上向中深孔不耦合装药结构及应用方法与流程

1.本发明涉及矿山开采技术领域，尤其涉及一种上向中深孔不耦合装药结构及应用方法。


背景技术：

2.在矿山开采工艺中，中深孔爆破因其生产能力大、采矿成本低和机械化程度高等优点而备受推广。为保证保留岩体按设计轮廓面成型并防止围岩破坏，光面爆破和预裂爆破等控制爆破技术逐渐应用于中深孔爆破中，以实现爆破后采场轮廓保持规整。传统的爆破中连续柱状装药存在单耗大、爆破初压过高、岩石过度粉碎等缺点，一旦钻孔超深不够或孔排距过大，易产生大块矿石和底柱、还会带来爆破振动危害等诸多问题。
3.目前，控制爆破技术的关键工艺之一是不耦合装药，即炸药的药卷表面与孔壁之间存在空气间隔的一种装药结构，目前该工艺的主要实现方法是将条状炸药绑扎在多根竹条上，然后将竹条逐根送入炮孔中，送入炮孔的第一根竹条一般还绑扎有雷管、导爆管和导爆索，在第一根竹条即将全部送入孔中时将第二根竹条与其绑扎，再整体推入孔中，然后再绑扎下一根，直至达到设计装药长度。
4.上述方法在现场实施时存在以下问题：一是条状炸药和竹条只能在爆破现场绑扎，绑扎耗费时间长，导致不能在矿山一般规定的放炮时间之前完成装药工作，从而影响矿山其它作业；二是竹条弯曲性能有限，必须多根竹条相互绑扎接力，在孔口绑扎竹条时作业条件差，导致工人作业效率低；三是多根首尾绑扎的竹条整体性较差，向上推送入炮孔的过程中绑扎处的松动会导致中途竹条卡在孔中。
5.有鉴于此，有必要设计一种改进的上向中深孔不耦合装药结构及应用方法，以解决上述问题。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种上向中深孔不耦合装药结构及应用方法，采用柔性连接件将炸药首尾相连成一体并绑在起爆具壳体尾端，装药管顶住孔底起爆组件的定位管座将其送入孔底，装药管抽出后起爆组件外部的三角尾翼支撑在孔壁上，从而使整个装药结构固定在炮孔中。该不耦合装药结构炸药能量利用率高，爆破效果好；该方法装药准备时间少，工艺简单，卡孔概率低，作业效率高，具备推广利用的实用价值。
7.为实现上述发明目的，本发明提供了一种上向中深孔不耦合装药结构及应用方法，其中，上向中深孔不耦合装药结构包括起爆组件、炸药组件、以及将所述起爆组件和炸药组件连接的第一柔性连接件；所述炸药组件包括若干个炸药和将所述炸药首尾相连的第二柔性连接件；所述起爆组件设置三角尾翼，用于将所述装药结构固定于炮孔中；所述起爆组件底部设有用于抵住所述起爆组件的装药管，装药时可将所述装药结构推送至所述炮孔底部。
8.作为本发明的进一步改进，所述起爆组件设有起爆具壳体、固定于所述起爆具壳
体内部的起爆具、设置于所述起爆具顶部与起爆具壳体连接的起爆具顶盖、以及固定于所述起爆具壳体底部的定位管座。
9.作为本发明的进一步改进，所述三角尾翼活动连接于所述定位管座上，与所述定位管座之间的夹角为30～60
°
；所述三角尾翼与所述定位管座之间设置弹簧组件，实现所述三角尾翼在与装药结构前进的相反方向上的张合，方便所述装药结构进入炮孔。
10.作为本发明的进一步改进，所述三角尾翼沿所述定位管座的圆周方向设置3～5个转臂，所述转臂通过所述弹簧组件实现30～60
°
范围的张开或并合；所述三角尾翼的最大张开距离大于所述炮孔的直径10～15mm。
11.作为本发明的进一步改进，任意首尾相连的所述炸药的间距为所述炸药的长度的0.3～0.5倍，保证不耦合装药结构的爆破效果。
12.作为本发明的进一步改进，所述炸药组件的一端通过所述第一柔性连接件连接于所述起爆具壳体和所述定位管座之间；所述第一柔性连接件和所述第二柔性连接件为绳索或钢丝。
13.作为本发明的进一步改进，所述起爆具包括起爆药柱、设置于所述起爆药柱内部的雷管、连接所述雷管的导爆管以及一端设置于所述起爆药柱内部的导爆索；所述导爆索依次连接所述炸药组件的所有炸药；所述导爆管和所述导爆索皆通过固定件固定于所述起爆具壳体的外侧；所述导爆管与任一所述炸药皆通过固定件进行固定。
14.一种上述中任一项所述的上向中深孔不耦合装药结构的应用方法，将炸药采用第二柔性连接件依次首尾连接，并使用第一柔性连接件将其与起爆组件相连；采用装药管套住起爆组件的定位管座，将整个装药结构推至孔底，再将所述装药管抽出；三角尾翼的转臂在弹簧组件的作用力下，呈张开状态与所述炮孔的内壁相抵，将所述装药结构固定于炮孔中。
15.作为本发明的进一步改进，所述装药管和所述炸药连接成的炸药串分别靠近所述炮孔的边帮区和爆破区，以达到精准爆破。
16.作为本发明的进一步改进，所述装药管的内径大于所述定位管座直径5～8mm，实现两者的套设；所述装药管和所述炸药的直径之和小于所述炮孔直径10～15mm，实现顺利装药。
17.本发明的有益效果是：
18.1、本发明的一种上向中深孔不耦合装药结构及应用方法，包括起爆组件、炸药组件、以及将起爆组件和炸药组件连接的第一柔性连接件；炸药组件包括若干个炸药和将炸药首尾相连的第二柔性连接件；起爆组件设置三角尾翼，用于将装药结构固定于炮孔中；起爆组件底部设有用于抵住起爆组件的装药管，装药时可将装药结构推送至炮孔底部。本发明的不耦合装药结构在应用时，采用第二柔性连接件将炸药首尾相连成一体并绑在起爆具壳体尾端，设置装药管顶住起爆组件的定位管座将其送入孔底，装药管抽出后定位管座上的三角尾翼支撑在孔壁上，从而使整个装药结构固定在炮孔中。该方法应用时装药准备时间少，工艺简单，卡孔概率低，作业效率高，具备推广利用的实际应用价值。
19.2、本发明炸药组件采用柔性连接件，包括绳索或者钢丝将炮孔所需要的炸药连接成串，具有垂直性和整体性好的优点；且相比将炸药绑扎在多根竹条上的优点是方便快捷，大大缩短了装药准备时间，提高了爆破的效率。另外，采用柔性连接件将炸药间隔首尾相
连，在炸药之间形成了空气间隔段，降低爆炸冲击波的峰值压力，减少了炮孔周围岩石的过度粉碎，减少爆破能量的浪费，提高炸药能量的利用率，同时保证了不耦合装药结构的爆破效果。
20.3、本发明在实际应用中，利用装药管顶住起爆组件的定位管座将不耦合装药结构推至炮孔的孔底，装药管外壁光滑，上推所需的力更小，中途卡孔的概率更小；且不耦合装药结构送至孔底后将装药管取出，起爆组件设置的三角尾翼在装药结构的重力下，与炮孔的孔壁相抵，使得整个装药结构固定在炮孔中，无需设置其他堵塞装置，实用性高。
附图说明
21.图1为本发明上向中深孔不耦合装药结构的应用示意图。
22.附图标记
23.11-起爆具壳体；12-起爆具；121-起爆药柱；122-雷管；123-导爆管；124-导爆索；13-起爆具顶盖；14-定位管座；2-炸药组件；21-炸药；22-第二柔性连接件；3-第一柔性连接件；4-三角尾翼；41-转臂；42-弹簧组件；5-固定件；6-装药管。
具体实施方式
24.为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
25.在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
26.另外，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
27.请参阅图1所示，一种上向中深孔不耦合装药结构，包括起爆组件、炸药组件2、以及将起爆组件和炸药组件2连接的第一柔性连接件3；炸药组件2包括若干个炸药21和将炸药21首尾相连的第二柔性连接件22；起爆组件设置三角尾翼4，用于将装药结构固定于炮孔中；起爆组件底部设有用于抵住起爆组件的装药管6，装药时可将装药结构推送至炮孔底部。通过采用第二柔性连接件22将炸药21首尾相连成一体，并绑在起爆具壳体11尾端，在应用时设置装药管6顶住起爆组件的定位管座14将其送入孔底；装药管6抽出后，起爆组件的三角尾翼4支撑在孔壁上，从而使整个装药结构固定在炮孔中。该不耦合装药结构在应用时，炸药能量利用率高，同时保证了较好的爆破效果。
28.具体地，起爆组件设有起爆具壳体11、固定于起爆具壳体11内部的起爆具12、设置于起爆具12顶部与起爆具壳体11连接的起爆具顶盖13、以及固定于起爆具壳体11底部的定位管座14。三角尾翼4活动接连于定位管座14上，与定位管座14之间的夹角为30～60
°
；三角尾翼4与定位管座14之间设置弹簧组件42，实现三角尾翼4在与装药结构前进的相反方向上的张合，方便不耦合装药结构进入炮孔。三角尾翼4沿定位管座14的圆周设置3～5个转臂41，转臂41通过弹簧组件42实现30～60
°
范围的张开或并合。三角尾翼4由硬质塑料支撑，其
强度可以抵抗炸药21的药串的向下的垂直拉力，使整个装药结构稳稳固定在炮孔中，无需在炮孔或设置其他堵塞装置，实用性高。
29.在具体的实施例中，三角尾翼4的转臂41在不耦合装药结构装入炮孔的过程中，压缩弹簧组件42呈收缩状态，与定位管座14之间的夹角小，方便装药结构进入炮孔；在进入炮孔后后，弹簧组件42的作用力，使得转臂41呈张开状态，与炮孔壁相抵；且三角尾翼4的最大张开距离大于炮孔的直径10～15mm，以实现更好的固定效果。
30.特别地，炸药组件2的一端通过第一柔性连接件3连接于起爆具壳体11和定位管座14之间。炸药21的形状优选条状或者圆柱状，任意首尾相连的炸药21的间距为炸药21的长度的0.3～0.5倍，保证不耦合装药结构的爆破效果。在收尾相连的炸药21之间设置间距，是为了形成空气间隔段，降低爆炸冲击波的峰值压力，减少了炮孔周围岩石的过度粉碎，减少爆破能量的浪费，提高炸药能量的利用率。
31.在具体的实施例中，第一柔性连接件3和第二柔性连接件22为绳索或钢丝。
32.具体地，起爆具12包括起爆药柱121、设置于起爆药柱121内部的雷管122、连接雷管121的导爆管123以及一端设置于起爆药柱121内部的导爆索124；导爆索124依次连接炸药组件2的炸药21。导爆管123和导爆索124皆通过固定件5固定于起爆具壳体11的外侧；导爆管123与任一炸药21皆通过固定件5进行固定。
33.在具体的实施例中，固定件5可以为胶带或者塑料材质的扎带。
34.一种上向中深孔不耦合装药结构的应用方法，将炸药21采用第二柔性连接件22依次首尾连接，并使用第一柔性连接件3将其与起爆组件相连；采用装药管6套住起爆组件的定位管座14，将整个装药结构推至孔底，再将装药管6抽出；三角尾翼4的转臂41在弹簧组件42的作用力下，呈张开状态与炮孔的内壁相抵，将装药结构固定于炮孔中。
35.具体地，为了保证炸药21的药卷表面与炮孔的孔壁之间空气间隔的厚度，装药管6和炸药21连接成的炸药串分别靠近炮孔的边帮区和爆破区，以达到精准爆破。装药管6的内径大于定位管座14直径5～8mm，实现两者的套设；装药管6和炸药21的直径之和小于炮孔直径10～15mm，实现顺利装药。
36.实施例1
37.本实施例提供了一种上向中深孔不耦合装药结构的应用方法，包括以下步骤：
38.s1、使用绳索将直径为50mm、长度为200mm、条状的炸药21按照炮孔需要的数量和间隔60mm的距离首尾相连成一串，绑在起爆具壳体11和定位管座14之间；
39.s2、将雷管122设置于起爆药柱121内部，并一同装入起爆具壳体11内，导爆管123连接雷管122，导爆索124一端在起爆药柱121内部，另一端通过胶带5与所有条状的炸药21固定好；同时将导爆管123和导爆索124用胶带5固定于起爆具壳体11外侧，盖好起爆具顶盖13；
40.s3、利用直径为60mm的装药管6套住直径为55mm的起定位管座14，将其送入直径为120mm的炮孔孔底，在此过程中，三角尾翼4的转臂并合，方便前进；然后轻拉抽出装药管6，装药管6和定位管座14分离，三角尾翼4在弹簧组件42的作用力下，支撑在炮孔的孔壁上，不耦合装药结构稳稳固定在炮孔1中。
41.其中，为了保证炸药21的药卷表面与炮孔的孔壁之间空气间隔的厚度，装药时使装药管6靠近炮孔的边帮区，炸药21则靠近爆破区；此时装药管6由弯管和竖直管组成，以实
现此种侧边装药方式。
42.综上所述，本发明的一种上向中深孔不耦合装药结构及应用方法，不耦合装药结构包括起爆组件、炸药组件、以及将起爆组件和炸药组件连接的第一柔性连接件；炸药组件包括若干个炸药和将炸药首尾相连的第二柔性连接件；起爆组件设置三角尾翼，用于将装药结构固定于炮孔中；起爆组件底部设有用于抵住起爆组件的装药管，装药时可将装药结构推送至炮孔底部。本发明的不耦合装药结构在应用时，采用第二柔性连接件将炸药首尾相连成一体并绑在起爆具壳体尾端，设置装药管顶住起爆组件的定位管座将其送入孔底，装药管抽出后，定位管座上的三角尾翼支撑在孔壁上，从而使整个装药结构固定在炮孔中，无需设置其他堵塞装置，实用性高。采用柔性连接件，具有垂直性和整体性好的优点，大大缩短了装药准备时间，提高了爆破的效率。另外，炸药间隔首尾相连形成了空气间隔段，降低爆炸冲击波的峰值压力，减少了炮孔周围岩石的过度粉碎，减少爆破能量的浪费，提高炸药能量的利用率，同时保证了不耦合装药结构的爆破效果。该方法应用时装药准备时间少，工艺简单，卡孔概率低，作业效率高，具备推广利用的实际应用价值。
43.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种上向中深孔不耦合装药结构，其特征在于，包括起爆组件、炸药组件(2)、以及将所述起爆组件和炸药组件(2)连接的第一柔性连接件(3)；所述炸药组件(2)包括若干个炸药(21)和将所述炸药(21)首尾相连的第二柔性连接件(22)；所述起爆组件设置三角尾翼(4)，用于将所述装药结构固定于炮孔中；所述起爆组件底部设有用于抵住所述起爆组件的装药管(6)，装药时可将所述装药结构推送至所述炮孔底部。2.根据权利要求1所述的上向中深孔不耦合装药结构，其特征在于，所述起爆组件设有起爆具壳体(11)、固定于所述起爆具壳体(11)内部的起爆具(12)、设置于所述起爆具(12)顶部与起爆具壳体(11)连接的起爆具顶盖(13)、以及固定于所述起爆具壳体(11)底部的定位管座(14)。3.根据权利要求2所述的上向中深孔不耦合装药结构，其特征在于，所述三角尾翼(4)活动连接于所述定位管座(14)上，与所述定位管座(14)之间的夹角为30～60
°
；所述三角尾翼(4)与所述定位管座(14)之间设置弹簧组件(42)，实现所述三角尾翼(4)在与装药结构前进的相反方向上的张合，方便所述装药结构进入炮孔。4.根据权利要求3所述的上向中深孔不耦合装药结构，其特征在于，所述三角尾翼(4)沿所述定位管座(14)的圆周方向设置3～5个转臂(41)，所述转臂(41)通过所述弹簧组件(42)实现30～60
°
范围的张开或并合；所述三角尾翼(4)的最大张开距离大于所述炮孔的直径10～15mm。5.根据权利要求1所述的上向中深孔不耦合装药结构，其特征在于，任意首尾相连的所述炸药(21)的间距为所述炸药(21)的长度的0.3～0.5倍，保证不耦合装药结构的爆破效果。6.根据权利要求1所述的上向中深孔不耦合装药结构，其特征在于，所述炸药组件(2)的一端通过所述第一柔性连接件(3)连接于所述起爆具壳体(11)和所述定位管座(14)之间；所述第一柔性连接件(3)和所述第二柔性连接件(22)为绳索或钢丝。7.根据权利要求1所述的上向中深孔不耦合装药结构，其特征在于，所述起爆具(12)包括起爆药柱(121)、设置于所述起爆药柱(121)内部的雷管(122)、连接所述雷管(122)的导爆管(123)以及一端设置于所述起爆药柱(121)内部的导爆索(124)；所述导爆索(124)依次连接所述炸药组件(2)的所有炸药(21)；所述导爆管(123)和所述导爆索(124)皆通过固定件(5)固定于所述起爆具壳体(11)的外侧；所述导爆管(123)与任一所述炸药(21)皆通过固定件(5)进行固定。8.一种权利要求1～7中任一项所述的上向中深孔不耦合装药结构的应用方法，其特征在于，将炸药(21)采用第二柔性连接件(22)依次首尾连接，并使用第一柔性连接件(3)将其与起爆组件相连；采用装药管(6)套住起爆组件的定位管座(14)，将整个装药结构推至孔底，再将所述装药管(6)抽出；三角尾翼(4)的转臂(41)在弹簧组件(42)的作用力下，呈张开状态与所述炮孔的内壁相抵，将所述装药结构固定于炮孔中。9.根据权利要求8所述的上向中深孔不耦合装药结构的应用方法，其特征在于，所述装药管(6)和所述炸药(21)连接成的炸药串分别靠近所述炮孔的边帮区和爆破区，以达到精准爆破。10.根据权利要求1所述的上向中深孔不耦合装药结构的应用方法，其特征在于，所述装药管(6)的内径大于所述定位管座(14)直径5～8mm，实现两者的套设；所述装药管(6)和
所述炸药(21)的直径之和小于所述炮孔直径10～15mm，实现顺利装药。

技术总结
本发明提供了一种上向中深孔不耦合装药结构及应用方法，包括起爆组件、炸药组件、以及将起爆组件和炸药组件连接的第一柔性连接件；炸药组件包括若干个炸药和将炸药首尾相连的第二柔性连接件；起爆组件设置三角尾翼，用于将装药结构固定于炮孔中；起爆组件底部设有用于抵住起爆组件的装药管，装药时可将装药结构推送至炮孔底部。本发明在应用时，采用第二柔性连接件将炸药首尾相连成一体并绑在起爆具壳体尾端，设置装药管顶住起爆组件的定位管座将其送入孔底，装药管抽出后，定位管座上的三角尾翼支撑在孔壁上，从而使整个装药结构固定在炮孔中；该方法应用时装药准备时间少，工艺简单，卡孔概率低，作业效率高，具备推广利用的实际应用价值。实际应用价值。实际应用价值。


技术研发人员：张为星 刘东锐 李向东 朱青凌 张海云 王亚军
受保护的技术使用者：长沙矿山研究院有限责任公司
技术研发日：2022.03.11
技术公布日：2022/5/25