本发明涉及工程爆破，具体涉及一种露天灰岩矿山定向药包控制粉矿爆破装置及使用方法。
背景技术：
1、石灰岩作为一种固体建设材料，是建筑行业和公共基础设施建设的重要原材料，广泛应用于道路、桥梁、隧道、水利和房屋等建设领域。钻孔爆破是目前开采灰岩矿山的主要破岩方法，受岩体特性和爆破施工工艺等因素影响，目前许多骨料矿山在开采过程中都存在一个共性问题，即粉矿率过高，这导致了一系列问题，例如，粉矿的产生不仅消耗了大量炸药能量，而且不利于矿石的高值利用，造成矿产资源浪费，减少企业的经济效益；此外，小粒径的岩粉暴露在空气中，造成大气污染，恶化工作环境，影响工作人员的身体健康。
2、有学者研究发现，当爆炸应力波穿越节理面后将造成能量大幅衰减，不利于岩体破碎。应力波能量衰减幅值与其穿越节理面角度存在显著关系，且当应力波垂直入射节理面时，能量衰减幅值最小。石灰岩属沉积岩类，在成岩过程中由于地质构造、岩石性质、水文条件等因素影响，节理较发育且多为成组存在，爆破效果受节理影响较为明显，常常出现炮孔近区岩体破坏严重，节理处大块较多的现象。
3、因此，亟待设计一种露天灰岩矿山定向药包控制粉矿爆破装置及使用方法，解决上述现有技术中炸药能量利用率低，爆破粉矿率过高的问题。
技术实现思路
1、有鉴于此，本发明提供了一种露天灰岩矿山定向药包控制粉矿爆破装置及使用方法，目的在于，提高炸药能量利用率和破岩效率，降低爆破粉矿率。
2、为达上述目的，本发明采用了如下技术方案：
3、一种露天灰岩矿山定向药包控制粉矿爆破装置，包括聚能管和支脚；
4、所述聚能管为中空圆柱形，所述聚能管的底部管壁设置有外螺纹，所述聚能管的顶部管壁设置有内螺纹，所述聚能管的顶部管壁与底部管壁之间的管壁两侧分别对称开设“v”形聚能槽，“v”形聚能槽的开口均朝向远离圆心的方向；
5、所述支脚分布在聚能管的外壁四周，支脚的一端与聚能管的外壁固定连接。
6、进一步的，所述聚能管的尺寸根据施工环境和炮孔的尺寸定制，当炮孔的直径为d时，设计聚能管外径d1小于炮孔直径d，当矿山炮孔装药长度为l时，聚能管的长度为l1，且根据矿山炮孔装药长度为l和聚能管的长度为l1确定单个炮孔所需聚能管的数量n，具体计算：l/l1＝n，n为正整数。
7、进一步的，所述聚能管的外螺纹和内螺纹的长度均为l2。
8、进一步的，任意两个相同的聚能管，通过底部管壁的外螺纹和顶部管壁的内螺纹密封连接，且连接后的两个聚能管的聚能槽在同一轴线上对齐。
9、进一步的，所述聚能槽沿聚能管轴向由底部无螺纹处延伸至顶部无螺纹处，聚能槽的长度为l3，其中l3＝l1-2l2，“v”形聚能槽的“v”形开口角度α1取值范围为60°～120°，所述聚能管的两个对称开设的聚能槽的“v”形开口的顶点距离为l4。
10、进一步的，所述支脚为圆柱形，所述支脚的数量至少为4个，均匀分布在聚能管轴向中心位置，所述支脚的一端与聚能管的外壁固定连接，且每个支脚均与聚能管的轴线成角度α2且向聚能管的顶部方向延伸，α2取值范围为30°～45°，将聚能管安装到炮孔中时，所述支脚另一端与炮孔的内壁接触，且支脚的延伸长度大于(d-d1)/2sinα2。
11、进一步的，所述聚能管为薄壁pvc管，聚能管采用一体成型方式加工。
12、本发明还提供了一种基于上述露天灰岩矿山定向药包控制粉矿爆破装置的使用方法，所述使用方法包括：
13、s1.将n个相同的聚能管通过内螺纹和外螺纹依次密封连接，且连接后的n个聚能管的聚能槽在同一轴线上对齐；
14、s2.将连接好的n个聚能管放入炮孔内，通过支脚固定聚能管的位置，并调整聚能槽角度，使两个对称开设的聚能槽的“v”形开口的顶点连线，垂直于待爆破区域岩体优势节理的走向；
15、s3.在聚能管内装填炸药和雷管；
16、s4.堵塞炮孔的剩余部分；
17、s5.重复步骤s1-s4，将所有炮孔装填完毕再联线后进行起爆。
18、进一步的，所述步骤s1中，单个炮孔所需聚能管的数量n的具体计算公式如下：l/l1＝n，n为正整数，其中l为矿山炮孔装药长度，l1为聚能管的长度。
19、与现有技术相比，本发明的有益效果是：
20、(1)本发明中的露天灰岩矿山定向药包控制粉矿爆破装置可按照施工环境和炮孔尺寸定制，且为了满足不同深度炮孔的使用要求，可将多个聚能管通过内螺纹和外螺纹依次密封连接，采用螺纹组装拆卸，适应多种炮孔深度的同时也方便携带。
21、(2)使用露天灰岩矿山定向药包控制粉矿爆破装置时，通过调整聚能槽与岩体节理走向之间的角度，在聚能槽方向，爆轰产物产生聚能效应，使更多的炸药能量用于节理周边岩体的破坏；同时，由于聚能管直径小于炮孔直径，且聚能管的管壁具有一定的厚度和强度，在非聚能槽处，爆轰产物直接冲击聚能管的管壁，并产生反射冲击波和少量透射波，透射波经过聚能管的管壁、以及聚能管的管壁与炮孔的孔壁之间的环形空间衰减后，能量大大降低，避免该方向炮孔近区岩体过度粉碎。相较于灰岩矿山常规爆破方法，本发明使爆破区域内炸药能量重新分布，提高了破岩效率和炸药能量利用率，降低了爆破粉矿率，从而减少矿产资源浪费，减少了爆破后空气中小粒径的岩粉的含量，有效缓解大气污染，优化工作环境，利于工作人员的身体健康。
22、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
1.一种露天灰岩矿山定向药包控制粉矿爆破装置，其特征在于，包括聚能管(1)和支脚(3)；
2.如权利要求1所述的露天灰岩矿山定向药包控制粉矿爆破装置，其特征在于，所述聚能管(1)的尺寸根据施工环境和炮孔(9)的尺寸定制，当炮孔(9)的直径为d时，设计聚能管外径d1小于炮孔直径d，当矿山炮孔装药长度为l时，聚能管(1)的长度为l1，且根据矿山炮孔装药长度为l和聚能管(1)的长度为l1确定单个炮孔(9)所需聚能管(1)的数量n，具体计算：l/l1＝n，n为正整数。
3.如权利要求2所述的露天灰岩矿山定向药包控制粉矿爆破装置，其特征在于，所述聚能管(1)的外螺纹(4)和内螺纹(5)的长度均为l2。
4.如权利要求3所述的露天灰岩矿山定向药包控制粉矿爆破装置，其特征在于，任意两个相同的聚能管(1)，通过底部管壁的外螺纹(4)和顶部管壁的内螺纹(5)密封连接，且连接后的两个聚能管(1)的聚能槽(2)在同一轴线上对齐。
5.如权利要求3所述的露天灰岩矿山定向药包控制粉矿爆破装置，其特征在于，所述聚能槽(2)沿聚能管(1)轴向由底部无螺纹处延伸至顶部无螺纹处，聚能槽(2)的长度为l3，其中l3＝l1-2l2，“v”形聚能槽(2)的“v”形开口角度α1取值范围为60°～120°，所述聚能管(1)的两个对称开设的聚能槽(2)的“v”形开口的顶点距离为l4。
6.如权利要求2所述的露天灰岩矿山定向药包控制粉矿爆破装置，其特征在于，所述支脚(3)为圆柱形，所述支脚(3)的数量至少为4个，均匀分布在聚能管(1)轴向中心位置，所述支脚(3)的一端与聚能管(1)的外壁固定连接，且每个支脚(3)均与聚能管(1)的轴线成角度α2且向聚能管(1)的顶部方向延伸，α2取值范围为30°～45°，将聚能管(1)安装到炮孔(9)中时，所述支脚(3)另一端与炮孔(9)的内壁接触，且支脚(3)的延伸长度大于(d-d1)/2sinα2。
7.如权利要求1所述的露天灰岩矿山定向药包控制粉矿爆破装置，其特征在于，所述聚能管(1)为薄壁pvc管，聚能管(1)采用一体成型方式加工。
8.一种基于权利要求1-7任一项所述的露天灰岩矿山定向药包控制粉矿爆破装置的使用方法，其特征在于，所述使用方法包括：
9.如权利要求8所述的露天灰岩矿山定向药包控制粉矿爆破装置的使用方法，其特征在于，所述步骤s1中，单个炮孔(9)所需聚能管(1)的数量n的具体计算公式如下：l/l1＝n，n为正整数，其中l为矿山炮孔装药长度，l1为聚能管(1)的长度。
