一种裂隙发育区及含水炮孔的装药装置及爆破方法

技术领域

本发明涉及矿山爆破的技术领域，特别是涉及一种裂隙发育区及含水炮孔的装药装置及爆破方法。

背景技术

露天矿山开采作业时，往往存在同一台阶节理、裂隙发育、溶洞等特殊地质状况，此特殊地质条件下由于能量在空隙中的散失，极易改变爆破抵抗线，同时在装药过程中，混装乳化炸药极易沿岩石裂隙泄漏，现场操作时装药量难以达到设计要求，过度装药会导致炸药单耗大大升高，岩石过粉碎，反之，装药量少于设计要求，则会导致大块、根底的出现，因钻孔中难以估计每个孔的裂隙体积，装药量很难达到设计要求，给现场造成了巨大的施工难题。

凹陷露天矿或节理、裂隙发育区极易出现炮孔含水现象，此类炮孔如不做处理，只能进行乳化炸药装药爆破，而乳化炸药水孔装药存在诸多问题，如水孔装药不连续，在爆破后容易出现根底、大块、冲孔以及爆堆不规整等问题，二次挖装运导致成本进一步提高，并且在爆破前水孔难以维护，容易塌孔，这也在另一方面导致成本的提升。此外，亦有先排水再装药的方法，但存在孔内排水困难，难以排尽、积水恢复快的缺点，但很少采用。

目前尚没有行之有效的方法来提高水孔爆破效果、降低爆破成本，是含水爆破面临的主要问题。因此，急需进行裂隙发育区及含水炮孔的装药结构研究，以降低施工成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种裂隙发育区及含水炮孔的装药装置及爆破方法，以解决上述现有技术存在的问题，使水孔爆破效果提高、爆破成本降低，同时保证施工质量。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供了一种裂隙发育区及含水炮孔的装药装置，包括注水管、套筒、超强吸水剂和矿用装药袋，所述套筒为两端开口的套管，所述矿用装药袋活动套设于所述套筒内，所述套筒活动插接于炮孔内，所述注水管的一端设置于所述套筒与所述炮孔之间的间隙中、另一端连通水源，所述套筒与所述炮孔之间的间隙内填充有所述超强吸水剂，所述矿用装药袋内填充有炸药。

优选的，所述套筒为PVC套管，所述套筒的长度大于所述炮孔的深度。

优选的，所述套筒与所述炮孔共轴线设置，所述注水管的一端位于所述炮孔的底部。

优选的，所述矿用装药袋的一端与所述套筒的底部平齐、另一端伸出所述套筒的外端。

优选的，所述套筒的直径大于常用标准装药直径2cm。

优选的，所述矿用装药袋的直径小于常用标准装药直径2cm。

优选的，所述矿用装药袋的底部设置有锥形聚能穴，所述锥形聚能穴为金属材质。

本发明还涉及一种裂隙发育区及含水炮孔的装药装置的爆破方法，基于上述的裂隙发育区及含水炮孔的装药装置，包括如下工序：

对于节理裂隙发育炮孔工况下，炮孔内不含水，先将套筒插入炮孔底层，并保障套筒位于所述炮孔的中央、所述套筒高于所述炮孔的上口，将注水管的一端插入所述炮孔与所述套筒的间隙的底部、另一端接入水源，在所述注水管注水的过程中，缓慢在注水区加入超强吸水剂使之形成凝胶，直至水面低于所述炮孔的上口0-2cm结束；

将所述矿用装药袋通过所述套筒的管口下放至所述炮孔的孔底，将一发电子雷管下放至所述炮孔的底部，雷管脚线沿所述炮孔的孔口引出，随后向装药袋内装入粉状的炸药，待装药结束后将所述矿用装药袋的口部扎紧封口，并塞入所述炮孔内，完成装药的所述矿用装药袋形成装药段，再将所述套筒缓慢抽出所述炮孔，所述套筒抽出后，所述炮孔的孔口设计堵塞段形成空区，凝胶状的所述超强吸水剂自然塌落并堵塞所述炮孔的孔口设计堵塞段，形成水封堵塞状态，单个炮孔施工完毕；待各个所述炮孔全部装药结束后，连接起爆网路，进行爆破警戒和起爆。

优选的，对于凝胶状的超强吸水剂自然塌落后的长度不足堵塞设定长度的工况，使用钻屑或者注入适量的水和超强吸水剂再次进行堵塞，实现堵塞段全长水封堵塞。

优选的，对于含水炮孔的工况，操作流程与所述节理裂隙发育炮孔工况不同的是，所述炮孔的钻孔结束时，需要及时将所述套筒安装完毕，避免所述炮孔内渗水后使得所述套筒安装后残留水过多；涌水量较小的所述炮孔需要进行炮孔注水工序，而在注水前需加入适量超强吸水剂。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明将超强吸水剂应用到节理、裂隙发育区及含水炮孔中，结合套筒、矿用装药袋进行装药爆破，在节理、裂隙发育炮孔运用超强吸水剂与炮孔内的注入水结合，可以实现裂隙炮孔的封堵，达到防止炸药流失及炸药能量泄露的目的；在含水炮孔中加入超强吸水剂，将炮孔内的水变成凝胶状态，结合矿用装药袋及套筒，可达到含水炮孔装入粉状炸药爆破的目的，大大降低炸药单耗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明裂隙发育区及含水炮孔的装药装置的结构示意图；

其中：1-炮孔，2-套筒，3-矿用装药袋，4-注水管，5-超强吸水剂，6-锥形聚能穴，7-装药段。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种裂隙发育区及含水炮孔的装药装置及爆破方法，以解决现有技术存在的问题，使水孔爆破效果提高、爆破成本降低，同时保证施工质量。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示：本实施例提供了一种裂隙发育区及含水炮孔的装药装置，包括注水管4、套筒2、超强吸水剂5和矿用装药袋3，套筒2为两端开口的套筒2，矿用装药袋3活动套设于套筒2内，套筒2活动插接于炮孔1内，注水管4的一端设置于套筒2与炮孔1之间的间隙中、另一端连通水源，套筒2与炮孔1之间的间隙内填充有超强吸水剂5，矿用装药袋3内填充有炸药。

具体的，本实施例中套筒2为PVC套管，套筒2的长度大于炮孔1的深度。套筒2与炮孔1共轴线设置，可保证后期装药均匀性，注水管4的一端位于炮孔1的底部，便于注水，避免溢洒。

矿用装药袋3的一端与套筒2的底部平齐、另一端伸出套筒2的外端10cm左右，以便于装药结束后，对装药带进行封口。套筒2的直径大于常用标准装药直径2cm。其中，矿用装药袋3为经过改进后的定制装药袋，矿用装药袋3的直径小于常用标准装药直径2cm。矿用装药袋3的底部设置有锥形聚能穴6，锥形聚能穴6为金属材质，具有一定的配重，因此可以保证装药袋顺利下放至炮孔1底部，锥形聚能穴6还可极大程度减小爆破根底。

本实施例利用PVC套管、特质装药袋等装置及超强吸水剂5吸附液态水变成固态水凝胶的属性，实现了对于节理、裂隙发育炮孔1进行炮孔1表面裂隙封堵、孔内水耦合装药、柔性堵塞、水炮孔1呈装不防水炸药、水炮孔1维护防塌孔的技术要求，实现了通过单一耗材和技术手段同时提高节理裂隙发育炮孔1及水炮孔1爆破效果、降低爆破成本的目的。对于节理裂隙发育的不含水炮孔，注入少量水后，通过特定的手段使水分布在炮孔1壁周围，并与超强吸水剂5混合，使其形成吸水剂凝胶，且该超强吸水剂5凝胶具有一定的粘性，附着在炮孔1内壁，可实现对节理裂隙的完全封堵，依此解决浆状乳化炸药沿炮孔1内节理裂隙流失，爆破能量通过节理裂隙耗散的目的，极大程度提高了爆破效果、降低了爆破设计及现场施工难度。对于含水炮孔，本发明运用超强吸水剂5及相关配套装置完成了水与炸药的隔离，使水炮孔1可以呈装粉状不防水炸药进行爆破，极大降低了炸药单耗，且相比于传统的矿用装药袋3装药爆破，本实施例可避免因粉状炸药密度较低于水的密度，使得炸药上浮的问题，同时解决水压作用下装药带变形，影响现场施工操作的问题，对于水孔维护难度大，易塌孔的问题，本发明同样可以良好解决。

本实施例还涉及一种裂隙发育区及含水炮孔的装药装置的爆破方法，基于上述的裂隙发育区及含水炮孔的装药装置，包括如下工序：

对于节理裂隙发育炮孔工况下，炮孔1内不含水，先将套筒2插入炮孔1底层，并保障套筒2位于炮孔1的中央、套筒2高于炮孔1的上口，将注水管4的一端插入炮孔1与套筒2的间隙的底部、另一端接入水源(本实施例中是泵入水)，在注水管4注水的过程中，缓慢在注水区加入超强吸水剂5使之形成凝胶，直至水面低于炮孔1的上口0-2cm结束

将矿用装药袋3通过套筒2的管口下放至炮孔1的孔底，将一发电子雷管下放至炮孔1底部，雷管脚线沿炮孔1孔口引出，随后向装药袋内装入粉状的炸药，待装药结束后将矿用装药袋3的口部扎紧封口，并塞入炮孔1内，完成装药的矿用装药袋3形成装药段7，再将套筒2缓慢抽出炮孔1，套筒2抽出后，炮孔1的孔口设计堵塞段形成空区，凝胶状的超强吸水剂5自然塌落并堵塞炮孔1孔口的设计堵塞段，形成水封堵塞状态，单个炮孔施工完毕；待各炮孔1全部装药结束后，连接起爆网路，进行爆破警戒和起爆即可。因PVC套管与矿用装药袋3、超强吸水剂5凝胶几乎紧密贴合，故PVC套管抽出后，超强吸水剂5凝胶不会因重力向下塌落，对于炮孔1口堵塞部分，PVC套管抽出后，孔内形成空区，超强吸水剂5凝胶自然塌落于堵塞段，形成水封堵塞状态。对于凝胶状的超强吸水剂5自然塌落后的长度不足堵塞设定长度的工况，使用钻屑或者注入适量的水和超强吸水剂5再次进行堵塞，实现堵塞段全长水封堵塞。堵塞设定长度一般根据现场情况而定，不同孔网参数、岩石性质、炸药类型对应不同堵塞长度，本实施例中的堵塞设定长度为3.5-4.5m。

对于含水炮孔的工况，操作流程与节理裂隙发育炮孔工况不同的是，炮孔1的钻孔结束时，需要及时将套筒2安装完毕，避免因时间过长炮孔1内渗水后使得套筒2安装后残留水过多，进而影响装药爆破效果。涌水量较小的炮孔1需要进行炮孔1注水工序，而在注水前需加入适量超强吸水剂5；为不影响工期，涌水量较小的炮孔1仍需要进行炮孔1注水工序，自然涌出水在注水前倒入部分超强吸水剂5溶液，其后在注水过程中重复工况一操作，进行同时注水并加入超强吸水剂5操作。

基于上述两种工况，本实施例的装药装置及方法均可实现炮孔1全长水耦合装药，炮孔1孔口通过水凝胶柔性堵塞的目的，此外，利用固结后超强吸水剂5水溶液的动态力学性能与水接近但失去了流动性的特点，保障了水耦合装药的质量，隔水呈装粉状不防水炸药，解决了含水炮孔盛装浆装乳化炸药不连续，爆破效果差的问题，通过爆破炮孔1内插入PVC套管，并提前炮孔1全长蓄水的装药前提，避免了炸药卷与爆破炮孔1内水面冲击和与爆破炮孔1的孔壁摩擦的问题，确保炸药卷包装完好、不变型，从而实现安全高效装药。

本实施例旨解决露天矿节理裂隙发育炮孔呈装乳化炸药，炸药容易泄露，炸药能量容易耗散的问题，以及含水炮孔容易塌孔，含水炮孔只能呈装防水乳化炸药，且装药不连续，进而导致的爆破效果差，炸药单耗升高，且普通矿用装药袋3在含水炮孔中容易上浮的问题。本实施例兼具节理、裂隙发育炮孔进行炮孔1表面裂隙封堵、孔内水耦合装药、柔性堵塞、含水炮孔呈装不防水炸药、水炮孔1维护防塌孔的技术有点，实现了通过单一耗材和技术手段同时提高节理裂隙发育炮孔1及水炮孔1爆破效果、降低爆破成本的目的。

本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。