CN1222230A - 乳液炸药的气动输送系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种将乳液炸药气动地压入炮眼中的系统,该系统包括用于容纳乳液炸药的在压力作用下的压力容器(2),压力水源(1)(最好是压力作用下的水容器),乳状液容器的出口(10),将该出口与输送软管相连的水喷射器(14),和用于向水喷射器提供加压水的导管(9)(比如液压软管)。

Description

乳液炸药的气动输送系统

技术领域

本发明涉及一种将乳液炸药从压力容器输送到炮眼的系统和方法。更具体地说，该系统和方法是将一种乳液炸药从压力容器气动地压出，通过输送软管而进入炮眼。乳液炸药通过该输送软管的流动由在乳状液的外表面和输送软管的内表面之间喷射加压水的环状流束来润滑。气动推压和喷射水的组合使本系统能够安全简便地将乳液炸药输送到炮眼内。

背景技术

本发明的乳液炸药包括本领域中所公知的油包水(water-in-oil)乳状液。例如，参见美国专利No.4931110。这些炸药所包含的连续的有机液体燃料相被分散成一种含水的或混水的无机氧化剂盐溶液相。术语“油包水”是把高极性的、亲水性的液体或熔料认为是“水”或其等同物，而疏水性的、非极性的液体被认为是“油类”。通常用乳化器来形成乳状液。

乳液炸药通常是流体的，即使是在环境温度下储存之后仍是流体态的，因而是可以将其由一容器内泵出到包装物中或炮眼内的。然而，泵送或再次泵送乳液炸药过程中存在的一个问题是由于乳液炸药的粘度相当高，因而需要泵送压力水平较高。尽管如此，为防止炸药进入炮眼的裂缝和缝隙中，及当炸药被装填进入向上延伸的炮眼中时防止由于动力水和重力流动所引起的腐蚀，粘稠的乳液炸药是需要的。已往的现有技术中为泵送相对粘稠的乳液炸药需要采用价格昂贵的能够产生高压头的重型泵。这样的泵和所产生的压力或势头在开采操作中将产生安全保障问题，而且还会对乳状液或其组分的稳定性产生破坏力。

由于泵送乳液炸药要赋予炸药动能和冲击能，因而又出现了附带的安全问题。除了泵需要有高的潜在操作压力之外，泵克服一冒口(dead head)的运行会给所泵送的介质即乳液炸药增加相当大的能量，可能会导致乳液炸药的不希望出现的爆燃。另外，如果泵是在“干”运行的状态下，没有泵送乳液炸药，则在管路中其余的炸药将被赋予相当大的能量，以致会过热或自爆。因而在多种乳液炸药的泵送应用中，都已经设计并提供复杂的泵监测系统和关闭系统。然而，这些监测系统安装起来是很昂贵的，并且将其保持在操作状态也很困难。因此，需要提供一种不采用价格昂贵的高压泵的将乳液炸药输送入炮眼的系统。本发明提供的系统和方法中，乳液炸药可以相当低的压力从压力容器中经过出口和输送软管压出。附加的水喷射系统围绕所压出的乳液炸药提供环形水流束对其通过输送软管的流动进行润滑。本发明系统和方法的优点如下：

1．该系统的花费仅为逐级腔式泵系统花费的一部分。

2．该系统的操作简便，且其维修保养量小于泵系统。本系统不需要液压的、电流的或动力的以及运动部件。

3．由于避免了潜在的高压和高温，所以该系统比泵系统更加安全可靠。

4．该系统的运行相当安静，与泵系统相比，几乎没有噪音，这对于地下使用是特别需要的。

在乳液炸药通过输送软管的输送过程中使用水喷射系统是已有技术。例如，参见美国专利Nos.4273147和4615752。只要保持水环，就有助于降低泵系统中对泵压的要求。然而，在现有技术中，还没有将这样的系统与气动输送乳液炸药一同使用的技术。用于压出乳液炸药的气动运行的压力容器和用于润滑流过输送软管的乳液炸药流动的水喷射系统的组合为本发明提供了复合的优点。不仅可以避免运行价格昂贵的泵系统所带来的动力危险，而且水喷射润滑的使用可以使乳液炸药以一相对较低的压力输送，即以一个在通常的开采作业中容易得到的压力进行输送。

发明内容

本发明提供了一种用于将乳液炸药气动压入到炮眼中的系统。该系统包括用于容纳乳液炸药的在压力作用下的压力容器，压力水源(最好是压力作用下的水容器)，乳状液容器的出口，将该出口连接到一输送软管上的水喷射器，和用于将加压水供到该水喷射器的导管(比如液压软管)。这里所使用的术语“乳液炸药”还应该包括非敏化的乳状物质。随着乳状液通过出口被压出进入到水喷射器，加压水以围绕乳液炸药的环形水流状态喷射出以对其在输送软管的流动进行润滑。本发明方法包括将乳液炸药从压力容器通过从该容器伸出的出口气动地压出，随着乳液炸药从该出口压出进入到水喷射器内，围绕该乳液炸药以环形流束的形式提供加压水，并通过与该水喷射器相连的输送软管将该乳液炸药输送入炮眼，由此环形水流就可以对乳液炸药通过输送软管的流动进行润滑。因而，本发明系统和方法提供了一种安全、简便而且相对便宜的将乳液炸药输送入炮眼的系统和方法，本发明系统和方法特别适用于装填直径较小的地下炮眼。

附图简介

图1是本发明系统的一个简单的示意图。

实施例

本发明系统包括压力水源，虽然该加压水可以通过一非加压水箱和泵来提供，但该压力水源最好还是压力容器1。该系统还包括乳状液压力容器2。加压或压缩空气3(未示出)通过压力调节器被通到水容器1和乳状液容器2。水箱1和容器2最好设有减压阀(未示出)。乳状液容器2内包含将要从该容器压出进入炮眼内的乳液炸药。该乳液炸药借助于空气或压缩气体气动地从乳状容器内压出。如果在矿井现场得不到加压空气，则可以使用比如压缩空气或压缩氮气罐。当球阀11打开时，乳状液经过出口10、转换器19流出，进入到水喷射器14。由压力表12监测乳状液的压力。水喷射器14用于围绕通过出口10压出的乳状液柱形成一薄的环形加压水套。该围绕压出的乳液炸药的薄的环形水套可以对其在第一软管17、联接器15和输送软管16的流动进行润滑。

水容器1内的水通过导管9气动地输送到水喷射器14。最好这些水经过水过滤器5、转换器18、打开的球阀7和流量计8。

被输送到水喷射器14的水的压力等于或大于乳状液的压力。水的压力最好保持在高于乳状液的压力至少10磅/英寸²的水平上。已经发现这种压力要求对于保持润滑水环的完整性是必需的。乳状液压力和水的压力之间的差别可以根据乳状液的流变性能来改变。水的喷射是本发明的一个重要方面，因为它可以润滑乳状液在输送软管中流动并可以将乳状液的压力保持在一个可以接受的低水平。应该在靠近乳状液容器的出口的位置进行水的喷射以将乳状液压力保持尽可能的低。

另一种将乳状液压力保持在低水平的方法是将出口10、水喷射器14和第一软管部分17的内径制成尽可能的大，特别是如果输送软管16的直径必须减小以便其可插入直径较小的炮眼内时。另外，直径减小的输送软管16的长度应该被降低至装填给定深度的炮眼所需的最小长度。联接器15是一转换安装件，其设计最好使其能够将压出的乳状液柱和环形水层的横断面直径从第一软管部分17的内径逐步减小到输送软管16的内径。最好，联接器15的凹形端与直径较大的第一软管部分17相连，其凸形端与直径较小的输送软管16相连，以保持内部表面和尺寸大小过渡尽可能地小，而保证水环的完整性。所有的这些结构都是为了降低压出的乳状液的摩擦阻力并保持水环的完整性，进而将乳状液的压力保持在一可接受的低水平上。本系统中的具体部件的选择是本领域的技术人员力所能及的。水容器1和乳状液容器2必须能够承压，最好采用不锈钢材料制成。例如，对于一小直径的地下系统，可以选择10加仑的水箱和1600磅的乳状液容器。最好以压出的乳状液的重量的大约5％或小于5％的速率喷射水，以压出的乳状液的重量的大约3％或小于3％的速率喷射则更好。水也可以由一种氧化物盐溶液或其它的含水溶液所替换，这在本领域是公知的。例如，水溶液中的表面活化剂可以增加该环表面的润滑能力，并有助于在关闭期间保持环状。这里所采用的术语“水”应该包括这种含水溶液。各种阀门、导管、软管、流量计和压力调节器都可以是标准的，现行使用的产品。水喷射器的设计可以是现有技术中普遍采用的。联接器15和输送软管的内部表面应该光滑，以保持水流环的完整性。输送软管16虽然是柔软的，但是必须具有足够的刚度，使其能够插入炮眼中。

如果矿井具有80磅/英寸²或更高的加压空气源，则这样的加压空气源可以用来为水容器和乳状液容器加压。否则，必须提供压缩空气源。如果乳状液具有14000厘泊的标准粘度，输送软管的内径为大约0.75英寸，则乳状液容器的压力需要为大约80磅/英寸²或更高，相应地，水的压力最好在大约90磅/英寸²或更高。在这些参数下产生的流动速率为，乳状液大约85磅/分钟，水大约2.5磅/分钟。显然，可以单独地或以各种组合方式调节这些参数和设备尺寸以得到所需要的流动速率范围。水和乳状液的温度可以是环境温度。

实例1

在本发明系统中的乳状液容器的压力为80磅/英寸²，水容器的压力为90磅/英寸²的状态下进行试验。该系统用来装填55个孔的炮眼组，孔长为12英尺，直径为1.75英寸，乳液炸药的粘度为大约14000厘泊。从乳状液容器的出口到水喷射器和第一软管部分所有的部分的内径均为1英寸。第一软管部分为可挠曲的橡胶，其长度为25英尺。输送软管也是可挠曲的橡胶，其内径为0.75英寸，长度为15英尺。需要5至7秒的时间装填每一个孔，这一速率与利用逐级空腔泵系统所得到的速率相当。装填完成之后，保留在软管中的产品就由压力水压出。与一泵系统相比较，该装填操作是简单易做的，并且没有噪音。

实例2

在本发明系统中的乳状液容器的压力为35磅/英寸²，水容器的压力为55磅/英寸²的状态下进行试验。乳液炸药的粘度为大约14000厘泊。从乳状液容器的出口到水喷射器和第一软管部分所有的部分的内径均为1英寸。第一软管部分为可挠曲橡胶，其长度为30英尺。输送软管也是可挠曲的橡胶，其内径为0.75英寸，长度为17英尺。乳状液输送速率为110磅/分钟，这一速率与利用逐级空腔泵系统所得到的速率相当。在装填操作过程中，15-20分钟的间断或关闭时间周期性地出现，而不会产生对水环的破坏，随着推压过程的重新开始，该水环继续提供润滑作用。

如上文中所述，术语“乳液炸药”还应该包括非敏化的乳剂相，它可以在从乳状液容器压出之后，随着化学充气成分的加入或固体密度控制的进行而被活化，这在本技术领域中是公知的。

以上参照一些示例和最佳实施方式对本发明进行了描述，对本领域的技术人员来讲，可以对本发明进行多种形式的修改是显然的，而且这样的修改应属于所附的权利要求所限定的本发明的范围之内。

Claims (10)

1．一种将乳液炸药气动地喷射入炮眼内的系统，该系统包括：(a)用于容纳一种乳液炸药的加压乳状液容器，该容器具有该乳液炸药可以从中气动地排出的出口，

(b)与所述出口相连的水喷射器，用于形成围绕所述乳液炸药的环形加压水流，

(c)压力水源，它以等于或大于所述乳液炸药压力的压力向所述水喷射器提供加压水，和

(d)从所述水喷射器伸出的输送软管，用于将所述乳液炸药从所述乳状液容器输送入炮眼，

由此环形的加压水流对所述乳液炸药在所述输送软管的流动进行润滑。

2．如权利要求1所述的系统，其特征在于，输送到所述水喷射器的水的压力要大于输送到所述水喷射器的所述乳液炸药的压力。

3．如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述压力水源包括可加压的水容器和从所述水容器导向所述水喷射器的导管。

4．如权利要求3所述的系统，其特征在于所述水容器内的压力比所述乳状液容器内的压力高至少10磅/英寸²。

5．如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述输送软管的内径小于所述出口的内径和所述水喷射器的内径，所述输送软管通过联接器与所述水喷射器相连，该联接器不会阻断围绕所述乳液炸药的环形水流。

6．如权利要求5所述的系统，其特征在于，第一软管部分置于所述水喷射器和所述联接器之间。

7．一种将乳液炸药输送入炮眼内的方法，该方法包括：

(a)将所述乳液炸药从压力容器通过从该容器伸出的出口气动地压出，

(b)以等于或大于所述乳液炸药压力的压力提供加压水，当所述乳液炸药从所述出口被压出时，提供围绕所述乳液炸药的环形水流，和

(c)将所述乳液炸药从所述出口经过输送软管输送入炮眼内，

由此环形的水流对所述乳液炸药在所述输送软管的流动进行润滑。

8．如权利要求7所述的一种方法，其特征在于，所述加压水的压力要大于所述乳液炸药的压力。

9．如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述水的压力至少比所述乳液炸药的压力高10磅/英寸²。

10．如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述输送软管的直径要小于所述出口的直径。

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