CN207297007U - 气体致裂管 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种气体致裂管。所述气体致裂管包括外管、内管、引爆导线和电致点火头；外管为耐压塑料管，其两端设有端盖，在端盖上穿接有金属接口；内管为直筒纸管，内置有高压致燃的烟火剂，在内管两端分设有堵塞；引爆导线贯穿内管，且其两端分别穿出堵塞后固接在金属接口上；电致点火头设置在内管中，并与引爆导线电连接。本实用新型中的气体致裂管采用普通空气和烟火剂引燃爆破，利用气体的强大推力来完成爆破作业，致裂管中烟火剂在常压下不是易燃易爆物品，致裂管各组件为常见物品，成本低且组装简单，在操作过程中不易发生爆炸，大大提高了操作过程中的安全性，且爆炸后的烟雾对环境没有危害。

Description

气体致裂管

技术领域

本实用新型涉及一种矿山开采设备，具体地说是一种气体致裂管。

背景技术

目前，在矿山开采技术中，用于爆破开采矿山的过程中，常用的手段是炸药爆破和液态二氧化碳爆破，炸药爆破方式在操作过程中对操作人员的技术手段要求非常高，由于炸药的不稳定性，在高温、撞击及遇火花时极易发生爆炸，因此，在操作过程中极易发生危险，即使是专业的爆破团队进行爆破也存在很多不安全因素，不能有效保证操作人员的安全。最近几年来开始使用液态二氧化碳爆破，该项技术虽然避免了炸药的危险性，但施工设备庞大，使用高压液体二氧化碳注入，对钢管的材质要求极高，操作复杂，成本高，也易发生炸管的危险。因此，需要一种成本较低、使用方便安全的爆破装置来代替炸药爆破和二氧化碳爆破。

实用新型内容

本实用新型的目的就是提供一种气体致裂管，该致裂管可解决现有炸药爆破带来的危害和液态二氧化碳爆破施工繁琐及对设备要求高的问题。

本实用新型的目的是这样实现的：一种气体致裂管，包括：

外管，为直筒耐压塑料管体，其两端固接有端盖，在所述端盖上穿接有圆管状的金属接口，在所述金属接口的外露端上制有外螺纹；

内管，为直筒纸管，内置有高压致燃的烟火剂，在内管两端分设有封堵管腔的堵塞；

引爆导线，贯穿所述内管，且其两端分别穿出所在端的所述堵塞后，固接在所在端的外管端盖上的所述金属接口上；以及

电致点火头，设置在所述内管中，并与穿入内管的引爆导线电连接。

所述烟火剂为高压条件下方可引燃致爆的引爆药，其组分配比的质量百分比是：

高氯酸钾30%-70%， 硝酸铵10%-50%，

铝粉2%-10%， 草酸铵10%-30%。

所述烟火剂中各组分的质量配比是：高氯酸钾45%，硝酸铵35%，铝粉5%，草酸铵15%。

所述高压条件指气压不大于0.8MPa。

所述外管为可耐受1.0MPa气压的PVC管，内管两端的所述堵塞由PVC或PE材料制成。

本实用新型所提供的气体致裂管，外管是耐高压的塑料管，内管为纸管，且内管中的烟火剂只有在高压条件下方可被引燃，向外管中填充高压空气，空气的膨胀由内管中烟火剂经电致点火头引燃后发生氧化还原反应、急速升温产生大量高压气体而形成；烟火剂引燃爆破后，利用气体的强大推力来完成爆破作业。致裂管中烟火剂在常压下不是易燃易爆物品，不会在运输、贮存、操作过程中由于碰撞、火花、摩擦、静电发生意外爆炸，贮存运输和使用的安全性大大提高。致裂管中外管可采用市面上常用的PVC管，内管为纸质材料，各组件为常见物品，成本较低，并且不属于严格管理物品，采购和生产及使用都很方便。致裂管组装时只需使若干致裂管的金属接口相互对接，通过套管式的紧固螺母或通过金属连通管连接就能实现串接，组装简单易操作，重要的是在操作过程中不易发生爆炸，大大提高了操作过程中的安全性，且爆炸后的烟雾对环境没有危害。

附图说明

图1是本实用新型中气体致裂管的结构示意图。

图2是两个致裂管之间通过螺母连接的结构示意图。

图3是致裂管端部金属接口与金属连通管连接的结构示意图。

图中：1、外管，2、内管，3、第一端盖，4、第二端盖，5、堵塞，6、引爆导线，7、电致点火头，8、烟火剂，9、密封垫片，10、金属接口，11、第一螺母，12、第二螺母，13、金属连通管，14、接头，15、密封圈，16、第三螺母。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型所提供的气体致裂管包括中空的外管1和内管2，内管2位于外管1的内腔中。内管2长度约为外管1长度的60%-70%，内管2外径约为外管1内径的60%-70%。外管1为直筒型的耐高压塑料管体，在外管1的首端（图中左侧）设置有第一端盖3，在外管1的尾端（图中右侧）设置有第二端盖4，第一端盖3和第二端盖4包覆住外管1的首、尾两端，第一端盖3和第二端盖4与外管1的首、尾两端之间可通过专用胶水粘接。内管2为直筒型的纸质管体，在内管2的首、尾两端分别设置有用于封堵管腔的堵塞5，堵塞5可设置在内管2首、尾两端的内腔中，堵塞5与内管2管壁之间也可通过专用胶水粘接。外管1及其两端的第一端盖3和第二端盖4均可由PVC材质制成，外管1可耐受1.0MPa的气压；内管2材质为纸质，内管2两端的堵塞5由PVC或PE材质制成。

在外管1两端的第一端盖3和第二端盖4上穿接有圆管状的金属接口10，金属接口10露出端盖外部的部分制有外螺纹，当然，整个金属接口10设置成中空结构的螺丝也是可以的，金属接口10的一端露在外管1外部，另一端位于外管1内腔中，金属接口10的轴心线与外管1的轴心线处于同一直线上。金属接口10通过第一螺母11固定在端盖上，且第一螺母11与端盖之间设置有密封垫片9。

在内管2内装有高压致燃的烟火剂8以及由电致点火头7和引爆导线6组成的点火装置。引爆导线6可采用导电率高的铜丝导线。引爆导线6的两端分别穿过内管2两端的堵塞5并与外管1端部对应的金属接口10相接，由于金属接口10是导体，因此引爆导线6与金属接口10之间是电连接。电致点火头7设置在内管2中，并与贯穿内管2的引爆导线6电连接。

本实用新型中烟火剂8需要在高压条件下方可被引爆，在常压条件下即使跟明火直接接触也不会被引爆，因此本实用新型中的致裂管无论在运输还是组拼过程中都非常安全。具体地，烟火剂8中各组分的质量配比是：高氯酸钾30%-70%，硝酸铵10%-50%，铝粉2%-10%，草酸铵10%-30%；优选的，烟火剂8中各组分的质量配比是：高氯酸钾45%，硝酸铵35%，铝粉5%，草酸铵15%。烟火剂8的制备方法是：将各组分按比例投入捏合机中搅拌1-2小时，混匀即可。制备方法简单快速，易于实施。

使金属接口10通过连接管与空气压缩机相接，通过金属接口10可向外管1内注入压缩空气，外管1内腔存在高压气体，使得内管2内腔同样处于高压条件下（内管2内的高压和外管1内腔中的高压相同），因此，这时，向引爆导线6内通入电流使电致点火头7引燃，进而在高压条件下，电致点火头7可引燃烟火剂8，烟火剂8被引燃后发生氧化还原反应，瞬间产生高温高压气体，进而将内管2和外管1炸裂，内管2和外管1炸裂的同时，外管1内腔中的高压气体也一同被喷出，因此形成了强大的气体爆炸力，该强大的气体爆炸力即可推开矿石等物质，实现对矿石等的爆破作业。

实际应用时需要将若干个气体致裂管首尾相接，形成致裂管组，这样爆炸形成的威力才比较大，满足要求。相邻两个气体致裂管连接时，可以如图2所示，采用第二螺母12（是具有内螺纹结构的管件）以套管式的结构将前一个气体致裂管尾端的金属接口与后一个气体致裂管首端的金属接口紧固连接，两个金属接口直接相接，满足相邻两个外管1的内腔处于连通状态。

相邻两个气体致裂管连接时，还可以如图3所示，采用金属连通管13将前一个气体致裂管尾端的金属接口与后一个气体致裂管首端的金属接口连接起来。图3中只示出了金属连通管13的左半部结构，金属连通管13的右半部结构与其左半部结构呈对称结构。图3中金属连通管13是一个中空的细长条金属管，且其外径小于金属接口的外径，在金属连通管13的两端分别设有上窄下宽的圆台状中空接头14，接头14的上部为自由端，接头14的下部与金属连通管13的端部相接，接头14上部的宽度小于金属接口的内径，接头14下部的宽度与金属接口的外径相当，因此接头14可部分伸入金属接口内。在接头14靠近上端的部位设有环形凹槽，在环形凹槽内嵌置有环形密封圈15，接头14部分伸入金属接口内后，密封圈15可避免金属接口内的气体自接头14的外侧壁泄露出去。

在金属连通管13上还套接有两个第三螺母16，第三螺母16可在金属连通管13上左右移动。第三螺母16的一端设计为收口端，收口端的内径尺寸小于接头14下部的宽度，除收口端外，第三螺母16其他部位的内径尺寸均与金属接口的外径尺寸相匹配，即：第三螺母16可在金属接口外部的外螺纹上旋进。两个第三螺母16套接在金属连通管13上后，左侧第三螺母的收口端朝向右（或者说，左侧第三螺母的收口端即是左侧第三螺母的右端口），右侧第三螺母的收口端朝向左（右侧第三螺母的收口端即是右侧第三螺母的左端口）。当采用金属连通管13连接相邻两个气体致裂管时，首先使金属连通管13两端的接头14分别插入前一个气体致裂管尾端的金属接口及后一个气体致裂管首端的金属接口内，然后使两个第三螺母16分别旋接在两个金属接口上，实现金属连通管13与前后两个气体致裂管之间的固定连接。由于第三螺母16收口端的内径小于接头14下部的宽度，因此，第三螺母16在金属接口上旋进时，至第三螺母16的收口端与接头14下部接触时，旋进停止，表示金属连通管13与金属接口已紧固连接。

金属连通管13的长度可以设计的相对长些，例如，可以设计成与外管1的长度相当。这样在爆破工作时，相邻两个气体致裂管之间由相同长度的金属连通管连接，在爆破威力足够大的前提下可以减少气体致裂管的使用量，降低成本。

由于金属连通管13以及接头14均是中空结构，因此采用金属连通管13连接相邻两个气体致裂管后，两个外管1的内腔仍然是处于连通状态。除金属连通管13外，还应设置接头14也为金属材质，以使所有气体致裂管中的引爆导线都能够串联起来。

图3所示只是金属连通管的一个具体例子，其他实施例中金属连通管还可以设置为与金属接口具有等径、同螺距的外螺纹管，或者只在金属连通管的两端部位设置与金属接口具有等径、同螺距的螺纹连接段，这种情况下就不用再设置接头了，但同样需要在金属连通管上套接两个螺母，使金属连通管的端口与金属接口的端口对齐，并采用螺母将两者紧固连接。当金属连通管只在两端设置螺纹连接段的情况下，套接在金属连通管上的两个螺母也可以如图3中第三螺母一样设置一个收口端，这样在连接金属连通管与气体致裂管的金属接口时，待螺母收口端触碰到金属连通管的螺纹连接段时，螺母的旋进停止，紧固连接完成。

下面以具体实施例详细介绍本实用新型中使用气体致裂管的爆破方法，该爆破方法具体包括如下步骤：

a、设置若干上面所描述的气体致裂管。

b、在施工工地，经试压和测试导电率合格后，用打孔机在爆破点钻眼打孔，孔洞的孔径比上述气体致裂管最大处的直径略大即可，以便能够容纳上述气体致裂管。本实施例中每根气体致裂管的长度为60cm，直径（指外管的外径）为50mm。所打孔洞的直径为60-80cm，深度为1-10m。

c、将若干个上述气体致裂管进行首尾相连，形成依次串接的致裂管组（简称管组）；相邻两个气体致裂管连接时，通过前一个气体致裂管尾端的金属接口与后一个气体致裂管首端的金属接口相互对接并紧固连接来实现；管组中相邻两个外管的内腔相连通，进而使得所有外管的内腔均相互贯通。爆破时需要将致裂管组尾端朝下放入步骤b所打孔洞中，因此，在连接形成致裂管组后，需要将管组底部气体致裂管尾端的金属接口用丝堵螺母封接并连接上地线，而管组顶部气体致裂管首端的金属接口通过连接管与空气压缩机相连通，同时，使管组顶部气体致裂管首端的金属接口通过导线与电子启动器电连接。

d、检测连接好的致裂管组的密封性和导电率，确保致裂管组无泄漏并可靠电连接。

e、将致裂管组放入步骤b中在爆破点所打的孔洞中，孔洞端口用混凝土浇灌密封。

步骤c、d和e是实现气体致裂管的组拼以及放入所打孔洞的过程，此过程在具体执行时，可以按照上述步骤统一组拼好后再一起放入孔洞中，也可以先连接两个气体致裂管，将两个气体致裂管下放至孔洞中（下放时底部气体致裂管的尾端用丝堵螺母密封），然后再组拼下一个气体致裂管，继续下放，直至完成所有气体致裂管的组拼以及下放工作。当然，要确保每一个气体致裂管组拼后的密封性和导电性，且保证底部气体致裂管尾端的金属接口接地线。

相邻气体致裂管之间的连接可以如图2所示采用第二螺母12紧固连接，也可以如图3所示采用金属连通管13连接。

f、开启空气压缩机，通过致裂管组顶部气体致裂管的首端向管组中外管的内腔通入压缩空气，控制致裂管组中的气压不超过0.8MPa，之后关闭空气压缩机，停止注气，并将连接致裂管组的连接管封死并截断。由于致裂管组中所有外管的内腔均相通，因此通过空气压缩机可使所有外管的内腔都被通入压缩空气。内管内的气压与外管内的气压相同，均不超过0.8MPa。

g、撤离空气压缩机并清场，待所有人员和现场设备均撤离到安全区域后，通过远程遥控控制电子启动器接通电源，触发电子启动器开关，使各气体致裂管中与引爆导线相接的电致点火头引燃，由于内管内腔处于高压条件下，因此，电致点火头可将内管中的烟火剂引燃，促使烟火剂发生氧化还原反应，瞬间产生大量的高温高压气体，气体致裂管发生爆破（内管和外管均炸裂），烟火剂被引燃后在30ms内产生的温度不小于500℃，爆速不小于4000m/s，爆容不小于650L/kg，所产生的强大的气体推动力可推开矿石，完成爆破作业，达到矿石开采的目的。

本实用新型所提供的气体致裂管通过在外管中填充高压空气作为爆破物质，代替了传统的炸药，保存、储藏及管理的人员和资金投入大大降低，并且无需相关部门进行审批备案，简化了使用的手续，并且由于气体致裂管的各组成部分比较容易获得，成本能够随之降低，由于在常压下没有易燃易爆物品的存在，在准备爆破阶段，发生意外的可能性大大降低，有效保证了操作人员的安全；而且该气体致裂管能够进行快速组合，多个气体致裂管组装为一组进行爆破，爆破的威力可以通过组合进行控制，组合时还可通过金属连通管的连接方式，来达到使致裂管组长度与爆破威力兼顾的情形。此外，相比传统的爆破方式，由于空气高温致裂的特性，使用该气体致裂管进行矿山爆破时，爆破声音相对较小，无飞石现象，无扬尘，无震荡波和冲击波，而且不会产生有害气体，对爆破点附近的环境影响不大，适于在相关领域进行推广应用。

Claims (3)

1.一种气体致裂管，其特征是，包括：

外管，为直筒耐压塑料管体，其两端固接有端盖，在所述端盖上穿接有圆管状的金属接口，在所述金属接口的外露端上制有外螺纹；

内管，为直筒纸管，内置有高压致燃的烟火剂，在内管两端分设有封堵管腔的堵塞；

引爆导线，贯穿所述内管，且其两端分别穿出所在端的所述堵塞后，固接在所在端的外管端盖上的所述金属接口上；以及

电致点火头，设置在所述内管中，并与穿入内管的引爆导线电连接。

2.根据权利要求1所述的气体致裂管，其特征是，所述烟火剂为高压条件下方可引燃致爆的引爆药，所述高压条件指气压不大于0.8MPa。

3.根据权利要求2所述的气体致裂管，其特征是，所述外管为可耐受1.0MPa气压的PVC管，内管两端的所述堵塞由PVC或PE材料制成。