用于高温爆破的自动装药设备及爆破方法与流程

本发明涉及一种装药设备，尤其是一种用于高温爆破的自动装药设备及爆破方法，属于高温爆破装药领域。

背景技术：

在我国自燃煤矿的爆破开采、硫铁矿的爆破开采、油气井修复工程的爆炸焊接、炼铁炉体的拆除爆破等领域，存在大量的高温爆破。目前使用的爆破器材，如乳化炸药、导爆索、电雷管等普遍不耐高温，在高温下热分解速率加快，导致爆破器材燃烧甚至早爆，造成人员和财产的损失。根据《爆破安全规程》，高温爆破温度低于80℃时，应选用耐高温爆破器材或者隔热防护措施，温度超过80℃时，必须对爆破器材采取隔热防护措施。

根据《爆破安全规程》，目前高温爆破主要有以下三种处理方式：一是采取注水降温的方式使得炮孔温度低于60℃，使得爆破器材处于安全温度，但注水降温，绝大部分水通过炮孔裂隙流走，只有极少部分水对炮孔降温，使得降温效果较差，导致每个高温爆破需要长时间降温和大量水源，尤其在宁夏等缺水地区，情况更甚，故目前注水降温爆破效率差，严重限制了爆破产量；二是选用耐高温爆破器材，目前市场上的耐高温爆破器材主要是为石油行业服务，在矿山开采等行业不适用，具有较大的局限性，而矿山开采等领域又是主要高温爆破的主要市场；三是使用隔热防护措施，目前的隔热防护主要是采取隔热装置保护爆破器材和整孔蓄水保护爆破器材两种方式，其中前者使用的材料主要为石棉管、海泡石等隔热材料，隔热效果差，装药量少，且笨重，不适用于较高温度和深孔环境，爆破效果差，后者目前应用不成熟，操作复杂，且存在漏水安全隐患和冲孔，影响了爆破效果和爆破安全。

由上述几种高温爆破处理方式的缺点可知，目前的高温爆破效率低、产量少，爆破效果较差、成本高，爆破风险大、安全可控性差。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决上述现有技术的缺陷，提供了一种用于高温爆破的自动装药设备，该设备能够自动实现装药过程，具有本质安全性，提高了爆破效率和爆破质量，经济效益明显。

本发明的另一目的在于提供一种基于上述设备的爆破方法。

本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种用于高温爆破的自动装药设备，包括装药漏斗、挡盖、变力器和固定卡，所述装药漏斗包括从上到下依次连接的上圆筒、中圆锥筒和下料管，所述挡盖设置在下料管的下端，且挡盖一侧通过铰链与下料管的下端连接，另一侧通过插销与下料管的下端连接，所述变力器设置在下料管上，所述固定卡设置在上圆筒的上部端口处。

作为一种优选方案，还包括支撑架，所述支撑架用于支撑上圆筒与中圆锥筒的连接处。

作为一种优选方案，所述支撑架包括三条支腿和铁环，支腿的材质为金属，如铁等，所述铁环设置在上圆筒与中圆锥筒的连接处，铁环每隔120°连接一条支腿，所述三条支腿向铁环外侧偏移，与铁环的内夹角为100°～120°。

作为一种优选方案，所述支撑架还包括两根固定杆，两根固定杆连接在三条支腿之间，固定杆的材质为金属，如铁等，且固定杆的两端连接在支腿下部位置。

作为一种优选方案，所述支撑架的高度大于中圆锥筒和下料管的加和高度，一般大于20cm～30cm。

作为一种优选方案，所述上圆筒呈圆筒状，材质为塑料或金属，厚度为0.2mm～5mm，材质为金属时厚度取小值，材质为塑料时厚度取大值，内径和高度根据所装炸药量来计算，如按照80kg装药量来计算，上圆筒的内径为50cm～60cm，上圆筒的高度为40cm～45cm。

作为一种优选方案，所述中圆锥筒呈圆锥筒形，材质、厚度和上圆筒相同，其锥底内径和上圆筒的内径相同，其锥顶内径与所装炸药的炮孔直径相同，如炮孔直径为14cm，则中圆锥筒的锥顶内径为14cm，中圆锥筒的高度为10cm～20cm。

作为一种优选方案，所述下料管为圆筒状，材质、厚度和中圆锥筒相同，下料管的内径与中圆锥筒锥顶内径相同，下料管的长度为3cm～7cm。

作为一种优选方案，所述挡盖包括盖板和折边，所述盖板呈圆形，所述折边呈圆环状，且折边垂直于盖板，在铰链对面的折边上开有第一圆孔，下料管与第一圆孔叠合位置上开有第二圆孔，第一圆孔和第二圆孔的直径相同，均大于插销的直径。

作为一种优选方案，所述折边的内径大于下料管的外径1mm～3mm，折边的高度为1cm～2cm。

作为一种优选方案，所述铰链为两折式弹簧合页，由轴销连接的一对叶片组成，一片叶片固定在下料管上，另一片叶片固定在挡盖上。

作为一种优选方案，所述插销为一端开孔的细棒，插销的未开孔端穿过挡盖和下料管，使挡盖遮住下料管管口。

作为一种优选方案，所述细棒由金属材料制成，其直径为2mm～4mm。

作为一种优选方案，所述变力器包括滑轮架和滑轮，所述滑轮架垂直固定在下料管上，所述滑轮固定在滑轮架上，且滑轮的顶部与插销位置齐平。

作为一种优选方案，所述滑轮架由一高强度材料制成，如金属等，受力不变形，其一端连接在下料管，另一端连接滑轮。

作为一种优选方案，所述滑轮由金属材料制成，具有一定的质量，垂直放置，细绳的一端固定在插销上，细绳的未固定端从上绕过滑轮垂直放下，并系在导爆索上，位于离导爆索捆绑雷管端2m左右的位置。

作为一种优选方案，所述固定卡包括固定架和卡子，所述固定架设置在上圆筒的上部端口处，并与上圆筒的上部端口位于同一面上，所述卡子固定在固定架一边，并相离于上圆筒。

作为一种优选方案，所述卡子包括8～10个呈200°～300°的圆弧件，圆弧件的开口方向朝向上圆筒。

作为一种优选方案，所述圆弧件由塑料制成，具有一定的弹性，其高度为5mm～15mm。

作为一种优选方案，所述圆弧件的直径和导爆索的直径相同，为5mm～7mm，导爆索每隔2m固定一点在圆弧件上。

作为一种优选方案，所述固定架呈矩形，由高强度材料构成，如金属等，其未固定卡子的一边固定在上圆筒的上部端口处。

本发明的另一目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种基于上述设备的爆破方法，所述方法包括：

将导爆索的一端连接雷管，另一端捆绑一个石头；

在炮孔旁边用细渣垫一斜槽，将石头放在斜槽上，并用纸板挡住，使得石头无法落入炮孔，纸板一边连接炮线，炮线延伸至炮区以外；

将装药漏斗的下料管正对炮孔；

将插销穿过挡盖和下料管，使挡盖遮住下料管管口；

将细绳的一端固定在插销上，细绳的未固定端通过变力器连接在离导爆索连接雷管端2m的导爆索位置上；

将离导爆索捆绑石头端2m的导爆索位置固定在固定卡上，且每隔2m将导爆索的一部分固定在固定卡上，直至导爆索长度小于2m或者接近细绳与导爆索的连接处；

将炸药倒入装药漏斗内；

在炮区外拉炮线，拉出纸板，使得石头滑入炮孔；

拉出炮线后，进行爆破。

本发明相对于现有技术具有如下的有益效果：

1、本发明在炮区外拉炮线，拉出纸板，使得石头滑入炮孔，利用石头下降的重力势能将导爆索从固定卡上拉出落入炮孔，当导爆索下落至导爆索与细绳连接处时，导爆索下降的重力势能转换为拉力，向下拉住细绳，细绳所受拉力通过变力器转换为对插销的拉力，从而将插销从挡盖和下料管拉出，挡盖在上方炸药的压力作用和铰链的作用下，迅速打开至下料管外侧，炸药无支撑力从而快速从下料管落入炮孔，整个过程中，导爆索下落和装药实现了无人化，且炸药为粉状，装药过程不存在卡孔等风险，具有本质安全性；其次，炮孔无需进行降温等处理，一方面保证了炮孔的完整性，另一方面解决了水源对炮孔数目的影响，可大范围进行爆破，此外装药量可根据炮孔深度而调节，对炮孔深度无限制，提高了爆破效率和爆破质量；最后，采用的原材料来源广泛，整体结构简单，可一次制造成型，价格便宜，可大量使用，经济效益明显。

2、本发明的上圆筒结构，增加了装药容积，降低了装药漏斗的整体高度，中圆锥筒使得炸药可全部快速落入下料管，避免了剩药问题和节省了装药时间，下料管的内径与炮孔的直径相同，既保证了最大下药速度，也避免了炸药落入炮孔外边。

3、本发明的装药漏斗材料厚度和材料类型匹配，使得装药漏斗具有良好的强度和刚性，在炸药装入装药漏斗后时，装药漏斗不会发生变形和破损，保障了装药漏斗的结构完整性。

4、本发明的挡盖包括盖板和折边，折边垂直于盖板，且高度为1cm～2cm，由于高度较大，保证了装药漏斗内的炸药不会从折边漏出。

5、本发明的铰链为两折式弹簧合页，弹簧合页的弹性，使得插销拔出时，挡盖能够弹到下料管外侧且固定，不会受重力或风等影响来回晃动，保证了炸药落入炮孔过程不会受到挡盖的影响。

6、本发明的插销为一端开孔的细棒，且表面光滑，摩擦力小，容易从挡盖和下料管中拔出。

7、本发明的变力器包括滑轮架和滑轮，滑轮顶部与插销位置齐平，使得导爆索下降的冲击力通过滑轮全部转换成对插销的单一拉力，该拉力大于插销受到的摩擦力，可以迅速将插销拉出。

8、本发明的固定卡包括固定架和卡子，固定架位于上圆筒的上部端口，位置最高，增加了相邻圆弧件之间的导爆索长度，降低了导爆索从圆弧件上拉出时的能量损失，使得导爆索可快速下降，保障了必要的冲击力以拉出插销。

9、本发明的圆弧件由塑料制成，具有一定的弹性，高度为5mm～15cm，其弹性、大小既可保障卡住导爆索，也可使得导爆索的重力势能将导爆索从塑料圆弧上拉出。

10、本发明的支撑架包括三条支腿和铁环，铁环设置在上圆筒与中圆锥筒的连接处，铁环每隔120°连接一条支腿，三条支腿向铁环外侧偏移，以支撑上圆筒与中圆锥筒的连接处。

11、本发明的支撑架还包括两根固定杆，两根固定杆连接在三条支腿之间，使得支腿不会在炸药重力的作用下偏移或散架，同时容易通过石块垫支腿，使得支撑架放在炮孔上方，铁环中心正对炮孔中心。

12、本发明的支撑架高度大于中圆锥筒和下料管的加和高度，由于高度较大，一方面抬高了装药漏斗的高度，另一方面给挡盖的打开留下了必要的空间。

13、本发明的滑轮位置可以朝向未连接固定杆的两条支腿之间，没有固定杆影响，使得插插销、固定导爆索、导爆索下落等环节操作简单。

附图说明

图1为本发明实施例1的自动装药设备结构示意图。

图2为本发明实施例1的自动装药设备应用于高温爆破的示意图。

其中，1-上圆筒，2-中圆锥筒，3-下料管，4-铰链，5-插销，6-盖板，7-折边，8-滑轮架，9-滑轮，10-固定架，11-卡子，12-圆弧件，13-支腿，14-铁环，15-固定杆，16-导爆索，17-雷管，18-石头，19-炮孔，20-纸板，21-炮线，22-细绳。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1：

如图1所示，本实施例提供了一种用于高温爆破的自动装药设备，该设备包括装药漏斗、挡盖、变力器和固定卡。

所述装药漏斗包括上圆筒1、中圆锥筒2和下料管3，上圆筒1、中圆锥筒2和下料管3按照从上到下的顺序依次设置，具体地，中圆锥筒2的锥底连接上圆筒1的下端，中圆锥筒2的锥顶连接下料管3的上端。

进一步地，上圆筒1呈圆筒状，材质为塑料或金属，厚度为0.2mm～5mm，材质为金属时厚度取小值，材质为塑料时厚度取大值，内径和高度根据所装炸药量来计算，如按照80kg装药量来计算，上圆筒1的内径为50cm～60cm，高度为40cm～45cm。

进一步地，中圆锥筒2呈圆锥筒形，使得炸药可全部快速落入下料管3，避免了剩药问题和节省了装药时间，材质、厚度和上圆筒相同，其锥底内径和上圆筒1的内径相同，其锥顶内径与所装炸药的炮孔直径相同，如炮孔直径为14cm，则中圆锥筒2的锥顶内径为14cm，中圆锥筒2的高度为10cm～20cm。

进一步地，下料管3为圆筒状，材质、厚度和中圆锥筒7相同，内径和中圆锥筒7锥顶内径相同，即与所装炸药的炮孔直径相同，长度为3cm～7cm，既保证了最大下药速度，也避免了炸药落入炮孔外边。

装药漏斗材料厚度和材料类型匹配，使得装药漏斗具有良好的强度和刚性，在炸药装入装药漏斗后时，装药漏斗不会发生变形和破损，保障了装药漏斗的结构完整性。

所述挡盖设置在下料管3的下端，且挡盖一侧通过铰链4与下料管3的下端连接，另一侧通过插销5与下料管的下端连接，挡盖形状如同罐头盖，包括盖板6和折边7，盖板6呈圆形，折边7呈圆环状，且折边7垂直于盖板6，可以看到折边7有两条，一条折边7与铰链4在同一侧，另一条折边7在铰链4对面，在铰链4对面的折边上开有第一圆孔，相应地，下料管3与第一圆孔叠合位置上开有第二圆孔，第一圆孔和第二圆孔的直径相同，均略大于插销5的直径，能够保证插销5插入第一圆孔和第二圆孔。

进一步地，折边7的内径大于下料管3的外径1mm～3mm，折边7的高度为1cm～2cm，折边7高度较大，保证了装药漏斗内的炸药不会从折边7漏出。

进一步地，铰链4为两折式弹簧合页，由轴销连接的一对叶片组成，一片叶片固定在下料管3上，另一片叶片固定在盖板6上，弹簧合页的弹性，使得插销5拔出时，盖板6能够弹到下料管3的外侧且固定，不会受重力或风等影响来回晃动，保证了炸药落入炮孔过程不会受到盖板6的影响。

进一步地，插销5为一端开孔的细棒，更进一步地，细棒由金属材料制成，其直径为2mm～4mm，由于插销5较细，且表面光滑，摩擦力小，容易从第一圆孔和第二圆孔中拔出，插销5的未开孔端插入第一圆孔和第二圆孔，将盖板6遮住下料管3管口，插销5的开孔端用一高强度细绳穿入，并将细绳固定在插销5上。

所述变力器设置在下料管3上，其包括滑轮架8和滑轮9，滑轮架8垂直固定在下料管3上，滑轮9固定在滑轮架8上，且滑轮9的顶部与插销5位置齐平。

进一步地，滑轮架8由一高强度材料制成，如金属等，受力不变形，其一端连接在下料管3，另一端连接滑轮9。

进一步地，滑轮9由金属材料制成，具有一定的质量，垂直放置，细绳的一端固定在插销5上，细绳的未固定端从上绕过滑轮9垂直放下，并系在导爆索上，位于离导爆索捆绑雷管端2m左右的位置，由于滑轮9顶部与插销5位置齐平，使得导爆索下降的冲击力通过滑轮9全部转换成对插销5的单一拉力，该拉力大于插销5受到的摩擦力，可以迅速将插销5拉出。

所述固定卡设置在上圆筒1的上部端口处，其包括固定架10和卡子11，固定架10设置在上圆筒1的上部端口处，并与上圆筒1的上部端口位于同一面上，卡子11固定在固定架10一边，并相离于上圆筒1。

进一步地，卡子11包括8～10个呈200°～300°的圆弧件12，圆弧件12的开口方向朝向上圆筒1。

更进一步地，圆弧件12由塑料制成，具有一定的弹性，其高度为5mm～15mm，圆弧件12的弹性、大小既可保障卡住导爆索，也可使得导爆索的重力势能将导爆索从圆弧件12上拉出，圆弧件12的直径和导爆索的直径相同，为5mm～7mm，导爆索每隔2m固定一点与圆弧件12上。

进一步地，固定架10呈矩形，由高强度材料构成，如金属等，其未固定卡子11的一边固定在上圆筒6的上部端口处，位置最高，增加了相邻圆弧件12之间的导爆索长度，降低了导爆索从圆弧件12上拉出时的能量损失，使得导爆索可快速下降，保障了必要的冲击力以拉出插销5。

为了支撑上圆筒1与中圆锥筒2的连接处，本实施例的自动装药设备还包括支撑架，该支撑架使得装药漏斗位于空中，其包括三条支腿13和铁环14，铁环14设置在上圆筒1与中圆锥筒2的连接处，铁环14每隔120°连接一条支腿13，三条支腿13向铁环14外侧偏移，与铁环14的内夹角为100°～120°，与铁环14近似垂直。

优选地，所述支撑架还包括两根固定杆15，两根固定杆15连接在三条支腿13之间，固定杆的材质为金属，如铁等，且固定杆15的两端连接在支腿13下部位置，与支腿13近似垂直，固定杆15使得支腿13不会在炸药重力的作用下偏移或散架，同时容易通过石块垫支腿13，使得支撑架放在炮孔上方，铁环14中心正对炮孔中心；具体地，设三条支腿13分别为第一支腿、第二支腿和第三支腿，则一根固定杆15连接在第一支腿与第二支腿之间，且该固定杆15的两端连接在第一支腿与第二支腿的下部位置，另一根固定杆15连接在第二支腿与第三支腿之间，且该固定杆15的两端连接在第二支腿与第三支腿的下部位置，第一支腿与第三支腿之间未连接固定杆15；滑轮9位置可以朝向未连接固定杆15的两条支腿之间(第一支腿与第三支腿之间)，没有固定杆15的影响，使得插插销5、固定导爆索、导爆索下落等环节操作简单。

支撑架的高度大于中圆锥筒和下料管的加和高度，一般大于20cm～30cm，由于高度较大，一方面抬高了装药漏斗的高度，另一方面给盖板6弹开留下了必要的空间。

如图1和图2所示，本实施例的自动装药设备工作原理如下：

将导爆索16的一端连接雷管17，另一端捆绑一个石头18，在炮孔19旁边用细渣垫一斜槽，将石头18放在斜槽上，并用纸板20挡住，使得石头18无法落入炮孔19，纸板20一边连接炮线21，炮线21延伸至炮区以外；将细绳22的一端固定在插销5上，细绳22的未固定端通过滑轮9连接在离导爆索连接雷管端2m的导爆索16位置上；将离导爆索16捆绑石头端2m的导爆索16位置固定在圆弧件12上，且每隔2m将导爆索的一部分固定在圆弧件12上，直至导爆索长度小于2m或者接近细绳22与导爆索16的连接处；在炮区外拉炮线21，拉出纸板20，使得石头18滑入炮孔19，利用石头18下降的重力势能将导爆索16从圆弧件12上拉出落入炮孔19，当导爆索16下落至导爆索16与细绳22连接处时，导爆索16下降的重力势能转换为拉力，向下拉住细绳22，细绳22所受拉力通过滑轮9转换为对插销5的拉力，从而将插销5从第一圆孔和第二圆孔拉出，盖板6在上方炸药的压力作用和铰链4的弹性作用下，迅速打开至下料管3外侧，炸药无支撑力从而快速从下料管3落入炮孔19。

实施例2：

如图1和图2所示，本实施例提供了一种爆破方法，该方法基于上述实施例1的设备实现，包括以下步骤：

步骤一、测量炮孔19深度，计算所装炸药量和导爆索16长度，导爆索16长度大于炮孔15深度0.5m～1m左右。

步骤二、将导爆索16上端连接雷管17，导爆索16下端捆绑一个石头18，石头重量为300g～500g。

步骤三、在炮孔19的旁边用细渣垫一高倾角斜槽，将石头18放在斜槽上，并用纸板20挡住，使得石头18无法落入炮孔19，纸板20一边连接放炮用废弃炮线21，炮线21延伸至炮区以外。

步骤四、将支撑架放在炮孔19上方，铁环14中心正对炮孔19中心，并用石块垫支腿13以调节支腿13高度，使得铁环14水平稳定放置。

步骤五、将装药漏斗安放在支撑架上，下料管3正对炮孔19，滑轮9位置朝向未有固定杆15的两条支腿13之间。

步骤六、将插销5的未开孔端插入第一圆孔和第二圆孔，将盖板6遮住下料管3管口，插销5的开孔端用细绳22穿入，并将细绳22固定在插销5上，细绳22的未固定端通过滑轮9连接在离导爆索16连接雷管端2m左右的导爆索16位置上。

步骤七、将离导爆索16捆绑石头端2m的导爆索21位置固定在圆弧件12上，然后每隔2m将导爆索16的一部分固定在圆弧件12上，直至导爆索16长度小于2m或者接近细绳22与导爆索16的连接处。

步骤八、将炸药倒入装药漏斗内。

步骤九、装药时，爆破人员在炮区外拉炮线，拉出纸板20，使得石头18滑入炮孔19。

步骤十、拉出炮线21后，人员快速撤离至安全区域，人员安全后，立刻起爆。

综上所述，本发明在炮区外拉炮线，拉出纸板，使得石头滑入炮孔，利用石头下降的重力势能将导爆索从固定卡上拉出落入炮孔，当导爆索下落至导爆索与细绳连接处时，导爆索下降的重力势能转换为拉力，向下拉住细绳，细绳所受拉力通过变力器转换为对插销的拉力，从而将插销从挡盖和下料管拉出，挡盖在上方炸药的压力作用和铰链的作用下，迅速打开至下料管外侧，炸药无支撑力从而快速从下料管落入炮孔，整个过程中，导爆索下落和装药实现了无人化，且炸药为粉状，装药过程不存在卡孔等风险，具有本质安全性；其次，炮孔无需进行降温等处理，一方面保证了炮孔的完整性，另一方面解决了水源对炮孔数目的影响，可大范围进行爆破，此外装药量可根据炮孔深度而调节，对炮孔深度无限制，提高了爆破效率和爆破质量；最后，采用的原材料来源广泛，整体结构简单，可一次制造成型，价格便宜，可大量使用，经济效益明显。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本发明专利的说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明专利的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明专利的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。