通过进液管向致裂装置内部充装液态致裂介质；

5）充装好液态致裂介质，关闭进液管和排气管，电点火装置点火，点燃燃芯，液态致裂介质迅速由液态转化为气态，膨胀，然后释放高压气体实现岩石致裂。

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