聚能管定向装置及应用其的聚能管、爆破装置和安装方法

摘要

本发明提供一种聚能管定向装置，包括：一定位卡板及一手柄，所述定位卡板能与一聚能管端部进行活动地卡合。所述手柄与所述定位卡板固定连接，所述手柄与所述聚能管外形相同。所述手柄开设有多个定位孔，各所述定位孔径向贯通所述手柄，各所述定位孔的轴线垂直于所述手柄的轴线，各所述定位孔沿所述手柄的轴向间隔分布。使用该定向装置可使聚能管安装过程更加快速、准确。此外，本发明还提供一种应用该定向装置的聚能管、一种应用该定向装置的爆破装置，及该爆破装置的安装方法。

说明书

技术领域

本发明涉及定向预裂切缝技术，具体涉及一种聚能管定向装置。此外还涉及一种应用该定向装置的聚能管、一种应用该定向装置的爆破装置及该爆破装置的安装方法。

背景技术

顶板定向预裂切缝技术是煤矿开采中长壁开采110工法关键技术之一，公告号为ZL200610113007.X的专利公开了一种双向聚能拉张成型爆破管(以下简称聚能管)，实现了爆破后在两个设定方向上形成聚能流，并产生集中拉张应力，使顶板能够在设定方向上拉张断裂从而形成预裂面。在实际实施过程中，通常根据采高、顶板岩性等条件，经过理论计算和现场试验确定炮孔深度和每孔聚能管数量，一般情况下每个炮孔需要安放多个聚能管，并且要求所有聚能管的聚能孔都沿设定方向，因此聚能管安放过程中的定向、固定和连接问题就显得尤为重要。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种聚能管定向装置，使用该定向装置可使聚能管安装过程更加快速、准确。

本发明提供一种聚能管定向装置，包括：一定位卡板及一手柄。所述定位卡板能与一聚能管端部进行可活动地卡合，且沿所述手柄轴向向外直线延伸。所述手柄与所述定位卡板固定连接，所述手柄与所述聚能管外形相同。所述手柄开设有多个定位孔，各所述定位孔径向贯通所述手柄，各所述定位孔的轴线垂直于所述手柄的轴线，各所述定位孔沿所述手柄的轴向间隔分布。

在本发明的一实施例中，所述聚能管定向装置还包括一定位杆，所述定位杆可穿入组装于其中任一所述定位孔内。

在本发明的一实施例中，所述手柄呈中空筒状，各所述定位孔包括成对 设置的通孔，各所述定位孔的通孔位于所述手柄径向相对的两侧。

为达上述目的，本发明还一种双向聚能管，其特征在于，包括管体、定位卡槽和多个聚能孔。所述聚能管管体呈中空筒状，所述聚能管管体轴向的两端各设有一定位卡槽，所述定位卡槽沿所述聚能管管体的轴向延伸。如前所述的聚能管定向装置的定位卡板，能与其中一端的所述定位卡槽进行定位卡合。各所述聚能孔开设于所述聚能管管体径向相对的两侧，各所述聚能孔沿所述聚能管管体轴向均匀分布。

在本发明的一个实施例中，所述定位卡槽沿所述聚能管管体轴向延伸的方向与所述聚能孔沿所述聚能管管体轴向分布成的行列共直线。

在本发明的一个实施例中，所述双向聚能管还包括一聚能管固定件，所述聚能管固定件包括一孔塞及至少一个弹性钢卡。所述孔塞能与所述双向聚能管其中任一端装配固定。每一所述弹性钢卡一端连接所述孔塞，另一端与所述孔塞表面分离，向所述孔塞表面的外侧翘起。所述聚能管固定件向所述双向聚能管提供向炮孔外移动的阻力。

在本发明的一个实施例中，所述双向聚能管另具有一聚能管连接件，利用所述聚能管连接件对接两个所述双向聚能管，所述聚能管连接件包括主体和卡板。主体两端是相对设置的孔塞，所述孔塞能塞入一聚能管的端部内进行固定。所述卡板自所述主体任意径向相对的两侧向外直线延伸，且能够与所述定位卡槽进行定位卡合。所述聚能管连接件利用所述卡板相对定位对接的两个所述双向聚能管。

在本发明的一个实施例中，所述聚能管连接件还具有一中心隔板，所述中心隔板设置于所述聚能管连接件的主体的轴心，垂直于所述主体的轴向，所述中心隔板外径与所述双向聚能管外径相同。

为达上述目的，本发明另提供一种定向预裂切缝用爆破装置，其包括：至少一如前所述的双向聚能管、一聚能管固定件、一如前所述的聚能管定向装置及若干聚能管连接件。其中所述聚能管连接件的数量为比聚能管的数量少一。所述双向聚能管的定位卡槽沿聚能管管体轴向延伸的方向与所述聚能孔沿所述聚能管管体轴向分布成的行列共直线。所述聚能管固定件包括一孔塞及至少一个弹性钢卡。所述孔塞能与所述双向聚能管其中任一端装配固定。每一所述弹性钢卡一端连接所述孔塞，另一端与所述孔塞表面分离，向所述 孔塞表面的外侧翘起。所述聚能管固定件向所述双向聚能管提供向炮孔外移动的阻力。所述聚能管连接件包括主体和卡板，主体两端是相对设置的孔塞，所述孔塞能塞入一所述双向聚能管的端部内进行固定。所述卡板自所述主体任意径向相对的两侧向外直线延伸，且能够与所述定位卡槽进行定位卡合；所述聚能管连接件利用所述卡板相对定位对接的两个所述双向聚能管。所述聚能管定向装置的定位卡板与所述双向聚能管的定位卡槽相互配合，所述定位卡板能够卡合于所述定位卡槽内。所述聚能管定向装置的定位卡板卡合于所述定位卡槽内时，所述多个定位孔在所述手柄径向相对的两侧形成的开口的连线与所述聚能管在径向相对两侧的聚能孔的连线共直线。

为达上述目的，本发明还提供一种上述的定向预裂切缝用爆破装置的安装方法，包括以下步骤：

a.将所述聚能管固定件安装于第一根所述双向聚能管的一端，检查并确定紧固，安装炸药和封泥；

b.将步骤a中的第一根所述双向聚能管置入炮孔，安装固定件的一端向内，推送至合适位置后在未安装固定件的一端安装所述聚能管连接件；

c.将步骤b中的聚能管连接件未连接聚能管的一端连接第二根所述双向聚能管，检查并确定紧固后，安装炸药和封泥；

d.重复步骤b-c至第X根所述双向聚能管，检查并确定紧固后，安装炸药和封泥；

e.将所述聚能管定向装置的所述定位卡板卡入步骤d中第X根所述双向聚能管未连接所述聚能管连接件一端的定位卡槽，将所述爆破装置整体推送至所述聚能管固定件顶抵于炮孔孔底，转动所述聚能管定向装置使所述定位孔朝向设定方向；

其中X为预计使用聚能管的数量。

f.抽出所述聚能管定向装置，安装炮孔孔口封泥。

本发明的有益效果在于，使用本发明所提供的聚能管定向装置可使本发明提供的双向聚能管的安装过程更加快速、准确。使用本发明所提供的聚能管定向装置的双向聚能管及爆破装置，于作业时安装效率能够得到较大提升。使用该安装方法可较大提升爆破装置的安装设置效率。

附图说明

图1为本发明的一个实施例的双向聚能管的结构示意图

图2为本发明的一个实施例的聚能管固定件示意图

图3为本发明的一个实施例的聚能管连接件示意图

图4为本发明的一个实施例的聚能管定向装置示意图

图5A-图5G为本发明的定向预裂切缝用爆破装置的安装方法的一个应用

其中，附图标记说明如下：

1 双向聚能管

11 聚能管管体

12 定位卡槽

13 聚能孔

2 聚能管固定件

21 孔塞

22 弹性钢卡

3 聚能管定向装置

31 定位卡板

32 手柄

33 定位孔

4 聚能管连接件

41 孔塞

42 卡板

43 中心隔板

5 炮孔

6 炮孔孔口封泥

具体实施方式

以下将结合附图，通过本发明的具体实施例对本发明所提供的技术方案进行详细说明，以供本领域技术人员对本发明进行更明确的了解。需要说明的是，以下实施例所提供的技术方案及说明书附图仅供对本发明进行说明使 用，并非用于对本发明加以限制。

参见图1至图4，图1为本发明的一个实施例的双向聚能管的结构示意图；图2为本发明的一个实施例的聚能管固定件示意图；图3为本发明的一个实施例的聚能管连接件示意图；图4为本发明的一个实施例的聚能管定向装置示意图。

本发明实施例提供一种爆破装置，应用于定向预裂切缝技术。其包括双向聚能管1、聚能管固定件2和聚能管定向装置3。

如图1所示，本发明实施例提供一种双向聚能管1，双向聚能管1主要包括聚能管管体11、定位卡槽12和多个聚能孔13。举例而言，聚能管管体11呈中空圆筒状，轴向两端各设有一定位卡槽12。定位卡槽12用于与其他部件活动地进行定位卡合。其中聚能管管体11可以为中空圆筒形、椭圆筒形等，可依据炮孔形状需求而定，并不以此为限。各聚能孔13开设于聚能管管体11的径向相对两侧，聚能管管体11每一单侧的开孔可选择均沿聚能管管体11的轴向均匀分布。在本实施例中，定位卡槽12沿聚能管管体轴向延伸的方向与聚能孔13沿聚能管管体11轴向分布成的行列共直线，以便于爆破中聚能管管体11能定向裂开，且能方便根据定位卡槽12确定聚能孔13排列的直线，以便确认定向裂开的方向。在其他一些实施例中，该两者可不共直线，于实际应用中，仅需保证同一批次使用的双向聚能管1的定位卡槽12均位于同一直线即可。此外，实际应用中，聚能管管体的材料配比、管长、内外径尺寸及壁厚等参数要与炸药尺寸、炮孔尺寸、岩石强度特性等严格匹配，必须经由理论计算和大量试验确定，本发明对此不作具体限定。

如图2所示，本发明实施例提供一种聚能管固定件2，聚能管固定件2主要包括一孔塞21及至少一个弹性钢卡22。孔塞21能与双向聚能管1其中任一端装配固定。每一弹性钢卡22一端连接孔塞21，另一端与孔塞21的表面分离，并向孔塞21表面的外侧翘起。由于弹性钢卡22的这种结构设计，使得当聚能管固定件2向炮孔5内移动时，弹性钢卡22与炮孔5的孔壁摩擦较小，能够通畅前进；当聚能管固定件2向炮孔外移动时，弹性钢卡22与炮孔5的摩擦较大，不易行进。即，该聚能管固定件2能够用于向双向聚能管1提供向炮孔5外移动的阻力。由此起到竖直安装聚能管时防止聚能管因重力原因下滑的作用。于实际应用中，弹性钢卡22提供的摩擦力构应满足关系式：n·f＞G。式中，n为 弹性钢卡数量，需经过理论计算和大量试验确定；f为单个钢卡与孔壁摩擦力，与孔壁平直度、孔壁岩性等因素相关；G为聚能管和炸药总重。

如图3所示，本发明实施例提供一种聚能管定向装置3，聚能管定向装置3主要包括一定位卡板31、一手柄32及多个定位孔33。其中定位卡板31沿手柄轴向向外直线延伸，能与双向聚能管1端部的定位卡槽12进行可活动地卡合。手柄32一端与定位卡板31固定连接。手柄32的外形与双向聚能管1的外形相同，可以为圆柱形、椭圆柱形、中空圆筒形、椭圆筒形等，依与之配合的双向聚能管1的外形而定，本发明对此不作具体限定。在本实施例中，手柄32呈中空筒状。定位孔33开设于手柄32上，沿手柄32径向贯通手柄32，各定位孔33的轴线垂直于手柄32的轴线，各定位孔33沿手柄32的轴向间隔分布。在本实施例中，因手柄32为中空筒形，定位孔33也因之而成为两列沿手柄轴向相对间隔设置的通孔，分别位于手柄32径向上相对的两侧，每单侧的定位孔33沿手柄32的轴向间隔分布。

其中定位卡板31用于使聚能管定位装置3与双向聚能管1卡合连接，从而转动手柄32时能带动双向聚能管11一起转动。在聚能管定向装置3与双向聚能管1卡合连接时，手柄32径向相对两侧的定位孔33于手柄32两侧在轴向上的连线，应与双向聚能管1径向相对两侧的聚能孔13于双向聚能管1两侧在轴向上的连线共直线，以保证转动手柄32时，定位孔33的朝向即为聚能孔13的朝向，从而达到聚能管精确定向的目的。

在本发明的其他一些实施例中，聚能管定向装置3还包括一定位杆(图中未示出)，该定位杆可穿入组装于手柄32的任一定位孔33中。用于在聚能管定向装置3作用时辅助调整定向。

在本发明的一些实施例中，爆破装置还包括聚能管连接件4，用于当因炮孔5的深度需求而需要安装多根双向聚能管1时，连接多根双向聚能管1。如图4所示，聚能管连接件4包括主体和卡板42。主体两端为相对设置的孔塞41，该孔塞41能够塞入双向聚能管1的端部内进行固定。卡板42自主体径向相对的两侧向外直线延伸，且能够与双向聚能管1的定位卡槽12活动地进行卡合。其中孔塞41用于使聚能管连接件4能够插入双向聚能管1并保证连接的紧固性。其外形和尺寸以能够塞入双向聚能管1的端部进行固定为准，可以为圆柱形、椭圆柱形、方柱形等，本发明对此不作具体限定。在本实施例中，孔塞41为 直径中间大、两端小的纺锤形体(图中未示出)。而卡板42主要起周向固定作用，使用时嵌入双向聚能管1的定位卡槽12内，以保证两端连接的两根双向聚能管1的聚能孔13朝向一致。通过这种结构，使得该连接件能够利用所述卡板相对定位对接的两个所述双向聚能管。

在本实施例中聚能管连接件4还具有一中心隔板43。中心隔板43设置于聚能管连接件4的主体的轴心，垂直于主体的轴向。中心隔板主要起分隔两根聚能管的作用，以保证两侧的孔塞41插入双向聚能管1长度的相同，使两侧连接的紧固程度大致相同，避免发生一侧插入较多，另一侧插入较少的情况。

本发明所提供的爆破装置，由于聚能管定位装置3的手柄32径向相对两侧的定位孔33于手柄32两侧在轴向上的连线与双向聚能管1径向相对两侧的聚能孔13于双向聚能管1两侧在轴向上的连线共直线，从而保证转动手柄32时，定位孔33的朝向即为最外侧的双向聚能管1的聚能孔13的朝向。同时，由于爆破装置的聚能管连接件4的卡板42和双向聚能管1的定位卡槽12沿聚能管管体11轴向延伸的方向与所述聚能孔13沿所述聚能管管体11轴向分布的方向共直线的设计，使得相连的双向聚能管1的聚能孔13的分布方向均共直线。由此保证转动手柄32时，定位孔33的朝向即为全部相连的双向聚能管1的聚能孔13的朝向，从而能够达到精确定向聚能孔的目的。此外，由于聚能管固定件2的弹性钢卡22的设计使聚能管固定件2能够用于向双向聚能管1提供向炮孔5外移动的阻力，从而起到竖直安装聚能管时防止聚能管因重力原因下滑的作用。

以上为本发明提供的爆破装置的其中一个实施例的详细结构，以下将通过一实施例对该爆破装置的安装方法进行详细介绍。

本实施例为上述实施例爆破装置的安装方法的一个应用实例：对一材料道顶板进行定向预裂切缝，切缝深度为10m，每个炮孔安装5根聚能管。为对应顶板岩性，上方两根双向聚能管使用适用于普氏硬度系数为5-8的岩体的双向聚能管，下方三根双向聚能管使用适用于普氏硬度系数为2-3的岩体的双向聚能管；双向聚能管规格为：长度1.5m，外径42mm，内径36.5mm；爆破采用三级煤矿水胶炸药，炸药规格为：直径35mm，长度200mm。

参见图5A-5G，该安装过程包括以下步骤：

a.将聚能管固定件2安装于第一根双向聚能管1的一端，检查并确定紧固， 安装炸药和封泥；(图5A)

b.将步骤a中的第一根双向聚能管1置入炮孔5，安装聚能管固定件2的一端向内，推送至合适位置后在未安装固定件2的一端安装聚能管连接件4；

c.将步骤b中的聚能管连接件4未连接双向聚能管1的一端连接第二根双向聚能管1，检查并确定紧固后，安装炸药和封泥；(图5B)

d.重复步骤b-c至第五根双向聚能管1，检查并确定紧固后，安装炸药和封泥；(图5C-图5E)

e.将聚能管定向装置3的定位卡板31卡入步骤d中第五根双向聚能管1未连接聚能管连接件4的一端的定位卡槽12，将爆破装置整体推送至聚能管固定件2顶抵于炮孔5孔底为止，转动聚能管定向装置3使定位孔33朝向设定方向。(图5F)

f.抽出聚能管定向装置3，安装炮孔孔口封泥6。(图5G)

以上即为本发明上述实施例的爆破装置的安装方法的一个应用实例，在其他一些爆破装置的实施例中，上述步骤e为：

e'.将聚能管定向装置3的定位卡板31卡入步骤d中第五根双向聚能管1的定位卡槽12，将爆破装置整体推送至聚能管固定件2顶抵于炮孔5孔底为止，将一定位杆插入并贯穿聚能管定向装置3突出于炮孔5外的任意两径向相对的定位孔33，转动定位杆，带动聚能管定向装置3的手柄32，使定位杆对齐设定方向。该方法中由于定位杆的作用，使得聚能孔33的定向能够更加精确。

其中，上述步骤e'中，定位杆也可以不是本发明所提供的爆破装置中的定位杆，可以是其他杆状物体，保证其形状为直杆，能够插入并穿过定向孔33进行辅助定向即可，本发明对此不作具体限定。

本发明的有益效果在于，使用本发明所提供的聚能管定向装置的双向聚能管及爆破装置，于作业时安装效率能够得到较大提升。使用本发明所提供的安装方法可较大提升爆破装置的安装设置效率。具体而言，由于爆破装置的聚能管连接件4的卡板42和双向聚能管1的定位卡槽12沿聚能管管体11轴向延伸的方向与所述聚能孔13沿所述聚能管管体11轴向分布的方向共直线的设计，使得相连的双向聚能管1的聚能孔13的分布方向均共直线。同时，由于聚能管定位装置3的手柄32径向相对两侧的定位孔33于手柄32两侧在轴向上的连线与双向聚能管1径向相对两侧的聚能孔13于双向聚能管1两侧在轴向上的 连线共直线，从而保证转动手柄32时，定位孔33的朝向即为聚能孔13的朝向。由此能够达到精确定向聚能孔的目的。此外，由于聚能管固定件2的弹性钢卡22的设计使聚能管固定件2能够用于向双向聚能管1提供向炮孔5外移动的阻力，从而起到竖直安装聚能管时防止聚能管因重力原因下滑的作用。因而使用该定向装置可使聚能管安装过程更加快速、准确。

通过以上本发明的优选实施例的说明，相信本领域技术人员能够了解本发明的技术方案及其运作原理。然而以上仅为本发明的优选实施例，并非对本发明加以限制。本领域技术人员可根据实际需求对本发明所提供技术方案进行适当修改，所做修改及等效变换均不脱离本发明所要求保护的范围。本发明所要求保护的权利范围，当以所附的权利要求书为准。