露天矿山开采的二氧化碳致裂爆破管及爆破施工方法

2646 编辑：中冶有色技术网来源：湖北楚道凿岩工程有限公司

2022-02-17 16:44:11

权利要求

1.露天矿山开采的二氧化碳致裂爆破管，其特征在于：它包括用于充填液态二氧化碳，并实现致裂的化纤材料编织管（5），所述化纤材料编织管（5）的底端固定安装有底部封堵座（11），所述化纤材料编织管（5）的顶部固定安装有顶部封堵座（7），所述顶部封堵座（7）上固定有充填管（6），所述充填管（6）的内部设置有单向充填阀机构，所述顶部封堵座（7）上安装有用于触发液态二氧化碳瞬间汽化并爆破的引爆装置（4）。

2.根据权利要求1所述露天矿山开采的二氧化碳致裂爆破管，其特征在于：所述化纤材料编织管（5）根据爆破现场的炮孔深度进行切割裁剪。

3.根据权利要求1所述露天矿山开采的二氧化碳致裂爆破管，其特征在于：所述化纤材料编织管（5）的外部套装有多个均布的致裂分段装置（9），并将化纤材料编织管（5）分隔成多段独立的致裂爆破段（22）。

4.根据权利要求1所述露天矿山开采的二氧化碳致裂爆破管，其特征在于：所述致裂分段装置（9）采用金属套环、金属卡箍或者金属丝，并根据需要固定在化纤材料编织管（5）上。

5.根据权利要求1所述露天矿山开采的二氧化碳致裂爆破管，其特征在于：所述单向充填阀机构包括加工在充填管（6）顶部一段的顶部通孔（9），所述顶部通孔（9）与底部通孔（20）相连通，并在两者交界处形成定位台阶（15），所述定位台阶（15）与锥形块（19）的锥形端相配合，所述锥形块（19）的底端固定有尾杆（12），所述底部通孔（20）的底端固定有通气板（14），所述尾杆（12）和通气板（14）之间设置有压紧机构。

6.根据权利要求5所述露天矿山开采的二氧化碳致裂爆破管，其特征在于：所述压紧机构包括固定在尾杆（12）尾部的定位板（13），所述定位板（13）的底部端面与通气板（14）的顶部端面之间设置有压紧弹簧（17）。

7.根据权利要求1所述露天矿山开采的二氧化碳致裂爆破管，其特征在于：所述顶部封堵座（7）和底部封堵座（11）都采用金属块制作而成。

8.根据权利要求1或7所述露天矿山开采的二氧化碳致裂爆破管，其特征在于：所述顶部封堵座（7）与化纤材料编织管（5）相配合的部位加工有顶部环形槽（16），所述化纤材料编织管（5）的外部，并位于顶部环形槽（16）的部位固定有顶部扎丝（8），进而实现顶部封堵座（7）的固定；所述底部封堵座（11）与化纤材料编织管（5）相配合的部位加工有底部环形槽（18），所述化纤材料编织管（5）的外部，并位于底部环形槽（18）的部位固定有底部扎丝（10），进而实现底部封堵座（11）的固定。

9.根据权利要求1所述露天矿山开采的二氧化碳致裂爆破管，其特征在于：所述化纤材料编织管（5）充填液态二氧化碳压力为：6.0Mpa~12.0Mpa。

10.采用权利要求1-9任意一项所述露天矿山开采的二氧化碳致裂爆破管进行爆破施工的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：在施工现场根据矿山（23）上所钻炮孔（24）的深度，裁剪与之相匹配长度的化纤材料编织管（5）；

步骤二：根据炮孔（24）的深度，在化纤材料编织管（5）上套装多个不同高度的致裂分段装置（9），并将化纤材料编织管（5）分成均布的多段，进而形成多个致裂爆破段（22）；

步骤三：通过底部扎丝（10）将底部封堵座（11）固定在化纤材料编织管（5）的底端，并对其底端进行封堵；

步骤四：通过顶部扎丝（8）将带动单向充填阀机构和引爆装置（4）的顶部封堵座（7）固定在化纤材料编织管（5）的顶端，并对其顶端进行封堵；

步骤五：采用二氧化碳充填设备并通过充填管（6）对化纤材料编织管（5）进行液态二氧化碳的充填；

步骤六：待液态二氧化碳充填到设定压力之后，将整个化纤材料编织管（5）伸入到炮孔（24）的内部；

步骤七：通过远程控制启动引爆装置（4），通过引爆装置（4）将化纤材料编织管（5）内部的液态二氧化碳瞬间汽化，进而在对应的多个致裂爆破段（22）产生致裂孔（21），最终实现多段起爆。

说明书

技术领域

本发明涉及矿山爆破开采技术领域，特别是涉及露天矿山开采的二氧化碳致裂爆破管及爆破施工方法，适用于大规模矿山爆破开采使用。

背景技术

在矿山开采过程中，需要用到爆破技术对岩体进行爆破作业，其中二氧化碳致裂爆破技术是一种环保型爆破技术，在工程实际中运用相对广泛。但是，目前所采用的二氧化碳致裂爆破管为金属管材焊接而成，分为两种，一种为可重复使用，另一种为一次性使用，其使用过程中存在的缺陷在于：

第一，由于采用金属管，其重量较重，在具体使用过程中搬运和布置都存在着不便；

第二，其采用金属管，在分段管对接组装中，其制作工艺相对复杂，而且对管材的焊接工艺要求较高，制作成本高；

第三，对于可重复使用的管材，其回收难度较大；

第四，对于一次性使用的金属致裂管，其只能适用于深度小于5m的炮孔。

发明内容

为解决以上技术问题，本发明提供露天矿山开采的二氧化碳致裂爆破管及爆破施工方法，此致裂管采用高分子化纤材料编织管替代传统的金属管，在保证正常的爆破效果同时，简化了其制作工艺，降低了成本，降低了作业人员的劳动强度，并且能够适应深度为15m的炮孔。

为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：露天矿山开采的二氧化碳致裂爆破管，它包括用于充填液态二氧化碳，并实现致裂的化纤材料编织管，所述化纤材料编织管的底端固定安装有底部封堵座，所述化纤材料编织管的顶部固定安装有顶部封堵座，所述顶部封堵座上固定有充填管，所述充填管的内部设置有单向充填阀机构，所述顶部封堵座上安装有用于触发液态二氧化碳瞬间汽化并爆破的引爆装置。

所述化纤材料编织管根据爆破现场的炮孔深度进行切割裁剪。

所述化纤材料编织管的外部套装有多个均布的致裂分段装置，并将化纤材料编织管分隔成多段独立的致裂爆破段。

所述致裂分段装置采用金属套环、金属卡箍或者金属丝，并根据需要固定在化纤材料编织管上。

所述单向充填阀机构包括加工在充填管顶部一段的顶部通孔，所述顶部通孔与底部通孔相连通，并在两者交界处形成定位台阶，所述定位台阶与锥形块的锥形端相配合，所述锥形块的底端固定有尾杆，所述底部通孔的底端固定有通气板，所述尾杆和通气板之间设置有压紧机构。

所述压紧机构包括固定在尾杆尾部的定位板，所述定位板的底部端面与通气板的顶部端面之间设置有压紧弹簧。

所述顶部封堵座和底部封堵座都采用金属块制作而成。

所述顶部封堵座与化纤材料编织管相配合的部位加工有顶部环形槽，所述化纤材料编织管的外部，并位于顶部环形槽的部位固定有顶部扎丝，进而实现顶部封堵座的固定；所述底部封堵座与化纤材料编织管相配合的部位加工有底部环形槽，所述化纤材料编织管的外部，并位于底部环形槽的部位固定有底部扎丝，进而实现底部封堵座的固定。

所述化纤材料编织管充填液态二氧化碳压力为：6.0Mpa~12.0Mpa。

采用所述露天矿山开采的二氧化碳致裂爆破管进行爆破施工的方法，包括以下步骤：

步骤一：在施工现场根据矿山上所钻炮孔的深度，裁剪与之相匹配长度的化纤材料编织管；

步骤二：根据炮孔的深度，在化纤材料编织管上套装多个不同高度的致裂分段装置，并将化纤材料编织管分成均布的多段，进而形成多个致裂爆破段；

步骤三：通过底部扎丝将底部封堵座固定在化纤材料编织管的底端，并对其底端进行封堵；

步骤四：通过顶部扎丝将带动单向充填阀机构和引爆装置的顶部封堵座固定在化纤材料编织管的顶端，并对其顶端进行封堵；

步骤五：采用二氧化碳充填设备并通过充填管对化纤材料编织管进行液态二氧化碳的充填；

步骤六：待液态二氧化碳充填到设定压力之后，将整个化纤材料编织管伸入到炮孔的内部；

步骤七：通过远程控制启动引爆装置，通过引爆装置将化纤材料编织管内部的液态二氧化碳瞬间汽化，进而在对应的多个致裂爆破段产生致裂孔，最终实现多段起爆。

本发明有如下有益效果：

1、此致裂管采用高分子化纤材料编织管替代传统的金属管，在保证正常的爆破效果同时，简化了其制作工艺，降低了成本，降低了作业人员的劳动强度，并且能够适应深度为15m的炮孔。

2、通过采用上述的高分子化纤材料编织管其重量轻，相对于金属管大大的减轻了其重量，其质量为同等长度金属管的10%，进而有效的减少了施工人员的作业难度和强度。

3、通过采用上述的高分子化纤材料编织管其为柔性管，进而便于对其进行储存和放置，尤其适用于矿山交通不便的问题。

4、通过上述的高分子化纤材料编织管其在爆破过程中能够根据具体使用的需要进行裁剪成需要的长度，进而增强了其适应新。

5、通过上述的高分子化纤材料编织管在致裂分段装置的分隔作用下被分隔成不同的致裂爆破段，进而能够实现分段爆破，以适应深至15m的炮孔，保证了爆破效果和爆破效率。

6、通过上述的高分子化纤材料编织管能够实现在管材的需要位置实现爆破，替代传统的金属管只能在孔底实现爆破的缺陷。

7、通过上述的高分子化纤材料编织管其为一次性，无需回收，而且压强能够适应6.0Mpa~12.0Mpa。

8、通过上述的高分子化纤材料编织管其采用可降解的材料，进而有效的避免了环境污染。

9、通过上述的单向充填阀机构能够实现化纤材料编织管内部液态二氧化碳的有效充填。

10、通过压紧机构有效的防止了液态二氧化碳的泄漏，实现其自动压紧。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1为现有的金属二氧化碳致裂爆破管的结构图。

图2为本发明二氧化碳致裂爆破管主视图。

图3为本发明图2中二氧化碳致裂爆破管的剖视图。

图4为本发明图3中A局部放大图。

图5为本发明图3中B局部放大图。

图6为本发明包含多个致裂爆破段的实施例剖视图。

图7为本发明包含多个致裂爆破段在爆破过程中的示意图。

图8为本发明二氧化碳致裂爆破管在具体爆破过程的安装状态图。

图中：金属管1、连接杆2、提手3、引爆装置4、化纤材料编织管5、充填管6、顶部封堵座7、顶部扎丝8、致裂分段装置9、底部扎丝10、底部封堵座11、尾杆12、定位板13、通气板14、定位台阶15、顶部环形槽16、压紧弹簧17、底部环形槽18、锥形块19、底部通孔20、致裂孔21、致裂爆破段22、矿山23、炮孔24。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。

实施例1：

参见图1-7，露天矿山开采的二氧化碳致裂爆破管，它包括用于充填液态二氧化碳，并实现致裂的化纤材料编织管5，所述化纤材料编织管5的底端固定安装有底部封堵座11，所述化纤材料编织管5的顶部固定安装有顶部封堵座7，所述顶部封堵座7上固定有充填管6，所述充填管6的内部设置有单向充填阀机构，所述顶部封堵座7上安装有用于触发液态二氧化碳瞬间汽化并爆破的引爆装置4。此致裂管采用高分子化纤材料编织管替代传统的金属管，在保证正常的爆破效果同时，简化了其制作工艺，降低了成本，降低了作业人员的劳动强度，并且能够适应深度为15m的炮孔。

进一步的，所述化纤材料编织管5根据爆破现场的炮孔深度进行切割裁剪。通过上述方式，增强了其适应性，进而使其能够适应不同深度炮孔。

进一步的，所述化纤材料编织管5的外部套装有多个均布的致裂分段装置9，并将化纤材料编织管5分隔成多段独立的致裂爆破段22。通过多个致裂爆破段22能够实现分度爆破，进而达到控制爆破位置的目的，最终保证了爆破质量和效果。

进一步的，所述致裂分段装置9采用金属套环、金属卡箍或者金属丝，并根据需要固定在化纤材料编织管5上。通过上述的多种不同结构的致裂分段装置9增强了其使用的灵和性。

进一步的，所述单向充填阀机构包括加工在充填管6顶部一段的顶部通孔9，所述顶部通孔9与底部通孔20相连通，并在两者交界处形成定位台阶15，所述定位台阶15与锥形块19的锥形端相配合，所述锥形块19的底端固定有尾杆12，所述底部通孔20的底端固定有通气板14，所述尾杆12和通气板14之间设置有压紧机构。通过上述的单向充填阀机构能够实现化纤材料编织管5内部液态二氧化碳的有效充填。

进一步的，所述压紧机构包括固定在尾杆12尾部的定位板13，所述定位板13的底部端面与通气板14的顶部端面之间设置有压紧弹簧17。通过压紧机构有效的防止了液态二氧化碳的泄漏，实现其自动压紧。

进一步的，所述顶部封堵座7和底部封堵座11都采用金属块制作而成。通过上述的顶部封堵座7和底部封堵座11能够实现化纤材料编织管5端头的有效封堵。

进一步的，所述顶部封堵座7与化纤材料编织管5相配合的部位加工有顶部环形槽16，所述化纤材料编织管5的外部，并位于顶部环形槽16的部位固定有顶部扎丝8，进而实现顶部封堵座7的固定；所述底部封堵座11与化纤材料编织管5相配合的部位加工有底部环形槽18，所述化纤材料编织管5的外部，并位于底部环形槽18的部位固定有底部扎丝10，进而实现底部封堵座11的固定。通过上述的结构，保证了顶部封堵座7和底部封堵座11的有效固定。

进一步的，所述化纤材料编织管5充填液态二氧化碳压力为：6.0Mpa~12.0Mpa。通过上述的压强保证了液态二氧化碳的充填压力要求。

实施例2：

参见图8，采用所述露天矿山开采的二氧化碳致裂爆破管进行爆破施工的方法，包括以下步骤：

步骤一：在施工现场根据矿山23上所钻炮孔24的深度，裁剪与之相匹配长度的化纤材料编织管5；

步骤二：根据炮孔24的深度，在化纤材料编织管5上套装多个不同高度的致裂分段装置9，并将化纤材料编织管5分成均布的多段，进而形成多个致裂爆破段22；

步骤三：通过底部扎丝10将底部封堵座11固定在化纤材料编织管5的底端，并对其底端进行封堵；

步骤四：通过顶部扎丝8将带动单向充填阀机构和引爆装置4的顶部封堵座7固定在化纤材料编织管5的顶端，并对其顶端进行封堵；

步骤五：采用二氧化碳充填设备并通过充填管6对化纤材料编织管5进行液态二氧化碳的充填；

步骤六：待液态二氧化碳充填到设定压力之后，将整个化纤材料编织管5伸入到炮孔24的内部；

步骤七：通过远程控制启动引爆装置4，通过引爆装置4将化纤材料编织管5内部的液态二氧化碳瞬间汽化，进而在对应的多个致裂爆破段22产生致裂孔21，最终实现多段起爆。

本发明的工作原理：

化纤材料编织管5采用高强度高分子化纤材料编织而成，因此，其能够进行折叠能够进行卷曲，并能够按照实际使用长度进行裁剪，并现场操作；对于5m的致裂深度，仅需要1.2m长，将通过其两端由相应的封堵块进行封堵，并深入到炮孔，进行液态二氧化碳充填即可。