[发明专利]一种用于硬岩V形坑体快速成型及抛碴的爆破装置及方法

说明书

本发明公开了一种用于硬岩V形坑体快速成型及抛碴的爆破装置及方法，爆破装置包括自上而下依次设置的起爆组件(21)、上部药柱单元(22)、隔爆管(23)、下部药柱单元(24)和抛掷单元(25)；起爆组件(21)起爆后，引爆上部药柱单元(22)，进而通过隔爆管(23)延迟一段时间后引爆下部药柱单元(24)，将岩石延期爆破，并引爆尾端的抛掷单元(25)实现碎石的抛掷。本发明通过创造二次临空面的方法，将过去多次扩孔装药爆破作业，优化为制式、模块化的组合装药，通过对装药隔爆机理研究，实现在坚硬孔内上下装药的长时间隔起爆，形成两次起爆一次抛掷，从而较好地形成满足尺寸参数要求的V形凹坑。

技术领域

本发明属于爆破技术领域，涉及一种用于坚硬岩石上进行特殊V形凹坑一次成型及碎石同时抛掷清理的爆破装置及方法。

背景技术

在采矿、建筑及军事应用领域，通常需要在坚硬的岩石上开凿出截面为V形的特种坑体，如图1所示，该V形凹坑为一个上阔下窄，坑体口部d小于深度h、并具有一定倾斜角度要求的V形凹坑，俗称变异式漏斗，挖掘中通常采用爆破的方式进行。图2给出了V形凹坑常规分层爆破的成型方法，首先在岩石的上层钻若干个掏槽孔，包括中心孔和边缘孔，掏槽孔的位置布置如图2下方的孔位示意图。每个孔内安装小当量的炸药，第一层爆炸后进行清渣，然后重复上述步骤再进行第二层的爆破清渣，最后通过多次的爆破作业形成该坑体。该方法存在的问题是钻孔数量很大，作业时间长，炸药的消耗也多，难以满足军事应用场合快速成型的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在岩石一次成型制备出特殊V形凹坑的爆破装置及方法，通过二次临空的爆破作业技术，采用小当量炸药一次性在坚硬岩石中开挖出特殊V形凹坑，实现爆坑的快速成型及碎石清理。

本发明的具体技术方案如下：

一种用于硬岩V形坑体快速成型及抛碴的爆破装置，其特征在于：爆破装置包括自上而下依次设置的起爆组件、上部药柱单元、隔爆管、下部药柱单元和抛掷单元，爆破装置放置在岩石上预制洞内，起爆组件起爆后，引爆上部药柱单元对岩石的上部第一次爆破，并通过隔爆管延迟一段时间后引爆下部药柱单元对岩石的下部进行第二次爆破，最后引爆抛掷单元对坑体内的碎石进行抛掷清理。

上述一种用于硬岩V形坑体快速成型及抛碴的爆破装置中，所述的隔爆管包括通过螺纹活动联接的上连接端子和下连接端子；上连接端子为法兰结构，上部药柱单元的上部药管通过螺纹联接在上连接端子的法兰结构上；上部药管和法兰结构之间设置有第一缓冲垫；第一缓冲垫为空心结构，其中心通孔内部设置有第二柔性导爆索；第一缓冲垫的外侧开有环形槽和连通环形槽和中心通孔的直槽，环形槽和直槽内部安装有第一柔性导爆索；所述的第一柔性导爆索与第二柔性导爆索相接触；

下连接端子的上端为套筒，套筒的外部设置有内套管和外套管，内套管和外套管之间设置有若干只级联的环形金属膨胀管，下连接端子的下端为法兰，下部药柱单元的下部药管通过螺纹联接在法兰上；下部药管内设置有下层药柱，下部药管内部的下层药柱和法兰之间设置有第二缓冲垫，第二缓冲垫为空心结构，空心部位内部设置有隔板延期雷管；

所述的抛掷单元包括第二金属胀形管和底盖；第二金属胀形管内部自上而下依次设置第三缓冲垫、金属胀形块和抛掷药剂，抛掷药剂被底盖封堵在第二金属胀形管内部；第二金属胀形管与下部药管之间通过螺纹联接，第三缓冲垫设置在金属胀形块和下层药柱之间，所述的第三缓冲垫和金属胀形块均为空心结构，中间安装有第三柔性导爆索，所述的第三柔性导爆索伸入至抛掷药剂内部。

上述一种用于硬岩V形坑体快速成型及抛碴的爆破装置中，环形金属膨胀管的内圈开有缺口，内套管和套筒上对应缺口的位置设置有直槽，环形金属膨胀管内部安装有第四柔性导爆索，第四柔性导爆索盘绕在环形金属膨胀管的管内及直槽内部，并与第二柔性导爆索相接触；环形金属膨胀管的管内填充有炸药。

上述一种用于硬岩V形坑体快速成型及抛碴的爆破装置中，所述上部药管尾端的内部设置有第一金属胀形管；第一金属胀形管加工有内螺纹，与上连接端子法兰结构上的外螺纹相联接。