CN109373842B - 一种适用非煤矿山的炮孔不耦合聚能间隔装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种适用非煤矿山的炮孔不耦合聚能间隔装置及其使用方法，其中适用非煤矿山的炮孔不耦合聚能间隔装置包括托盘体和设在托盘体外周用于卡住孔壁的上倒刺和下倒刺，所述托盘体包括倒锥形盘体和设在倒锥形盘体上表面上具有内螺纹的内螺纹柱，所述内螺纹柱的内壁设有一悬挂皮筋卡扣，在倒锥形盘体上位于内螺纹柱下方设有用于穿设皮筋的皮筋孔，所述下倒刺上表面上设有用以内束皮筋的卡扣，在各下倒刺表面的卡扣上穿设有内束皮筋，所述内束皮筋的内束端穿过皮筋孔连接在悬挂皮筋卡扣上，所述托盘体上还设有用于穿设导爆索的导爆索孔。本发明通过堵塞与装药之间的托盘安装，防止冲天炮的产生，减少飞石，提高***安全系数。

Description

一种适用非煤矿山的炮孔不耦合聚能间隔装置及其使用方法

技术领域：

本发明提供了一种适用非煤矿山的炮孔不耦合聚能间隔装置及其使用方法，属于非煤矿山露天、地下***等施工领域。

背景技术：

间隔装药是在保证矿岩充分破碎的前提下,采用孔底空气间隔装药，***分割成独立的几段药柱，每段药柱都设有独立的起爆及传爆***，最后由地面将所有的起爆线连入起爆网络。起爆时，同一炮孔******瞬间几段药柱产生的***应力波相互叠加，爆轰气体产物相互作用、相互影响，最后可以有效的改善***效果及岩渣的堆积形状，对于降低***震动的峰值质点振速、降低大块率和减少根底有着极其重要的意义。

目前主要采用的间隔物质主要是空气，***现场应用较多的空气间隔器，是利用压缩气体将聚乙烯塑料袋进行充气，达到空气间隔的目的。此种空气间隔器不仅生产成本较高，而且对储存的压缩气体的钢瓶的安全性有较高的要求。同时这种空气间隔器对炮孔内不耦合度的控制能力较低，不能达到不耦合装药的最佳***效果。

发明内容：

本发明的目的是针对以上不足之处，提供了一种适用非煤矿山的炮孔不耦合聚能间隔装置及其使用方法。

本发明适用非煤矿山的炮孔不耦合聚能间隔装置，其特征在于：包括托盘体和设在托盘体外周用于卡住孔壁的上倒刺和下倒刺，所述托盘体包括倒锥形盘体和设在倒锥形盘体上表面上具有内螺纹的内螺纹柱，所述内螺纹柱的内壁设有一悬挂皮筋卡扣，在倒锥形盘体上位于内螺纹柱下方设有用于穿设皮筋的皮筋孔，所述下倒刺上表面上设有用以内束皮筋的卡扣，在各下倒刺表面的卡扣上穿设有内束皮筋，所述内束皮筋的内束端穿过皮筋孔连接在悬挂皮筋卡扣上，所述托盘体上还设有用于穿设导爆索的导爆索孔。

进一步的，上述悬挂皮筋卡扣由两垂直薄铜片连接形成的拐形，口部朝上。

进一步的，上述内螺纹柱上螺接有外螺纹杆，所述外螺纹杆表面自下而上设置有刻度，所述刻度以外螺纹杆最下端为零刻度线，以5cm为单位刻度，依次沿杆身轴向向上标刻。

进一步的，上述上倒刺和下倒刺均由两个长方形铜薄片连接形成尖锥形，两个长方形铜薄片的一短边固定连接在一起，相对的短边分开固定在托盘体外周上，所述卡扣由两垂直铜片连接形成的拐形，口部朝外。

进一步的，上述上倒刺与下倒刺圆周方向错开15°设置。

进一步的，上述内束皮筋穿设在各下倒刺表面的卡扣上形成圆圈，以使各下倒刺内收产生预张力，内束皮筋的内束端受牵拉挂置于悬挂皮筋卡扣上。

本发明适用非煤矿山的炮孔不耦合聚能间隔装置的使用方法，其特征在于：

包括以下步骤：

步骤 S1：根据***设计方案，在指定位置利用钻孔设备，凿出一定倾角与深度的炮孔；

步骤 S2：装药前，复检各个炮孔的深度和倾角以及孔内是否有水；

步骤 S3：确定炮孔内的不耦合度，确定各段装药长度以及空气间隔长度；

步骤 S4：粉状***或者袋装***装药时，装药达装药长度的四分之一时，放入导爆索或者起爆药包后，完成后四分之三的装药，要求装药过程中适当对装药长度进行检测；

步骤 S5：通过聚能间隔装置中的外螺纹杆旋进托盘体中的内螺纹柱，使两者连接在一起；

步骤 S6：通过外螺纹杆上刻度标识与炮孔孔口的相对位置，确定托盘体中导爆索孔口的周向位置，并将起爆药包的导爆管***或者导爆索穿过导爆索孔；

步骤 S7：根据设计的空气间隔长度，利用外螺纹杆上刻度标识，将与外螺纹杆连接的托盘体缓慢下推放至准确位置；

步骤 S8：借助装置中的上倒刺与炮孔内壁的摩擦力，旋转外螺纹杆进一步深入托盘体的内螺纹部分，破坏内螺纹中的悬挂皮筋卡扣，使托盘体固定在炮孔的对应位置，将外螺纹杆旋出托盘体的内螺纹柱，抽出炮孔；

步骤 S9：重复步骤S4到步骤S8的过程，直到装药部分完成；

步骤S10：将孔口周围炮泥中填塞进炮孔，并剔除粒径较大的石子，直至地面。

进一步的，在步骤S6中，通过控制托盘体在炮孔内的固定位置，控制炮孔内不耦合度以及精确控制空气间隔长度。

进一步的，在步骤 S8中，旋转外螺纹杆进一步深入托盘体的内螺纹部分直至悬挂皮筋卡扣被破坏，使得托盘体中内束皮筋由紧绷状态转为松弛，托盘体中下倒刺由于内束皮筋的松弛和自身已有的弹性变形，在恢复原状的过程中，受到炮孔内壁的空间限制，不能完全恢复原状，使得下倒刺周边与炮孔内壁紧密接触并产生加大的压力，依靠下倒刺与炮孔内壁之间的摩擦力支撑住托盘体的承重。

本发明适用非煤矿山的炮孔不耦合聚能间隔装置的托盘体呈倒锥状，从而形成了聚能穴，一方面是托盘体下方的***起爆后，爆轰波向上传播的过程中，托盘体、倒刺与聚能穴形成的凹状反射，使爆轰波更集中地向炮孔孔壁传播，减小矿岩的大块率，增加***强度；另一方面，托盘体上方的***起爆后，根据聚能穴原理，聚能穴附近的能量被集中，而周围的***保持原有的威力，而集中的能量则正好用于破碎下方空气间隔部分的矿岩，减小该部分的矿岩的大块率，提高生产效率，增加经济效益。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：针对非煤矿山露天台阶、地下中深孔等多种采用不耦合装药的***设计中，炮孔不耦合装药的施工工艺复杂，对炮孔不耦合度的控制性差等问题，依靠本申请的外螺纹杆与底部托盘体的配合，利用外螺纹杆的刻度标识精确控制托盘体在炮孔内部具体固定位置，通过托盘体的固定控制炮孔装药的空气间隔长度，达到精确地控制炮孔内的不耦合度，使***应力在孔内的扩散更加均匀，降低矿岩的大块率，取得更好的***效果。通过堵塞与装药之间的托盘安装，增强炮孔的堵塞强度，防止冲天炮的产生，减少飞石，提高***安全系数。

附图说明：

下面结合附图对本发明专利进一步说明。

图1是炮孔内装***及安装本发明聚能间隔装置待引爆时的结构示意图；

图2是聚能间隔装置托盘体的主视图；

图3是聚能间隔装置托盘体的侧视图；

图4是聚能间隔装置托盘体的俯视图；

图5是聚能间隔装置外螺纹杆示意图；

图6是聚能间隔装置外螺纹杆与托盘体连接后示意图；

图中：Ⅰ-粒径不大于0.3cm的炮泥；Ⅱ-粉状或者袋装***；Ⅲ-空气间隔；

1-铜片；2-上倒刺；3-下倒刺；4-内螺纹柱；5-托盘体；61-悬挂；62-内束皮筋；7皮筋孔；8-导爆索孔；9悬挂皮筋卡扣；10-内束皮筋的卡扣；11-外螺纹杆；倒锥形盘体K；M-炮孔壁。

具体实施方式：

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

本发明适用非煤矿山的炮孔不耦合聚能间隔装置包括托盘体5和设在托盘体5外周用于卡住孔壁的上倒刺2和下倒刺3，所述托盘体5包括倒锥形盘体K和设在倒锥形盘体K上表面上具有内螺纹的内螺纹柱4，该倒锥形盘体可以是实体材质，也可以是空心的，倒锥形盘体K的***连接有铜片1，上倒刺2和下倒刺3连接在铜片1外周面上，所述内螺纹柱4的内壁设有一悬挂皮筋卡扣9，在倒锥形盘体上位于内螺纹柱4下方设有用于穿设皮筋的皮筋孔7，所述下倒刺上表面上设有用以内束皮筋的卡扣10，在各下倒刺表面的卡扣上穿设有内束皮筋61，所述内束皮筋的内束端穿过皮筋孔连接在悬挂皮筋卡扣9上，所述托盘体上还设有用于穿设导爆索的导爆索孔8。

本实施例中，为了设计合理，上述悬挂皮筋卡扣由两垂直薄铜片连接形成的拐形，口部朝上。

本实施例中，为了设计合理，上述内螺纹柱上螺接有外螺纹杆11，所述外螺纹杆表面自下而上设置有刻度，所述刻度以外螺纹杆最下端为零刻度线，以5cm为单位刻度，依次沿杆身轴向向上标刻。

本实施例中，为了设计合理，上述上倒刺和下倒刺均由两个长方形铜薄片连接形成尖锥形，两个长方形铜薄片的一短边固定连接在一起，相对的短边分开固定在托盘体外周上，所述卡扣由两垂直铜片连接形成的拐形，口部朝外。

本实施例中，为了设计合理，上述上倒刺与下倒刺圆周方向错开15°设置。

本实施例中，为了设计合理，上述内束皮筋62穿设在各下倒刺表面的卡扣上形成圆圈，以使各下倒刺内收产生预张力，内束皮筋的内束端受牵拉挂置于悬挂皮筋卡扣上，内束皮筋的内束段可以称为悬挂皮筋61。

本实施例中，在托盘体上距中心轴线1.5cm处设有皮筋孔7，所述皮筋孔用于贯穿悬挂皮筋，所述悬挂皮筋材质为橡胶，柔韧度大，不易拉断。

本实施例中，所述内螺纹柱内壁距柱顶往下2cm处设置悬挂皮筋卡扣9，所述悬挂皮筋卡扣为两垂直薄铜片组成，延展性强。

本实施例中，所述上倒刺材质为铜薄片，延展性强，刚度大，便于牢牢嵌入孔壁。

本实施例中，所述内束皮筋卡扣位于下倒刺中心偏上1cm，所述内束皮筋卡扣为两垂直薄铜片组成，所述内束皮筋材质为橡胶，柔韧度大，不易拉断。

本实施例中，所述所述导爆索孔8用于贯穿各段***导爆索，各间隔处导爆索孔朝向一致，便于工人***装药及间隔工作。

本发明使用不耦合聚能间隔装置在非煤矿山炮孔中的结构，包括在非煤矿山中钻设的炮孔（炮孔形成炮孔壁M），所述炮孔内自孔底至孔口间隔设有若干个不耦合聚能间隔装置，所述不耦合聚能间隔装置包括托盘体5和设在托盘体5外周用于卡住孔壁的上倒刺2和下倒刺3，所述托盘体5包括倒锥形盘体K和设在倒锥形盘体K上表面上具有内螺纹的内螺纹柱4，该倒锥形盘体可以是实体材质，也可以是空心的，倒锥形盘体K的***连接有铜片1，上倒刺2和下倒刺3连接在铜片1外周面上，所述内螺纹柱4的内壁设有一悬挂皮筋卡扣9，在倒锥形盘体上位于内螺纹柱4下方设有用于穿设皮筋的皮筋孔7，所述下倒刺上表面上设有用以内束皮筋的卡扣10，在各下倒刺表面的卡扣上穿设有内束皮筋61，所述内束皮筋的内束端穿过皮筋孔连接在悬挂皮筋卡扣9上，所述托盘体上还设有用于穿设导爆索的导爆索孔8；在炮孔内相邻不耦合聚能间隔装置之间填充部分粉状***或者袋装***Ⅱ并留出空气间隔Ⅲ，即在相邻不耦合聚能间隔装置之间空间并未完全填充满***。

本发明适用非煤矿山的炮孔不耦合聚能间隔装置具有以下几个优点：

1、中部倒锥形盘体锥口朝下形成聚能穴，聚能穴能很好的将各段药卷的***能量聚集，再往下导，能很好的解决炮孔底部及间隔部分的岩石大块率高及块度不均匀等问题。2、与内螺纹柱配套的外螺纹杆上标刻有刻度，能较精准的确定炮孔堵塞长度，使***效果达到最佳。3、现行的空气间隔器大都采用充气使聚氯乙烯塑料袋膨胀方式实现空气间隔作用，常常易出现袋体破损等情况，利用率比较低，本发明从间隔器结构出发，无此问题发生，利用率高。4、本发明应用于间隔堵塞料与药卷时，借助上倒刺结构能达到一定程度上的堵塞效果。

本发明适用非煤矿山的炮孔不耦合聚能间隔装置的使用方法，包括以下步骤：

步骤 S1：根据***设计方案，在指定位置利用钻孔设备，凿出一定倾角与深度的炮孔；

步骤 S2：装药前，复检各个炮孔的深度和倾角以及孔内是否有水；

步骤 S3：确定炮孔内的不耦合度，确定各段装药长度以及空气间隔长度；

步骤 S4：粉状***或者袋装***装药时，装药达装药长度的四分之一时，放入导爆索或者起爆药包后，完成后四分之三的装药，要求装药过程中适当对装药长度进行检测；

步骤 S5：通过聚能间隔装置中的外螺纹杆旋进托盘体中的内螺纹柱，使两者连接在一起；

步骤 S6：通过外螺纹杆上刻度标识与炮孔孔口的相对位置，确定托盘体中导爆索孔口的周向位置，并将起爆药包的导爆管***或者导爆索穿过导爆索孔；

步骤 S7：根据设计的空气间隔长度，利用外螺纹杆上刻度标识，将与外螺纹杆连接的托盘体缓慢下推放至准确位置；

步骤 S8：借助装置中的上倒刺与炮孔内壁的摩擦力，旋转外螺纹杆进一步深入托盘体的内螺纹部分，破坏内螺纹中的悬挂皮筋卡扣，使托盘体固定在炮孔的对应位置，将外螺纹杆旋出托盘体的内螺纹柱，抽出炮孔；

步骤 S9：重复步骤S4到步骤S8的过程，直到装药部分完成；

步骤S10：将孔口周围炮泥中填塞进炮孔，并剔除粒径较大的石子，直至地面。

进一步的，在步骤S6中，通过控制托盘体在炮孔内的固定位置，控制炮孔内不耦合度以及精确控制空气间隔长度。

在本实施例中，在步骤 S4中，聚能间隔装置中的外螺纹杆旋进托盘体中的内螺纹柱的长度为5-7mm；

进一步的，在步骤 S8中，旋转外螺纹杆进一步深入托盘体的内螺纹部分直至悬挂皮筋卡扣被破坏，使得托盘体中内束皮筋由紧绷状态转为松弛，托盘体中下倒刺由于内束皮筋的松弛和自身已有的弹性变形，在恢复原状的过程中，受到炮孔内壁的空间限制，不能完全恢复原状，使得下倒刺周边与炮孔内壁紧密接触并产生加大的压力，依靠下倒刺与炮孔内壁之间的摩擦力支撑住托盘体的承重。

本发明适用非煤矿山的炮孔不耦合聚能间隔装置的托盘体呈倒锥状，从而形成了聚能穴，一方面是托盘体下方的***起爆后，爆轰波向上传播的过程中，托盘体、倒刺与聚能穴形成的凹状反射，使爆轰波更集中地向炮孔孔壁传播，减小矿岩的大块率，增加***强度；另一方面，托盘体上方的***起爆后，根据聚能穴原理，聚能穴附近的能量被集中，而周围的***保持原有的威力，而集中的能量则正好用于破碎下方空气间隔部分的矿岩，减小该部分的矿岩的大块率，提高生产效率，增加经济效益。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：针对非煤矿山露天台阶、地下中深孔等多种采用不耦合装药的***设计中，炮孔不耦合装药的施工工艺复杂，对炮孔不耦合度的控制性差等问题，依靠本申请的外螺纹杆与底部托盘体的配合，利用外螺纹杆的刻度标识精确控制托盘体在炮孔内部具体固定位置，通过托盘体的固定控制炮孔装药的空气间隔长度，达到精确地控制炮孔内的不耦合度，使***应力在孔内的扩散更加均匀，降低矿岩的大块率，取得更好的***效果。通过堵塞与装药之间的托盘安装，增强炮孔的堵塞强度，防止冲天炮的产生，减少飞石，提高***安全系数。

上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种适用非煤矿山的炮孔不耦合聚能间隔装置，其特征在于：包括托盘体和设在托盘体外周用于卡住孔壁的上倒刺和下倒刺，所述托盘体包括倒锥形盘体和设在倒锥形盘体上表面上具有内螺纹的内螺纹柱，倒锥形盘体的***连接有铜片，上倒刺和下倒刺连接在铜片外周面上，所述内螺纹柱的内壁设有一悬挂皮筋卡扣，在倒锥形盘体上位于内螺纹柱下方设有用于穿设皮筋的皮筋孔，所述下倒刺上表面上设有用以内束皮筋的卡扣，在各下倒刺表面的卡扣上穿设有内束皮筋，所述内束皮筋的内束端穿过皮筋孔连接在悬挂皮筋卡扣上，所述托盘体上还设有用于穿设导爆索的导爆索孔。

2.根据权利要求1所述的一种适用非煤矿山的炮孔不耦合聚能间隔装置，其特征在于：所述悬挂皮筋卡扣由两垂直薄铜片连接形成的拐形，口部朝上。

3.根据权利要求1所述的一种适用非煤矿山的炮孔不耦合聚能间隔装置，其特征在于：所述内螺纹柱上螺接有外螺纹杆，所述外螺纹杆表面自下而上设置有刻度，所述刻度以外螺纹杆最下端为零刻度线，以5cm为单位刻度，依次沿杆身轴向向上标刻。

4.根据权利要求1所述的一种适用非煤矿山的炮孔不耦合聚能间隔装置，其特征在于：所述上倒刺和下倒刺均由两个长方形铜薄片连接形成尖锥形，两个长方形铜薄片的一短边固定连接在一起，相对的短边分开固定在托盘体外周上，所述卡扣由两垂直铜片连接形成的拐形，口部朝外。

5.根据权利要求1所述的一种适用非煤矿山的炮孔不耦合聚能间隔装置，其特征在于：所述上倒刺与下倒刺圆周方向错开15°设置。

6.根据权利要求1所述的一种适用非煤矿山的炮孔不耦合聚能间隔装置，其特征在于：所述内束皮筋穿设在各下倒刺表面的卡扣上形成圆圈，以使各下倒刺内收产生预张力，内束皮筋的内束端受牵拉挂置于悬挂皮筋卡扣上。

7.一种如权利要求1所述适用非煤矿山的炮孔不耦合聚能间隔装置的使用方法，其特征在于：

包括以下步骤：

步骤 S1：根据***设计方案，在指定位置利用钻孔设备，凿出一定倾角与深度的炮孔；

步骤 S2：装药前，复检各个炮孔的深度和倾角以及孔内是否有水；

步骤 S3：确定炮孔内的不耦合度，确定各段装药长度以及空气间隔长度；

步骤 S4：粉状***或者袋装***装药时，装药达装药长度的四分之一时，放入导爆索或者起爆药包后，完成后四分之三的装药，要求装药过程中适当对装药长度进行检测；

步骤 S5：通过聚能间隔装置中的外螺纹杆旋进托盘体中的内螺纹柱，使两者连接在一起；

步骤 S6：通过外螺纹杆上刻度标识与炮孔孔口的相对位置，确定托盘体中导爆索孔口的周向位置，并将起爆药包的导爆管***或者导爆索穿过导爆索孔；

步骤 S7：根据设计的空气间隔长度，利用外螺纹杆上刻度标识，将与外螺纹杆连接的托盘体缓慢下推放至准确位置；

步骤 S8：借助装置中的上倒刺与炮孔内壁的摩擦力，旋转外螺纹杆进一步深入托盘体的内螺纹部分，破坏内螺纹中的悬挂皮筋卡扣，使托盘体固定在炮孔的对应位置，将外螺纹杆旋出托盘体的内螺纹柱，抽出炮孔；

步骤 S9：重复步骤S4到步骤S8的过程，直到装药部分完成；

步骤S10：将孔口周围炮泥中填塞进炮孔，并剔除粒径较大的石子，直至地面。

8.根据权利要求7所述一种适用非煤矿山的炮孔不耦合聚能间隔装置的使用方法，其特征在于：在步骤S6中，通过控制托盘体在炮孔内的固定位置，控制炮孔内不耦合度以及精确控制空气间隔长度。

9.根据权利要求7所述一种适用非煤矿山的炮孔不耦合聚能间隔装置的使用方法，其特征在于：在步骤 S8中，旋转外螺纹杆进一步深入托盘体的内螺纹部分直至悬挂皮筋卡扣被破坏，使得托盘体中内束皮筋由紧绷状态转为松弛，托盘体中下倒刺由于内束皮筋的松弛和自身已有的弹性变形，在恢复原状的过程中，受到炮孔内壁的空间限制，不能完全恢复原状，使得下倒刺周边与炮孔内壁紧密接触并产生加大的压力，依靠下倒刺与炮孔内壁之间的摩擦力支撑住托盘体的承重。

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