一种用于巷道掘进光面爆破的间隔装药装置及光面爆破方法

摘要

本发明公开一种用于巷道掘进光面爆破的间隔装药装置及光面爆破方法。所述间隔装药装置的基座杆为圆柱管且前后端设有连接套筒及把手，伸缩杆可伸缩的套设在连接套筒内，基座杆近连接套筒外壁上滑动套设有移动套筒且内部设有弹簧，弹簧一端与移动套筒连接且另一端与把手抵接，开关设于把手侧壁且可限制移动套筒移动，移动套筒周向铰接有多根支撑杆，连接套筒或近连接套筒的基座杆外壁周向铰接有多根间隔伞骨，支撑杆与对应的间隔伞骨铰接。所述光面爆破方法包括测量布孔、钻孔装药、爆破步骤。本发明能够实现间隔装药精确就位，既提高光面爆破效果，又能提升作业的安全性，具有结构简单、装药快速、定位精确可靠、可重复利用的特点。

说明书

技术领域

本发明属于爆破工程技术领域，具体涉及一种结构简单、装药快速、定位精确可靠、可重复利用的用于巷道掘进光面爆破的间隔装药装置及光面爆破方法。

背景技术

采矿业在国民经济建设中起着重要的作用，其中巷道的开挖是通风、运输、开采等工作幵展的前提，巷道开挖质量的好坏直接影响着后续工作的顺利程度及施工速度。地下采矿工程中的巷道多以中、小断面为主，而水平巷道的掘进工程量约占井巷工程的25%，施工工期约占井巷工程工期的35~50%。目前，巷道掘进主要采用两种方法：钻爆法和机掘法。由于钻爆法可根据开挖尺寸和地质条件随时调整爆破设计，对地质地形条件适应性强、操作灵活、开挖成本低，因此钻爆法目前仍是水平巷道开挖的主要施工方法。

为了保证爆破后巷道断面平整、光滑，钻爆法中多选择光面爆破或预裂爆破。而预裂爆破与光面爆破为了保护保留岩体，需要对炸药的用量加以控制以防止对岩壁过度破坏，为此可以通过专用的低威力炸药或采用不耦合装药结构实现。但由于工业炸药生产技术的变革，低威力炸药逐步退出市场，因此目前一般选择采用不耦合装药结构。在矿山生产中，虽然光面爆破技术已广泛应用于巷道掘进施工中，但传统方法是通过现场制作光爆药包，不仅耗时长，影响工期，且受工人个人素质约束，导致不耦合装药的定位比较随意，严重影响爆破质量，经常出现超欠挖现象，不但影响着开采成本，甚至带来了冒顶等更为严重的爆破危害。虽然采用准确的光面爆破参数和合理的爆破施工技术，可以将巷道的超欠挖量控制在可以接受的水平，而且爆破形成的巷道轮廓面实现平整、光滑，同时对巷道的围岩扰动小。但在光面爆破周边孔不耦合的间隔装药过程中，由于炮孔较深，使得施工人员很难准确的根据爆破设计对孔内炸药进行间隔，而且依靠装药经验进行空气间隔，往往会存在较大误差而影响爆破效果。为此，现有技术中多采用木杆、竹片乃至切缝管等进行孔外绑药，以提高孔内间隔装药的定位精度，但孔外绑药不仅过程繁琐使得施工效率较低，而木杆、竹片等捆绑很难确保炸药绑扎的稳定性和间距，且竹片等较柔软工具难以可靠引导到达预设炮孔位置，使得不耦合装药可靠性不足，爆破效果难以保证，并且一次性的捆绑工件也增加了爆破成本。

发明内容

根据现有技术中不耦合装药结构的装药过程繁琐、孔内定位精度低、辅助工具不可重复使用导致爆破成本增加的不足，提供了一种结构简单、装药快速、定位精确可靠、可重复利用的用于巷道掘进光面爆破的间隔装药装置，还提供了一种巷道掘进光面爆破方法。

本发明之用于巷道掘进光面爆破的间隔装药装置是这样实现的：包括伸缩杆、连接套筒、基座杆、把手，所述基座杆为圆柱管，所述连接套筒及把手分别对应的固定设置于基座杆的前端、后端，所述伸缩杆一端可伸缩的套设在连接套筒内，所述基座杆靠近连接套筒的外壁上滑动套设有移动套筒，所述基座杆内滑动设置有弹簧，所述弹簧的一端与移动套筒连接且另一端与把手的端面抵接，所述把手的侧壁上设置有开关，所述开关可开合的限制移动套筒移动，所述移动套筒沿周向铰接有多根支撑杆，所述连接套筒或靠近连接套筒的基座杆外壁上周向铰接有多根与支撑杆对应的间隔伞骨，所述支撑杆与对应位置的间隔伞骨铰接。

本发明之巷道掘进光面爆破方法是这样实现的：包括测量布孔、钻孔装药、爆破步骤，各步骤具体为：

A、测量布孔：对巷道待爆区域进行测量并分析，然后根据分析设计炮孔和装药参数；

B、钻孔装药：在待爆区域采用钻机钻孔形成炮孔并查验，查验合格后先对掏槽孔、辅助孔进行装药，采用前述用于巷道掘进光面爆破的间隔装药装置对巷道断面的周边孔进行装药，并严格按照设计的间隔装药方式及装药量；

C、爆破：装药完成后，对炮孔进行填塞，待炮孔填塞完成并检查合格后进行爆破。

本发明的有益效果：

1、本发明在基座杆的前端设置伸缩杆，可通过调节伸缩杆的长度以适应较大变动范围内的装药间隔；而在基座杆上设置可滑移的移动套筒，通过基座杆内的弹簧及底部把手上的开关共同作用，可通过控制移动套筒滑移以推动外周的各支撑杆将间隔伞骨撑开形成间隔装药的定位面，从而使巷道掘进光面爆破周边孔内的药包间隔距离符合设计要求，实现间隔装药的精确定位以提升光面爆破的效果，有效避免了巷道的超欠挖现象。

2、本发明根据爆破设计预先简单调整伸缩杆长度，放入炮孔后通过操作开关就可使各间隔伞骨撑开形成间隔装药的定位面，此时即可按设计放入药包并压实，随后通过操作可继续滑移移动套筒使间隔伞骨向后收拢并移出炮孔，重复上述过程即能完成装药过程。因此，整个装药过程无需事先孔外测量、捆扎等步骤，可显著提高装药效率和降低劳动强度，并且能够提升爆破及后续作业的安全性；而且由于本间隔装药装置可重复利用，相较木杆、竹片乃至切缝管等辅助工具可降低施工成本。

3、本发明在炮孔内间隔装药的药包由于本间隔装药装置抽离，可在药包侧形成圆弧形聚能凹面，在装药起爆后可形成聚能效应，炸药爆炸能量更多集中到岩体轮廓面方向上，起到对岩体的切割作用，从而有效减低对保留岩体的损伤，有利形成规整的轮廓面。

综上所述，本发明具有结构简单、施工效率高、劳动强度低、施工成本和安全风险较低的特点。

附图说明

图1为本发明之间隔装药装置自然状态结构示意图；

图2为图1之炮孔内间隔定位状态结构示意图；

图3为图1之炮孔内抽离状态结构示意图；

图4为图1之局部放大图；

图5为图2之仰视放大图；

图中：1-伸缩杆，101-底杆，102-滑杆，2-连接套筒，3-基座杆，301-滑槽，4-把手，401-挂钩Ⅱ，5-移动套筒，501-滑块，502-移动板，6-弹簧，7-开关，8-支撑杆，9-间隔伞骨，10-控制线Ⅰ，11-杠杆，111-挂钩Ⅰ，12-连接环，13-复位弹簧，14-控制线Ⅱ，15-套环。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所做的任何变更或改进，均属于本发明的保护范围。

如图1至5所示，本发明之用于巷道掘进光面爆破的间隔装药装置，包括伸缩杆1、连接套筒2、基座杆3、把手4，所述基座杆3为圆柱管，所述连接套筒2及把手4分别对应的固定设置于基座杆3的前端、后端，所述伸缩杆1一端可伸缩的套设在连接套筒2内，所述基座杆3靠近连接套筒2的外壁上滑动套设有移动套筒5，所述基座杆3内滑动设置有弹簧6，所述弹簧6的一端与移动套筒5连接且另一端与把手4的端面抵接，所述把手4的侧壁上设置有开关7，所述开关7可开合的限制移动套筒5移动，所述移动套筒5沿周向铰接有多根支撑杆8，所述连接套筒2或靠近连接套筒2的基座杆3外壁上周向铰接有多根与支撑杆8对应的间隔伞骨9，所述支撑杆8与对应位置的间隔伞骨9铰接。

所述伸缩杆1包括底杆101、滑杆102，所述底杆101的底端与连接套筒2可拆卸的固定连接，所述滑杆102为一级或二级伸缩滑杆且底侧可滑动伸缩的嵌套在底杆101远离连接套筒2的一侧。

所述滑杆102的外圆面上沿轴线设置有刻度线。

所述基座杆3靠近连接套筒2的外壁上贯穿设置有沿轴向延伸的滑槽301，所述移动套筒5的内侧固定设置有与滑槽301滑动配合的滑块501，所述滑块501延伸到基座杆3内且还固定连接有移动板502，所述弹簧6的一端与移动板502抵接且另一端与把手4的端面抵接，所述移动板502上还固定连接有控制线Ⅰ10，所述控制线Ⅰ10的一端与开关7连接，所述开关7松开控制线Ⅰ10使移动套筒5向伸缩杆1一侧移动将各间隔伞骨9撑开并垂直于基座杆3的轴线。

如图4所示，所述把手4内水平铰接有杠杆11，所述杠杆11的中部与把手4铰接且一端设置有挂钩Ⅰ111、另一端与开关7铰接，所述控制线Ⅰ10远离移动板502的一端固定连接有连接环12，所述连接环12套设在挂钩Ⅰ111上，所述开关7垂直滑动的设置于把手4侧壁上。

所述杠杆11在中部铰接处至开关7侧套设有复位弹簧13，所述复位弹簧13的两端分别与中部铰接处的把手4及开关7的端面抵接。

如图5所示，所述移动板502上还连接有控制线Ⅱ14，所述控制线Ⅱ14前后贯穿弹簧6并延伸出把手4的底端，所述控制线Ⅱ14上固定连接有套环15，所述把手4的底端水平固定设置有C形或V形的挂钩Ⅱ401，所述套环15套设在挂钩Ⅱ401上，松开挂钩Ⅱ401时移动套筒5向伸缩杆1一侧继续移动将各间隔伞骨9撑开至平行于基座杆3的轴线。

所述支撑杆8及间隔伞骨9周向均布设置在整个圆周面上或周向均布设置在圆周面的180°范围内。

所述把手4和/或开关7的外表面包裹有橡胶层，所述连接套筒2、移动套筒5、连接环12和/或套环15为硬质塑料材质，所述控制线Ⅰ10和/或控制线Ⅱ14为钢丝绳。

如图1至5所示，本发明之巷道掘进光面爆破方法，其特征在于包括测量布孔、钻孔装药、爆破步骤，各步骤具体为：

A、测量布孔：对巷道待爆区域进行测量并分析，然后根据分析设计炮孔和装药参数；

B、钻孔装药：在待爆区域采用钻机钻孔形成炮孔并查验，查验合格后先对掏槽孔、辅助孔进行装药，然后采用前述用于巷道掘进光面爆破的间隔装药装置对巷道断面的周边孔进行装药，并严格按照设计的间隔装药方式及装药量；

C、爆破：装药完成后，对炮孔进行填塞，待炮孔填塞完成并检查合格后进行爆破。

所述B步骤中是根据实际炮孔深度及间隔距离先调整伸缩杆1的长度，然后将前述用于巷道掘进光面爆破的间隔装药装置放入炮孔内，使得伸缩杆1顶端与炮孔的孔底接触，保证实际装药深度与设计相符，接着按设计填充炮孔底部的起爆药卷；完成炮孔底部起爆药卷的装填后，控制把手4上的开关7解除对移动套筒5的限制，处于压缩状态的弹簧6在回弹力作用下推动移动套筒5向连接套筒2一端滑移，移动套筒5滑移过程中通过各支撑杆8推动各间隔伞骨9逐渐展开并垂直于基座杆3的轴线，从而可阻挡后续装入的药卷向孔底移动；将其余药卷装入孔内至间隔伞骨9位置，使其达到设计位置。

所述B步骤中在药卷装入孔内至间隔伞骨9的位置，根据设计必要时插入起爆药包及雷管，压实后控制把手4上的控制线Ⅱ14脱钩以解除对移动套筒5的限制，移动套筒5在处于压缩状态的弹簧6回弹力作用下继续向连接套筒2一端滑移，其上的各支撑杆8推动各间隔伞骨9逐渐向连接套筒2收拢，等待一段时间后即可向外拉动把手4，将整个装药装置从炮孔内抽出；随后拉动控制线Ⅱ14使其上的套环15挂到挂钩Ⅱ401上，接着拉动控制线Ⅰ10使其上的连接环12挂到挂钩Ⅰ111上，完成各支撑杆8推动各间隔伞骨9的复位；若炮孔内还需要继续间隔装药，则重复前述过程即可完成。

所述C步骤中的炮孔填塞料由炮泥制成，其中炮泥密度约为1.8g/cm

实施例1

如图1至5所示，西南内陆某地下铜矿，根据矿区实际生产情况，巷道掘进的施工主要由矿山自身及两家外包施工单位共同完成。爆破作业中，待爆区域断面为4×3.6m三心拱形，使用Boomer-281掘进凿岩台车进行钻孔作业，打孔总数为48～52个；使用1#岩石乳化炸药，起爆器材主要有半秒导爆管雷管1～10段、25ms等间隔导爆管雷管2～15段、数码电子雷管；岩石普氏系数为f=8～12，裂隙中等发育；该矿山巷道掘进均采用光面爆破工艺，但实际的爆破效果难以达到预期，具体施工过程中，对周边孔的装药，主要采用帮孔连续装药、顶孔依靠施工人员经验随机进行间隔装药，导致爆后巷道轮廓成形差，壁面不平整，甚至超欠挖达到30cm以上。因此，改用本发明之巷道掘进光面爆破方法继续掘进，具体过程如下：

S100：对巷道待爆区域进行测量并分析，然后根据分析设计炮孔和装药参数。

S200：在待爆区域采用凿岩效率为5～9m/d的掘进凿岩台车对布置好的炮孔进行钻孔形成直径为58mm炮孔，所有炮孔钻探完成后进行查验，看是否有堵孔、穿孔情况，查验合格后先对掏槽孔、辅助孔进行装药，然后采用本发明之用于巷道掘进光面爆破的间隔装药装置对巷道断面的周边孔进行装药：

根据实际周边孔的深度及设计的间隔距离先调整伸缩杆1的长度，然后将间隔装药装置放入炮孔内，使得伸缩杆1的顶端与炮孔的孔底接触，保证实际装药深度与设计相符，接着按设计填充炮孔底部的起爆药卷；完成炮孔底部起爆药卷的装填后，控制把手4上的开关7解除对移动套筒5的限制，处于压缩状态的弹簧6在回弹力作用下推动移动套筒5向连接套筒2一端滑移，移动套筒5滑移过程中通过各支撑杆8推动各间隔伞骨9逐渐展开并垂直于基座杆3的轴线，从而可阻挡后续装入的药卷向孔底移动，随后将药卷按设计量装入孔内至间隔伞骨9位置，使其达到设计标准位置。

药卷装入孔内至间隔伞骨9的位置后，根据设计必要时插入起爆药包及雷管，压实后控制把手4上的控制线Ⅱ14脱钩以解除对移动套筒5的限制，移动套筒5在处于压缩状态的弹簧6回弹力作用下继续向连接套筒2一端滑移，其上的各支撑杆8推动各间隔伞骨9逐渐向连接套筒2收拢，等待一段时间后即可向外拉动把手4，将整个装药装置从炮孔内抽出；随后拉动控制线Ⅱ14使其上的套环15挂到挂钩Ⅱ401上，接着拉动控制线Ⅰ10使其上的连接环12挂到挂钩Ⅰ111上，完成各支撑杆8推动各间隔伞骨9的复位；若炮孔内还需要继续间隔装药，则重复前述过程即可完成。

S300：装药完成后，对炮孔进行填塞并捣实，待炮孔填塞完成并检查合格后进行爆破。其中，受经济成本及现场条件的影响，炮孔填塞料由炮泥制成，炮孔填塞料由炮泥制成，其中炮泥密度约为1.8g/cm

爆破效果：待爆破完成后，对现场的光面爆破效果进行分析总结，发现利用间隔装药装置进行爆破时，光面爆破效果良好，成形巷道壁面整体较为平整，半孔率较高可达73%，同时掘进进尺较好，炮孔利用率可达93.5%，并且爆破块度均匀，基本没有大块产生，没有出现残药残管的现象，说明使用本发明的巷道掘进光面爆破方法在地下矿山的爆破作业中应用效果良好，而且间隔装药装置能够做到根据爆破设计精确间隔装药位置，提升了爆破效果。

以上所述仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。