CN207406341U - 低成本气体致裂管组 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种低成本气体致裂管组。所述气体致裂管组是由若干气体致裂管通过金属连通管依序串接而形成；每一气体致裂管均包括外管、内管、引爆导线和电致点火头；外管为耐压塑料管，在外管两端的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。本实用新型采用高压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，气体致裂管中烟火剂在常压下不是易燃易爆物品，因此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

低成本气体致裂管组

技术领域

本实用新型涉及一种矿山开采设备，具体地说是一种低成本气体致裂管组。

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低成本气体致裂管组，该气体致裂管组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、成本高的问题。

本实用新型的目的是这样实现的：一种低成本气体致裂管组，所述气体致裂管组是由若干气体致裂管依序串接而形成；每一气体致裂管包括：

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；

相邻两个气体致裂管之间是通过金属连通管连接在一起的；所述金属连通管的外径小于所述金属接口的外径，在所述金属连通管的两端设置有可插接在所述气体致裂管端盖上金属接口内的中空金属接头，同时在所述金属连通管上还套接有两个收口端相背对的紧固螺母，当将两个中空金属接头分别插接到待连接的两个气体致裂管相对的金属接口内后，使金属连通管上的两个紧固螺母分别螺纹连接在对应的金属接口上，并由紧固螺母的收口端对对应的中空金属接头进行限位，从而实现两个气体致裂管之间的紧固连接。

所述金属连通管两端的中空金属接头呈中空圆台状结构，所述中空金属接头插接到对应的金属接口内后，中空圆台状结构的底端露在金属接口外部。

在所述中空金属接头上开有环形凹槽，在所述环形凹槽内嵌接有环形密封圈；当所述中空金属接头插接到对应的金属接口内后，所述环形密封圈也伸入到对应的金属接口内，实现金属接口内侧壁与中空金属接头外侧壁之间的密封。

所述气体致裂管组中的所有气体致裂管的外管内腔相互贯通；位于气体致裂管组一端的金属接口用丝堵封接并连接上接地线，位于致裂管组另一端的金属接口通过连接管与空气压缩机相连通，并通过导线与电子启动器电连接。

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

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%。

优选的，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。

本实用新型所提供的低成本气体致裂管组，通过将若干个气体致裂管依序串接起来，应用时，将该串接的气体致裂管组放入待爆破点的孔洞内，由空气压缩机通过首端的金属接口向外管内注入压缩空气，之后向引爆导线内通入电流，使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，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，内管和外管炸裂的同时，外管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。

本实用新型中相邻两个气体致裂管之间通过金属连通管进行连接，在金属连通管的两端设置可插接在气体致裂管端盖上金属接口内的圆台状的中空金属接头，同时在金属连通管上套接两个收口端背对的紧固螺母，使金属连通管两端的中空金属接头分别插接在待连接的两个气体致裂管的金属接口内，再由紧固螺母螺纹连接在对应的金属接口上，紧固螺母的收口端兜住中空金属接头的圆台状的底部，从而使得中空金属接头不会从金属接口内脱落，实现了两个气体致裂管之间的紧固连接。金属连通管的长度可以根据需要进行调整，从而使得整个气体致裂管组可达到长度与爆破威力兼顾的情形，在爆破威力足够大的前提下减少了气体致裂管的使用量，降低了成本。

气体致裂管中，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，常压下没有易燃易爆物品的存在，因此在运输、贮存以及准备爆破等过程中，发生意外的可能性大大降低，有效保证了相关人员的安全。此外，相比传统的爆破方式，由于空气高温致裂的特性，使用该气体致裂管组进行矿山等爆破时，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。

附图说明

图1是本实用新型中单个气体致裂管的结构示意图。

图2是两个气体致裂管之间的连接结构示意图。

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，13、金属连通管，14、中空金属接头，15、环形密封圈，16、第二螺母。

具体实施方式

本实用新型所提供的低成本气体致裂管组是由若干气体致裂管依序串接而形成。每一气体致裂管的结构如图1所示，相邻两个气体致裂管之间的连接结构如图2所示。结合图1和图2，每一气体致裂管均包括中空的外管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1中左侧）设置有第一端盖3，在外管1的尾端（图1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气体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：将各组分按合适的质量配比混合，然后投入捏合机中搅拌1-2小时，混匀即可。制备方法简单快速，易于实施。

如图2所示，本实用新型中相邻两个气体致裂管是通过金属连通管13进行连接的。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10的外径，其内径同样也小于金属接口10的内径。在金属连通管13的两端分别设有上窄下宽的圆台状中空金属接头14，中空金属接头14的上部为自由端，中空金属接头14的下部与金属连通管13的端部相接，中空金属接头14上部的宽度小于金属接口10的内径，中空金属接头14下部的宽度与金属接口10的外径相当，因此中空金属接头14可部分伸入金属接口10内。在中空金属接头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，中空金属接头14部分伸入金属接口10内后，环形密封圈15可避免金属接口10内的气体自中空金属接头14的外侧壁泄露出去，即：实现了金属接口10内侧壁与中空金属接头14外侧壁之间的密封。

在金属连通管13上还套接有两个第二螺母16，第二螺母16可在金属连通管13上左右移动。第二螺母16的一端设计为收口端，收口端的内径尺寸小于中空金属接头14下部的宽度，除收口端外，第二螺母16其他部位的内径尺寸均与金属接口10的外径尺寸相匹配，即：第二螺母16可在金属接口10外部的外螺纹上旋进。两个第二螺母16以收口端背向设置的方式套接在金属连通管13上。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13两端的中空金属接头14分别插入前一个气体致裂管尾端的金属接口10及后一个气体致裂管首端的金属接口10内，然后使两个第二螺母16分别螺纹连接在两个金属接口10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。由于第二螺母16收口端的内径小于中空金属接头14下部的宽度，因此，第二螺母16在金属接口10上螺旋前进时，至第二螺母16的收口端与中空金属接头14下部接触时，旋进停止，表示金属连通管13与金属接口10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13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以及中空金属接头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，进而使得整个气体致裂管组中的外管的内腔均相互贯通。再者，金属连通管13和中空金属接头14均是金属材质，因此连接后的两个气体致裂管中的引爆导线是处于电连接状态，进而使得整个气体致裂管组中的引爆导线形成串联结构。

将若干个气体致裂管依序串接形成气体致裂管组后，使气体致裂管组尾端的金属接口用用丝堵螺母密封并连接上地线，将串接好后的气体致裂管组放入待爆破点的孔洞内，气体致裂管组尾端的金属接口位于孔洞内的底部。使气体致裂管组首端的金属接口通过连接管与空气压缩机相连通，并通过导线与电子启动器电连接。开启空气压缩机，通过气体致裂管组首端金属接口向气体致裂管组中外管的内腔通入压缩空气，控制气体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，并将连接气体致裂管组的连接管封死、截断。由于气体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。

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，使引爆导线内通入电流，进而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等，完成爆破作业。

Claims (6)

1.一种低成本气体致裂管组，其特征是，所述气体致裂管组是由若干气体致裂管依序串接而形成；每一气体致裂管包括：

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；

相邻两个气体致裂管之间是通过金属连通管连接在一起的；所述金属连通管的外径小于所述金属接口的外径，在所述金属连通管的两端设置有可插接在所述气体致裂管端盖上金属接口内的中空金属接头，同时在所述金属连通管上还套接有两个收口端相背对的紧固螺母，当将两个中空金属接头分别插接到待连接的两个气体致裂管相对的金属接口内后，使金属连通管上的两个紧固螺母分别螺纹连接在对应的金属接口上，并由紧固螺母的收口端对对应的中空金属接头进行限位，从而实现两个气体致裂管之间的紧固连接。

2.根据权利要求1所述的低成本气体致裂管组，其特征是，所述金属连通管两端的中空金属接头呈中空圆台状结构，所述中空金属接头插接到对应的金属接口内后，中空圆台状结构的底端露在金属接口外部。

3.根据权利要求2所述的低成本气体致裂管组，其特征是，在所述中空金属接头上开有环形凹槽，在所述环形凹槽内嵌接有环形密封圈；当所述中空金属接头插接到对应的金属接口内后，所述环形密封圈也伸入到对应的金属接口内，实现金属接口内侧壁与中空金属接头外侧壁之间的密封。

4.根据权利要求1所述的低成本气体致裂管组，其特征是，所述气体致裂管组中的所有气体致裂管的外管内腔相互贯通；位于气体致裂管组一端的金属接口用丝堵封接并连接上接地线，位于致裂管组另一端的金属接口通过连接管与空气压缩机相连通，并通过导线与电子启动器电连接。

5.根据权利要求1所述的低成本气体致裂管组，其特征是，所述外管为可耐受1.0MPa气压的PVC管，所述内管两端的所述堵塞由PVC或PE材料制成。

6.根据权利要求1所述的低成本气体致裂管组，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。