CN219390718U - 一种聚能水压光面爆破用切缝聚能管及水间隔装药结构 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种聚能水压光面爆破用切缝聚能管及水间隔装药结构。切缝聚能管的管体与连接器插接并同为椭圆柱形管，管体的装药口沿轴向设于椭圆柱形管长轴一端并贯穿两端，椭圆柱形管长轴另一端的管壁为平行于装药口的平底面Ⅰ，管体在装药口两侧的管壁上设有沿轴向延伸的切缝，装药口两侧的管壁两端面上置有沿轴向向内延伸的卡扣槽；连接器内壁尺寸与管体外壁相当且内壁的长轴两侧设置有可插入卡扣槽的卡扣。水间隔装药结构是将水袋与炸药药卷间隔装入切缝聚能管内。本申请的切缝聚能管不仅药卷在炮孔内定位更准确，还省略了捆绑药卷和导爆索的过程，且开挖后半孔率高、围岩扰动少、超欠挖小，具有结构简单、定位准确、操作便捷、耗药量低的特点。

Description

一种聚能水压光面爆破用切缝聚能管及水间隔装药结构

技术领域

本申请属于爆破工程技术领域，具体涉及一种结构简单、定位准确、操作便捷、耗药量低的聚能水压光面爆破用切缝聚能管及水间隔装药结构。

背景技术

目前，巷道及隧道爆破工程常采用光面爆破或预裂爆破，降低开挖面的超挖和欠挖，以达到岩体稳定、开挖面光滑平整、开挖轮廓符合设计要求的目的，但常规的光面爆破及预裂爆破存在布眼过密、打眼作业占用时间长，以及围岩容易出现裂缝或者洞穴，易超挖等问题。为此，2015年何广沂、刘海波等研发并提出了“聚能水压光面爆破”新技术，用研制成功的“聚能管装置注药”代替常规光爆炮孔中的药卷，并在光爆炮眼中预定位置装填一定量的“水”，最后用炮泥回填堵塞。这种新型装填结构具有如下优势：定向聚能效应、“水楔效应”、拉大了周边孔孔距，减少周边孔数量、控制了超挖、降低了围岩的扰动、降尘作用。

虽然聚能水压光面爆破技术拉大了光爆孔的间距，节约了炸药用量，但在实际推广应用中仍然存在以下问题：需拆开药卷，然后用注药枪装药，该操作由于装药时间较长且麻烦，操作现场还存在一定的安全问题和炸药流失的隐患；而人工注药使得装药直径不可控，可能造成拒爆；且水压利用不充分，仅在孔底和装药前端放置水袋，与爆轰波耦合作用不充分，形成的“水楔”效应不明显；而且聚能管的爆炸聚能作用不明，未见实测证据；全孔装药过程繁琐，至少需要四个步骤：装水袋、聚能管、水袋、填塞；爆破辅材成本过高。

此外，现有技术中的聚能水压光面爆破技术多采用PVC等材料制造的薄壁圆管或异形管作为聚能管，并在其侧管壁纵向对称加工V形切槽、切缝或圆形排孔，以及设置三角凹槽等聚能穴结构，使爆破能量优先从两侧冲出以破坏岩壁，从而改变爆破应力场的分布，使得岩面裂缝在爆炸气体的作用下定向扩展，形成精确控制的断裂面。但是，现有的聚能管长度多与药卷长度相当或稍长，为了实现炮孔内的预定间隔装药及正确导向，往往通过捆绑在长条的不耦合条上实现连接，或通过套管及螺丝实现前后连接，前述的连接结构不仅会增加辅材的使用成本，而且不耦合条连接可靠性不够，套管及螺丝的连接又存在操作繁琐的问题。而且现有的聚能管结构设计有待完善，使用过程中的炸药能量分配不够合理，爆破次生危害如爆生裂纹扩展范围大、爆破扰动大，无法有效控制巷道或硐室轮廓面的爆破超挖，导致轮廓面不平整，增加了施工工作量；结构不合理的聚能管结构还会在推入炮眼过程中，聚能管会因与炮眼壁的摩擦而发生转动，使其上切缝的方位发生改变，导致爆破后的岩石裂缝方向与预定方位偏离，达不到控制爆破的效果。

实用新型内容

根据现有技术的不足，本申请提供一种结构简单、定位准确、操作便捷、耗药量低的聚能水压光面爆破用切缝聚能管，还提供了一种基于聚能水压光面爆破用切缝聚能管的水间隔装药结构。

本申请的聚能水压光面爆破用切缝聚能管是这样实现的：包括管体、连接器，所述管体的一端与连接器插接；

所述管体为椭圆柱形管且包括装药口，所述装药口沿轴向延伸的设置于椭圆柱形管长轴一端的管壁上并贯穿两端，所述椭圆柱形管长轴另一端的管壁为平行于装药口的平底面Ⅰ，所述管体在装药口两侧的管壁上还分别设置有沿轴向延伸的切缝，所述管体在装药口两侧的管壁两端面上还分别设置有沿轴向向内延伸的卡扣槽；

所述连接器为椭圆柱形管且内壁尺寸与管体的外壁尺寸相当，所述连接器在内壁的长轴两侧沿轴向还分别设置有可插入卡扣槽的卡扣。

本申请基于聚能水压光面爆破用切缝聚能管的水间隔装药结构是这样实现的：还包括水袋、电子雷管、导爆索、起爆母线，所述炸药药卷装在尺寸相当的管体内，所述水袋前后贴合的填充在管体内的炸药药卷之间和/或炸药药卷外的管体开口处，所述电子雷管埋设在其中一卷炸药药卷内或与其中一卷炸药药卷紧密接触，所述导爆索与各炸药药卷紧密接触，所述电子雷管的脚线及导爆索设置在平底面Ⅰ和炸药药卷、水袋之间，所述电子雷管的脚线密封贯穿炮泥并通过起爆母线与起爆器连接。

本申请的有益效果：

1、本申请的切缝聚能管通过将管体设计为椭圆柱形管，并将现有聚能管的聚能穴结构替换为切缝，提高了定向断裂爆破效果，而且对围岩性质较差的光爆效果明显优于传统光面爆破，开挖形成的半孔率高，壁面完整，超欠挖小。

2、本申请的切缝聚能管还在椭圆柱形管的长轴两端分别设置装药口及平底面Ⅰ，不仅可以使炸药药卷无需剖拆即可固定在管体中，还减少了装药后管体长轴方向的横截面积，从而可保证装入炮孔时的流畅度；并且管体的装药口结构还可引导爆破能量，而平底面Ⅰ又能阻隔了爆生气体，使爆炸能量沿着设计的爆破轮廓线产生聚能效应，让裂纹优先从轮廓线方向上产生，从而产生光滑整齐的轮廓线。

3、本申请在管体的两端设置卡扣槽，并在连接器上设计卡扣，从而以一体化的切缝聚能管来装药、导爆索和水袋，不仅对水袋形成保护而不易破裂，还可应对更多炮孔孔深的工况，而且药卷在炮孔内的定位更准确，也可以保证多根管体的切缝都在同一水平线，同时省略了捆绑药卷和导爆索的过程。

4、本申请的连接器为椭圆柱形管且内壁尺寸与管体的外壁尺寸相当，并进一步在长轴的两端管壁设置为平底面，不仅可以提高与管体连接的牢固度，而且连接操作较为便捷；连接器外套在管体的连接结构，还能减小相邻管体端部的水袋及药卷之间的间隙，从而可提高爆炸能量的连续性；特别是在连接器内部设置附带空隙的隔板，不仅可控制相邻的两根管体之间的位置，同时为传爆用的导爆索以及起爆用的电子雷管的脚线留出放置空间，并且还可以固定导爆索和电子雷管。

5、本申请的水间隔装药结构，不仅可实现孔内拉长药柱+水压增能，而且炮孔前端的能量均布，也无需穿插钻凿小孔，加上切缝的聚能作用，还可以拉大孔间距，实施例中同比可使周边孔的数量减少30%以上，周边孔的单孔装药量减少约25%；整体的炸药单耗约0.53kg/m³，比全断面孔底装药施工的炸药单耗降低约0.05kg/m³。

6、本申请的水间隔装药结构实现一体化装药，可提前将水袋内置于炮孔中，炸药起爆时，水袋中的水可以起到缓冲作用，从而可控制爆炸对围岩的扰动，且爆破后顶板平整度高、无浮石，保证了施工人员的生命安全。起爆后，水袋内的水还可起到降尘的效果，一方面可以减少施工人员因爆破粉尘而患上尘肺等职业病的概率，保证了施工人员身体健康；另一方面可以减少后期组织车辆进行喷水降尘的工序的时间与成本，提高了经济效益；还可以避免粉尘扩散而带来的环境污染，符合当下国内推行的绿色爆破思想。

综上所述，本申请具有结构简单、定位准确、操作便捷、耗药量低的特点。

附图说明

图1为本申请之切缝聚能管立体结构示意图；

图2为图1之管体立体结构示意图；

图3为图2之端面放大视图；

图4为图1之连接器立体结构示意图；

图5为图4之端面放大图；

图6为图5之A-A向剖切放大图；

图7为本申请之水间隔装药结构示意图；

图8为实施例中隧道常规光面爆破炮孔布置图；

图9为实施例中隧道常规光面爆破的装药结构示意图；

图10为实施例中隧道聚能水压光面爆破炮孔布置图；

图中：1-管体，11-装药口，12-平底面Ⅰ，13-切缝，14-卡扣槽，2-连接器，21-卡扣，22-平底面Ⅱ，23-平底面Ⅲ，24-隔板，3-炸药药卷，4-水袋，5-电子雷管，6-导爆索，7-切缝聚能管，8-炮泥，9-炮孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请做进一步的说明，但不以任何方式对本申请加以限制，基于本申请教导所做的任何变更或改进，均属于本申请的保护范围。

如图1至6所示，本申请之聚能水压光面爆破用切缝聚能管包括管体1、连接器2，所述管体1的一端与连接器2插接；

所述管体1为椭圆柱形管且包括装药口11，所述装药口11沿轴向延伸的设置于椭圆柱形管长轴一端的管壁上并贯穿两端，所述椭圆柱形管长轴另一端的管壁为平行于装药口11的平底面Ⅰ12，所述管体1在装药口11两侧的管壁上还分别设置有沿轴向延伸的切缝13，所述管体1在装药口11两侧的管壁两端面上还分别设置有沿轴向向内延伸的卡扣槽14；

所述连接器2为椭圆柱形管且内壁尺寸与管体1的外壁尺寸相当，所述连接器2在内壁的长轴两侧沿轴向还分别设置有可插入卡扣槽14的卡扣21。

所述管体1在装药口11两侧管壁上分别设置有至少两条在同一直线上的切缝13，所述卡扣槽14与切缝13在同一直线上，所述卡扣槽14的长度大于卡扣21的长度。

所述连接器2的长轴两端管壁为对称设置的平底面Ⅱ22、平底面Ⅲ23，所述平底面Ⅱ22、平底面Ⅲ23分别可与装药口11、平底面Ⅰ12贴合，所述连接器2在平底面Ⅱ22两侧的内侧壁可与管体1在平底面Ⅰ12两侧的外侧壁贴合。

所述连接器2的内壁短轴长h与管体1的外壁短轴长H相当，所述连接器2的内壁上平底面Ⅱ22与平底面Ⅲ23之间的距离m与管体1的外壁上装药口11与平底面Ⅰ12之间的距离M相当。

所述连接器2在平底面Ⅱ22两侧的内壁上对称设置有垂直于轴线的隔板24，所述卡扣槽14设置于隔板24的两侧，所述连接器2内壁上的两侧隔板24间设置有空隙。

所述隔板24设置于连接器2长度方向的中部，所述连接器2内壁上的两侧隔板24为开口相对的“C”形结构且过中心的开口面最小间距小于管体1的内壁短轴长。

所述管体1的内壁短轴长l不大于预装炸药药卷3的直径，所述连接器2的外壁短轴长l’和外壁长轴方向的两端距离L’小于炮孔9的直径。

所述装药口11的开口宽度大于炸药药卷3直径的1/2，所述平底面Ⅰ12的宽度大于炸药药卷3直径的1/3，所述卡扣21的厚度与卡扣槽14的宽度相当且不小于管体1的壁厚。

如图1至7所示，本实用新型之基于聚能水压光面爆破用切缝聚能管的水间隔装药结构，还包括水袋4、电子雷管5、导爆索6，所述炸药药卷3装在尺寸相当的管体1内，所述水袋4前后贴合的填充在管体1内的炸药药卷3之间和/或炸药药卷3外的管体1开口处，所述电子雷管5埋设在其中一卷炸药药卷3内或与其中一卷炸药药卷3紧密接触，所述导爆索6与各炸药药卷3紧密接触，所述电子雷管5的脚线及导爆索6设置在平底面Ⅰ12和炸药药卷3、水袋4之间，所述电子雷管5的脚线密封贯穿炮泥8并通过起爆母线与起爆器连接。

本实用新型至少包括两根用连接器2首尾卡接的管体1，所述电子雷管5的脚线及导爆索6贯穿连接器2，所述连接器2前后两端管体1内的炸药药卷3或水袋4间隔贴合。

如图1至7所示，水间隔装药结构的爆破工作过程如下：

1、制作爆破辅材：利用炮泥机和水袋机加工炮泥8以及水袋4。

2、组装切缝药包：先将一枚装有电子雷管5的炸药药卷3装到管体1的底部，然后依次将炸药药卷3和水袋4间隔装入管体1中，同时将炸药药卷3和水袋4使用导爆索6连接。导爆索6和电子雷管5的脚线压在管体1的平底面Ⅰ12上。随后根据炮孔9的深度，可将若干管体1通过连接器2连接形成一体化的水间隔装药结构（注：每个炮孔9内仅需要装一枚电子雷管5）。

3、装药：将组装好的水间隔装药结构装入炮孔9中，并使用炮泥8进行填塞，然后将电子雷管5的脚线搭接至起爆主线上，即可进行爆破。

4、爆破效果验收：爆破后检查爆破效果时，可发现隧道断面轮廓线较光滑，并且存在明显的半孔痕在使用聚能水压光面爆破的情况下，爆破后同时间内粉尘沉降效率更高。

实施例

如图1至10所示，在高原山区高速公路隧道采用本申请的水间隔装药结构进行爆破施工，同时采用常规光面爆破作为对比参照。

1、常规光面爆破：

1.1、常规光面爆破的炮孔布置如图8所示（图中最外面一圈是周边孔）。

1.2、常规光面爆破的炮孔参数如表1。

表1常规光面爆破的炮孔参数

1.3、常规光面爆破的装药量如表2。

表2常规光面爆破的装药量

1.4、常规光面爆破的装药结构：

如图9所示，常规隧道掘进爆破时，所有炮孔9均采用连续不耦合装药，每个周边孔装填4个常规φ32mm（300g）药卷且不进行填塞，装药长度小于1.2m，使用导爆索6及电子雷管7进行孔底起爆。

2、聚能水压光面爆破：

2.1、聚能水压光面爆破的炮孔布置如图10所示（在83~106号炮孔中使用本申请的水间隔装药结构）。

2.2、聚能水压光面爆破的炮孔参数如表3。

表3聚能水压光面爆破的炮孔参数

2.3、聚能水压光面爆破的装药量如表4。

表4聚能水压光面爆破的装药量

2.4、聚能水压光面爆破的装药结构：

如图7所示，隧道掘进采用聚能水压光面爆破，在对周边孔进行装药时，单孔装入3卷乳化炸药，装药长度900mm；使用水袋4间隔并用导爆索6连接，然后装入切缝聚能管中组装成聚能药包，长度约2.4m；最后将聚能药包装入炮孔9后，使用炮泥8进行填塞。

3、常规光面爆破与聚能水压光面爆破参数对比如表5。

表5常规光面爆破与聚能水压光面爆破对比

以上所述仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种聚能水压光面爆破用切缝聚能管，其特征在于包括管体（1）、连接器（2），所述管体（1）的一端与连接器（2）插接；

所述管体（1）为椭圆柱形管且包括装药口（11），所述装药口（11）沿轴向延伸的设置于椭圆柱形管长轴一端的管壁上并贯穿两端，所述椭圆柱形管长轴另一端的管壁为平行于装药口（11）的平底面Ⅰ（12），所述管体（1）在装药口（11）两侧的管壁上还分别设置有沿轴向延伸的切缝（13），所述管体（1）在装药口（11）两侧的管壁两端面上还分别设置有沿轴向向内延伸的卡扣槽（14）；

所述连接器（2）为椭圆柱形管且内壁尺寸与管体（1）的外壁尺寸相当，所述连接器（2）在内壁的长轴两侧沿轴向还分别设置有可插入卡扣槽（14）的卡扣（21）。

2.根据权利要求1所述聚能水压光面爆破用切缝聚能管，其特征在于所述管体（1）在装药口（11）两侧管壁上分别设置有至少两条在同一直线上的切缝（13），所述卡扣槽（14）与切缝（13）在同一直线上，所述卡扣槽（14）的长度大于卡扣（21）的长度。

3.根据权利要求1所述聚能水压光面爆破用切缝聚能管，其特征在于所述连接器（2）的长轴两端管壁为对称设置的平底面Ⅱ（22）、平底面Ⅲ（23），所述平底面Ⅱ（22）、平底面Ⅲ（23）分别可与装药口（11）、平底面Ⅰ（12）贴合，所述连接器（2）在平底面Ⅱ（22）两侧的内侧壁可与管体（1）在平底面Ⅰ（12）两侧的外侧壁贴合。

4.根据权利要求3所述聚能水压光面爆破用切缝聚能管，其特征在于所述连接器（2）的内壁短轴长h与管体（1）的外壁短轴长H相当，所述连接器（2）的内壁上平底面Ⅱ（22）与平底面Ⅲ（23）之间的距离m与管体（1）的外壁上装药口（11）与平底面Ⅰ（12）之间的距离M相当。

5.根据权利要求3所述聚能水压光面爆破用切缝聚能管，其特征在于所述连接器（2）在平底面Ⅱ（22）两侧的内壁上对称设置有垂直于轴线的隔板（24），所述卡扣槽（14）设置于隔板（24）的两侧，所述连接器（2）内壁上的两侧隔板（24）间设置有空隙。

6.根据权利要求5所述聚能水压光面爆破用切缝聚能管，其特征在于所述隔板（24）设置于连接器（2）长度方向的中部，所述连接器（2）内壁上的两侧隔板（24）为开口相对的“C”形结构且过中心的开口面最小间距小于管体（1）的内壁短轴长。

7.根据权利要求1至6任意一项所述聚能水压光面爆破用切缝聚能管，其特征在于所述管体（1）的内壁短轴长l不大于预装炸药药卷（3）的直径，所述连接器（2）的外壁短轴长l’和外壁长轴方向的两端距离L’小于炮孔（9）的直径。

8.根据权利要求7所述聚能水压光面爆破用切缝聚能管，其特征在于所述装药口（11）的开口宽度大于炸药药卷（3）直径的1/2，所述平底面Ⅰ（12）的宽度大于炸药药卷（3）直径的1/3，所述卡扣（21）的厚度与卡扣槽（14）的宽度相当且不小于管体（1）的壁厚。

9.一种基于权利要求1至8任意一项所述聚能水压光面爆破用切缝聚能管的水间隔装药结构，其特征在于还包括水袋（4）、电子雷管（5）、导爆索（6），所述炸药药卷（3）装在尺寸相当的管体（1）内，所述水袋（4）前后贴合的填充在管体（1）内的炸药药卷（3）之间和/或炸药药卷（3）外的管体（1）开口处，所述电子雷管（5）埋设在其中一卷炸药药卷（3）内或与其中一卷炸药药卷（3）紧密接触，所述导爆索（6）与各炸药药卷（3）紧密接触，所述电子雷管（5）的脚线及导爆索（6）设置在平底面Ⅰ（12）和炸药药卷（3）、水袋（4）之间，所述电子雷管（5）的脚线密封贯穿炮泥（8）并通过起爆母线与起爆器连接。

10.根据权利要求9所述基于聚能水压光面爆破用切缝聚能管的水间隔装药结构，其特征在于至少包括两根用连接器（2）首尾卡接的管体（1），所述电子雷管（5）的脚线及导爆索（6）贯穿连接器（2），所述连接器（2）前后两端管体（1）内的炸药药卷（3）或水袋（4）间隔贴合。