[发明专利]一种超前预裂破岩装置自动化装置与方法

说明书

本发明公开了一种超前预裂破岩装置自动化装置及方法，包括筒体、聚能剂自动装填装置、自动封堵密封装置、可重复自动电激发装置、自动泄压装置，均集成在筒体上；聚能剂自动装填装置的夹持抓往复运动，通过筒体上开口将聚能剂送入到筒体与固定棒连接；自动封堵密封装置通过伸缩臂二固定活塞实现固定和密封；自动电激发装置与预制的聚能剂里面的激发装置形成激发通路；自动泄压装置通过爆破片泄压；本装置结合高温高压流体激发原理，实现了超前预裂破岩装置的自动化，提高了超前预裂破岩的安全性、重复操作性。

技术领域

本发明涉及到爆破装置及方法技术领域，具体涉及一种超前预裂破岩装置自动化装置与方法。

背景技术

现有技术中，硬岩破碎问题常常制约了施工技术的发展，严重拖慢了工期。如今的破岩施工中主要采用的还是爆破致裂法，爆破致裂法具有效率高、成本低等特点，在采矿工程、地下交通工程和水利水电工程等岩体开挖中得到广泛应用。此外，在使用爆破致裂法时，为了不出现超挖、欠挖以及控制爆破的轮廓线，会在开挖边界打密集孔使用低威力炸药进行超前爆破预裂。

在炸药爆破作业过程中产生的强烈冲击波会造成近区岩体扰动与损伤，以及岩体的振动危害，从而会对工程岩体稳定性及周边环境的安全性造成一定影响。为了提高作业安全性、降低冲击扰动强烈，同时达到较为理想的破岩效果，利用高能气体膨胀做功致裂岩体的新型碎岩技术应运而生，尤其是CO2相变膨胀致裂技术正受到矿山开采、隧道掘进、市政交通等领域广泛关注。

高能气体压裂技术是一种利用火（炸）药在短时间内燃烧产生的冲击波和爆生气体来压裂岩体。最开始是采用TNT等猛炸药对储层实施爆炸压裂，但因爆炸对井筒和地层的破坏太大而逐渐被淘汰，取而代之的是使用硝化棉等火（炸）药的爆燃来实施高能气体压裂。近年来还出现了浓稠硝基甲烷炸药、液体推进剂等一系列爆燃更稳定、更加安全、更高效的高能火药。从原理上讲，CO2相变膨胀致裂装置也属于高能气体压裂技术中的一种，最早由欧美国家科研人员研发。该装置利用液态CO2为媒介，将液态CO2和发热管（爆炸性物质）封装在密闭容器内。激发发热管使之在数十毫秒内产生800℃以上的高温，液态CO2压力急剧增加，高压气体快速释放，致使岩体开裂或破碎。在CO2气爆致裂岩体施工过程中，由于发热管（II类爆炸品）在摩擦、静电等偶然因素作用下提前触发，曾出现致裂管炸管或飞管事件。然而，无论是控制爆破技术，还是高能气体压裂技术，当前均不同程度的使用到I、II类民用爆炸品（当前二氧化碳相变膨胀致裂技术使用的发热药属于II类民用爆炸品），且目前在使用这些致裂技术时均为人工操作，效率低下的同时并没有从根本上解决安全与冲击扰动问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有超前预裂破岩技术中存在的问题，提供了一套自动化装置，实现了超前预裂破岩的自动化，提高了超前预裂破岩的安全性、重复操作性。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种超前预裂破岩装置自动化装置，包括聚能剂自动装填装置、自动封堵密封装置、可重复自动电激发装置和自动泄压装置，所述聚能剂自动装填装置、所述自动封堵密封装置、所述可重复自动电激发装置和所述自动泄压装置从上到下依次集成在不锈钢空心筒体上。

进一步的，所述聚能剂自动装填装置包括设置在所述不锈钢空心筒体上端的液压油缸，所述液压油缸的伸缩杆向下伸入到所述不锈钢空心筒体内部，所述液压油缸的伸缩杆与活塞连接，所述活塞与固定棒连接，所述液压油缸的伸缩杆、所述活塞和所述固定棒均处于所述不锈钢空心筒体的中心轴线上，

所述不锈钢空心筒体的侧面开设孔洞一，所述孔洞一处向外延伸形成1#筒体通道，所述1#筒体通道的右端设有第一伸缩臂，所述第一伸缩臂由1#伺服电机驱动，所述第一伸缩臂的左侧设有夹持抓，1#筒体通道的上方设有垂直方向上连通并且上端开口的用于投放聚能剂的聚能剂通道，所述聚能剂的顶部中心位置设有一定深度的预留孔，所述预留孔与所述固定棒的横截面大小一样，所述聚能剂通过所述聚能剂通道向下被所述夹持抓夹持，