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一种双腔自动切换岩石爆破致裂杆及其工作方法

申请号 CN202311679296.X 申请日 2023-12-08 公开(公告)号 CN117685841A 公开(公告)日 2024-03-12
申请人 青岛宏磊安爆工程机械设备有限公司; 发明人 杜辉; 曹斌; 朱泽宏; 钟涛; 丁悦香;
摘要 本 发明 公开一种双腔自动切换 岩石 爆破致裂杆及其工作方法,属于岩石爆破技术领域。该岩石爆破致裂杆包括高压进气管、高压爆破管、连接套和封孔器,在高压进气管的进气端 侧壁 上设置有进气孔;封孔器的封孔管套在高压进气管的外侧,在封孔管和高压进气管之间形成有环形注气密封腔;所述连接套包括上连接套和下连接套,上连接套与高压进气管的进气端滑动连接,在上连接套的侧壁上设置有环形调节腔,在环形调节腔的内部设置有相适配的环形滑动 块 ;在上连接套的侧壁径向设置有导通孔;高压进气管的出气端通过下连接套与高压爆破管连接,在高压爆破管上设置有泄放孔。本发明可自动切换气路,确保了岩石爆破致裂杆爆破的安全性。
权利要求

1.一种双腔自动切换岩石爆破致裂杆,其特征在于:包括高压进气管、高压爆破管、连接套和封孔器,在高压进气管的进气端设置有封堵头,在高压进气管的进气端侧壁上设置有进气孔,进气孔连通高压进气管内部的进气腔室;
所述封孔器包括封孔管,封孔管套在高压进气管的外侧,在封孔管和高压进气管之间形成有环形注气密封腔,封孔管是由弹性材料加工制成的;
所述连接套包括上连接套和下连接套,上连接套与高压进气管的进气端滑动连接,在上连接套的侧壁上设置有环形调节腔,环形调节腔与上连接套内部的注气腔室相连通;在环形调节腔的内部设置有相适配的环形滑动,环形调节腔和环形滑动块的轴向截面均呈梯形,环形滑动块的一端通过弹簧与上连接套连接;
注气腔室通过环形调节腔与环形注气密封腔相连通,当弹簧处于初始位置时,环形滑动块完全填充于环形调节腔中,注气腔室与环形注气密封腔之间通过环形滑动块相阻隔;
当环形滑动块受气体压推动逐渐脱离环形调节腔时,注气腔室与环形注气密封腔相连通,通过注气腔室向环形注气密封腔中注入气体;当环形注气密封腔中的气体压力与注气腔室相同时,弹簧回复至初始位置,环形滑动块再次完全填充于环形调节腔中;
在上连接套的侧壁径向设置有导通孔,当随着环形注气密封腔中不断注入气体,且弹性材料膨胀后,导通孔处于正对进气孔的位置,与进气孔相连通,注气腔室通过导通孔、进气孔与高压进气管内部的进气腔室连通;
高压进气管的出气端通过下连接套与高压爆破管的进气端连接,在高压爆破管的内部设置有高压气室,在高压爆破管的出气端设置有泄放孔。
2.根据权利要求1所述的一种双腔自动切换岩石爆破致裂杆,其特征在于:在封孔管的两端设置有连接端头,连接端头接近封孔管的一侧设置有环形插槽;封孔管包括管体,在管体的两端端面处设置有环形插头,环形插头与管体为一体式结构,环形插头插入环形插槽中;连接端头的另一端与连接套螺纹连接;在连接端头远离封孔管的一侧设置有插孔,上连接套或下连接套的一端部螺旋拧入插孔中。
3.根据权利要求2所述的一种双腔自动切换岩石爆破致裂杆,其特征在于:所述上连接套的内部在对应封堵头的位置处设置有扩容腔室,扩容腔室连通环形调节腔;上连接套的另一端设置有用于与高压气管相连接的外螺纹;所述下连接套的另一端与高压爆破管螺纹连接
4.根据权利要求1所述的一种双腔自动切换岩石爆破致裂杆,其特征在于:所述进气孔设置多个,且沿高压进气管的进气端侧壁周圈间隔布置。
5.如权利要求1‑4中任一所述的一种双腔自动切换岩石爆破致裂杆的工作方法,其特征在于步骤如下:
(1)当需要进行岩石爆破时,先将双腔自动切换岩石爆破致裂杆插入岩石钻孔中,并且双腔自动切换岩石爆破致裂杆通过高压气管与储气瓶连通,在高压气管上设置有控制
(2)爆破时,打开控制阀门,高压气体先经高压进气管的进气腔室、注气腔室到达环形调节腔,给环形滑动块的一端面施加压力;在高压气体的压力作用下,环形滑动块从环形调节腔中部分脱离,此时则在环形滑动块的侧壁与环形调节腔的内壁之间形成连通缝隙,高压气体经连通缝隙进入环形注气密封腔;
(3)当环形注气密封腔中不断注入高压气体后,封孔管膨胀,并与岩石钻孔的内壁紧密接触
(4)随着环形注气密封腔内的高压气体不断增多,其内部的压力逐渐与注气压力平衡,此时环形滑动块再次完全返回至环形调节腔内,使环形注气密封腔保持密闭;
(5)在封孔管膨胀过程中,封孔管通过下连接套拉动高压进气管向前窜动,在封孔管膨胀到一定程度后,高压进气管向前移动至相应位置,在该位置时,进气孔恰好正对导通孔,此时注气腔室通过导通孔、进气孔与高压进气管内部的进气腔室连通,高压气体切换进入高压进气管的进气腔室,并经高压爆破管的高压气室,最后通过泄放孔排出气体,完成爆破。

说明书全文

一种双腔自动切换岩石爆破致裂杆及其工作方法

技术领域

[0001] 本发明涉及岩石爆破技术领域,具体地说是涉及一种双腔自动切换岩石爆破致裂杆,以及该岩石爆破致裂杆的工作方法。

背景技术

[0002] 矿山开采及工程施工时都需要频繁进行岩石爆破。目前,采用高压气体爆破致使岩石开裂的方式因比炸药更安全,易采购等优势而越来越得以推广使用。但采用高压气体爆破时,也会存在“飞杆”现象,即爆破的瞬间压致使爆破致裂杆从爆破孔中飞出,从而影响使用安全性。
[0003] 申请号为202120693500.3的中国发明专利公开一种高低压双腔气体岩石爆破致裂杆,其通过在低压气腔中注入低压气体,以使弹性密封材料膨胀,从而贴紧岩石壁面,阻止致裂杆在爆破过程中飞出岩孔。该专利虽可解决“飞杆”的问题,但需要分别向低压气腔中注入低压气体,以使弹性密封材料膨胀,以及向高压气腔中注入高压气体,以进行爆破。而且必须人为判断低压气腔中注入的低压气体达到预定压力值时,再启动注入高压气体,操作比较繁琐,智能化程度有待于进一步提升。

发明内容

[0004] 基于上述技术问题,本发明提出一种双腔自动切换岩石爆破致裂杆,以及该岩石爆破致裂杆的工作方法。
[0005] 本发明所采用的技术解决方案是:
[0006] 一种双腔自动切换岩石爆破致裂杆,包括高压进气管、高压爆破管、连接套和封孔器,在高压进气管的进气端设置有封堵头,在高压进气管的进气端侧壁上设置有进气孔,进气孔连通高压进气管内部的进气腔室;
[0007] 所述封孔器包括封孔管,封孔管套在高压进气管的外侧,在封孔管和高压进气管之间形成有环形注气密封腔,封孔管是由弹性材料加工制成的;
[0008] 所述连接套包括上连接套和下连接套,上连接套与高压进气管的进气端滑动连接,在上连接套的侧壁上设置有环形调节腔,环形调节腔与上连接套内部的注气腔室相连通;在环形调节腔的内部设置有相适配的环形滑动,环形调节腔和环形滑动块的轴向截面均呈梯形,环形滑动块的一端通过弹簧与上连接套连接;
[0009] 注气腔室通过环形调节腔与环形注气密封腔相连通,当弹簧处于初始位置时,环形滑动块完全填充于环形调节腔中,注气腔室与环形注气密封腔之间通过环形滑动块相阻隔;当环形滑动块受气体压力推动逐渐脱离环形调节腔时,注气腔室与环形注气密封腔相连通,通过注气腔室向环形注气密封腔中注入气体;当环形注气密封腔中的气体压力与注气腔室相同时,弹簧回复至初始位置,环形滑动块再次完全填充于环形调节腔中;
[0010] 在上连接套的侧壁径向设置有导通孔,当随着环形注气密封腔中不断注入气体,且弹性材料膨胀后,导通孔处于正对进气孔的位置,与进气孔相连通,注气腔室通过导通孔、进气孔与高压进气管内部的进气腔室连通;
[0011] 高压进气管的出气端通过下连接套与高压爆破管的进气端连接,在高压爆破管的内部设置有高压气室,在高压爆破管的出气端设置有泄放孔。
[0012] 优选的,在封孔管的两端设置有连接端头,连接端头接近封孔管的一侧设置有环形插槽;封孔管包括管体,在管体的两端端面处设置有环形插头,环形插头与管体为一体式结构,环形插头插入环形插槽中;连接端头的另一端与连接套螺纹连接;在连接端头远离封孔管的一侧设置有插孔,上连接套或下连接套的一端部螺旋拧入插孔中。
[0013] 优选的,所述上连接套的内部在对应封堵头的位置处设置有扩容腔室,扩容腔室连通环形调节腔;上连接套的另一端设置有用于与高压气管相连接的外螺纹;所述下连接套的另一端与高压爆破管螺纹连接
[0014] 优选的,所述进气孔设置多个,且沿高压进气管的进气端侧壁周圈间隔布置。
[0015] 本发明还提供一种双腔自动切换岩石爆破致裂杆的工作方法,步骤如下:
[0016] (1)当需要进行岩石爆破时,先将双腔自动切换岩石爆破致裂杆插入岩石钻孔中,并且双腔自动切换岩石爆破致裂杆通过高压气管与储气瓶连通,在高压气管上设置有控制
[0017] (2)爆破时,打开控制阀门,高压气体先经高压进气管的进气腔室、注气腔室到达环形调节腔,给环形滑动块的一端面施加压力;在高压气体的压力作用下,环形滑动块从环形调节腔中部分脱离,此时则在环形滑动块的侧壁与环形调节腔的内壁之间形成连通缝隙,高压气体经连通缝隙进入环形注气密封腔;
[0018] (3)当环形注气密封腔中不断注入高压气体后,封孔管膨胀,并与岩石钻孔的内壁紧密接触
[0019] (4)随着环形注气密封腔内的高压气体不断增多,其内部的压力逐渐与注气压力平衡,此时环形滑动块再次完全返回至环形调节腔内,使环形注气密封腔保持密闭;
[0020] (5)在封孔管膨胀过程中,封孔管通过下连接套拉动高压进气管向前窜动,在封孔管膨胀到一定程度后,高压进气管向前移动至相应位置,在该位置时,进气孔恰好正对导通孔,此时注气腔室通过导通孔、进气孔与高压进气管内部的进气腔室连通,高压气体切换进入高压进气管的进气腔室,并经高压爆破管的高压气室,最后通过泄放孔排出气体,完成爆破。
[0021] 本发明的有益技术效果是:
[0022] 本发明可通过注入高压气体实现封孔管膨胀密封,以及高压爆破管爆破的顺序动作,并且能够在封孔管膨胀密封完成后自动切换气路,进行高压爆破管注气爆破,操作简单方便,智能化程度高,而且确保了岩石爆破致裂杆爆破的安全性。附图说明
[0023] 下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步说明:
[0024] 图1为本发明的结构原理示意图,图中示出注气密封状态;
[0025] 图2为图1的A部放大示意图;
[0026] 图3为图1的B部放大示意图;
[0027] 图4为本发明的结构原理示意图,图中示出注气爆破状态;
[0028] 图5为图4的C部放大示意图。
[0029] 图中:1‑高压进气管,2‑高压爆破管,3‑封孔器,4‑封堵头,5‑进气孔,6‑上连接套,7‑下连接套,8‑环形调节腔,9‑环形滑动块,10‑弹簧,11‑泄放孔,12‑连接端头;
[0030] 101‑进气腔室,201‑高压气室,202‑锥形管,301‑封孔管,3011‑管体,3012‑环形插头,302‑环形注气密封腔,601‑注气腔室,602‑导通孔,603‑扩容腔室,604‑外螺纹,1201‑环形插槽。

具体实施方式

[0031] 结合附图,一种双腔自动切换岩石爆破致裂杆,包括高压进气管1、高压爆破管2、连接套和封孔器3。在高压进气管1的进气端设置有封堵头4,在高压进气管1的进气端侧壁上设置有进气孔5,进气孔5连通高压进气管1内部的进气腔室101。所述封孔器3包括封孔管301,封孔管301套在高压进气管1的外侧,在封孔管301和高压进气管1之间形成有环形注气密封腔302,封孔管301是由弹性材料加工制成的。所述连接套包括上连接套6和下连接套7,上连接套6与高压进气管1的进气端滑动连接,在上连接套6的侧壁上设置有环形调节腔8,环形调节腔8与上连接套6内部的注气腔室601相连通。在环形调节腔8的内部设置有相适配的环形滑动块9,环形调节腔8和环形滑动块9的轴向截面均呈梯形,环形滑动块9的一端通过弹簧10与上连接套6连接。注气腔室601通过环形调节腔8与环形注气密封腔302相连通,当弹簧10处于初始位置时,环形滑动块9完全填充于环形调节腔8中,注气腔室601与环形注气密封腔302之间通过环形滑动块9相阻隔。当环形滑动块9受气体压力推动逐渐脱离环形调节腔8时,注气腔室601与环形注气密封腔302相连通,通过注气腔室601向环形注气密封腔302中注入气体。当环形注气密封腔302中的气体压力与注气腔室相同时,弹簧10回复至初始位置,环形滑动块9再次完全填充于环形调节腔8中。
[0032] 在上连接套6的侧壁径向设置有导通孔602,当随着环形注气密封腔302中不断注入气体,且弹性材料膨胀到位后,导通孔602处于正对进气孔5的位置,与进气孔5相连通,注气腔室601通过导通孔602、进气孔5与高压进气管1内部的进气腔室101连通。高压进气管1的出气端通过下连接套7与高压爆破管2的进气端连接,在高压爆破管2的内部设置有高压气室201,在高压爆破管2的出气端设置有泄放孔11。
[0033] 本发明可通过注入高压气体实现封孔管膨胀密封,以及高压爆破管爆破的顺序动作,并且能够在封孔管膨胀密封完成后自动切换气路,进行高压爆破管注气爆破,操作简单方便,智能化程度高,而且确保了岩石爆破致裂杆爆破的安全性。
[0034] 作为对本发明的进一步设计,在封孔管301的两端设置有连接端头12,连接端头12接近封孔管的一侧设置有环形插槽1201。封孔管301包括管体3011,在管体3011的两端端面处设置有环形插头3012,环形插头3012与管体3011为一体式结构,环形插头3012插入环形插槽1201中。连接端头12的另一端与连接套如上连接套6或下连接套7螺纹连接。在连接端头12远离封孔管的一侧设置有插孔,上连接套6或下连接套7的一端部螺旋拧入插孔中。
[0035] 更进一步的,所述上连接套6的内部在对应封堵头的位置处设置有扩容腔室603,扩容腔室603连通环形调节腔8。上连接套6的另一端设置有用于与高压气管相连接的外螺纹604。所述下连接套7的另一端与高压爆破管2螺纹连接。
[0036] 本发明通过连接端头12等的设置,方便了高压进气管1、高压爆破管2、封孔器3、上连接套6和下连接套7等相互间的顺序连接组装,结构设计合理,安装拆卸方便。上述连接端头12也套在高压进气管1的外侧,在连接端头12和高压进气管1之间也形成有缝隙,以与环形注气密封腔302相连通。环形注气密封腔302的一端通过下连接套7封堵密封,另一端连通环形注气密封腔302。
[0037] 上述进气孔5设置多个,且沿高压进气管1的进气端侧壁周圈间隔布置。
[0038] 上述高压爆破管2的尾端设置有锥形管202,所述泄放孔11布置在锥形管202的径向侧壁上,泄放孔11与高压爆破管2内部设置的高压气室201相连通。
[0039] 如上所述一种双腔自动切换岩石爆破致裂杆的工作方法,包括以下步骤:
[0040] (1)当需要进行岩石爆破时,先将本发明双腔自动切换岩石爆破致裂杆插入岩石钻孔中,并且致裂杆通过高压气管与储气瓶连通,在高压气管上设置有控制阀门。
[0041] (2)爆破时,打开控制阀门,高压气体先经高压进气管1的进气腔室101、注气腔室601到达环形调节腔8,给环形滑动块9的一端面施加压力。在高压气体的压力作用下,环形滑动块9从环形调节腔8中部分脱离,此时则在环形滑动块9的侧壁与环形调节腔8的内壁之间形成连通缝隙,高压气体经连通缝隙进入环形注气密封腔302。
[0042] (3)当环形注气密封腔302中不断注入高压气体后,由弹性材料加工而成的封孔管301膨胀,并与岩石钻孔的内壁紧密接触,以防止爆破时出现“飞杆”现象。
[0043] (4)而且随着环形注气密封腔8内的高压气体不断增多,其内部的压力逐渐与注气压力平衡,此时环形滑动块9再次完全返回至环形调节腔8内,使环形注气密封腔302保持密闭。
[0044] (5)在封孔管301膨胀过程中,封孔管301通过下连接套7等拉动高压进气管1向前窜动,在封孔管301膨胀到一定程度后,高压进气管1向前移动至相应位置,在该位置时,进气孔5恰好正对导通孔602,此时注气腔室601通过导通孔602、进气孔5与高压进气管1内部的进气腔室101连通,高压气体切换进入高压进气管1的进气腔室101,并经高压爆破管2的高压气室201,最后通过泄放孔11排出气体,完成爆破。
[0045] 上述方式中未述及的部分采取或借鉴已有技术即可实现。
[0046] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
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