专利名称:环向线性聚能切割器的制作方法
环向线性聚能切割器
技术领域：
本发明属于工程爆破技术领域：
。 背景技术：
我国煤炭储量丰富，分布区域广，地质条件相对较复杂，瓦斯含量较高的煤田较多。煤矿在采掘的过程中，在很短的时间(数分钟)内，从煤壁内部向采掘工作面突然喷出大量煤和瓦斯的现象称为煤与瓦斯突出。它是猛烈的矿井瓦斯动力现象，能喷出大量的瓦斯和煤岩，能摧毁井巷设施、造成人员窒息、破坏矿井通风系统，甚至可能引起瓦斯爆炸与火灾事故等重大煤矿安全事故。随着煤矿开采向深部延伸，煤层中的瓦斯含量在增加，而煤层的透气性在降低，抽采过程中煤层瓦斯流动不通畅，造成煤体瓦斯难以泄漏，使煤体可能保持着较高的瓦斯压力。如果一旦突然暴露，很可能就会发生突出。因此，在对低透气性高瓦斯含量的煤层进行开采时，需要防止在采掘工作面推进过程中发生瓦斯突出，这就要求改变工作面前方煤体应力分布，保持足够长的卸压带，同时尽可能提高煤体的透气性，使煤层瓦斯得以充分预排。
人们通过无数次的试验和研究，采取了各种防突措施。主要措施有水力冲孔、高压水力割缝、煤体水爆破、超前大直径排放钻孔、金属骨架、远距离震动爆破(诱导突出)，抽放瓦斯、前探支架、深孔松动爆破等措施。
深孔预裂控制松动爆破能有效降低或消除煤层瓦斯突出危险性。在含瓦斯煤体中进行深孔预裂控制松动爆破的目的是为了增加煤体的裂隙长度和范围，以提高爆破煤体的透气性。因此，它不仅要求在相邻孔间连线方向形成贯通裂缝，而且要求在其它方向尽可能多的产生裂隙，使煤体内形成以炮孔为中心相互连通的裂隙网。
深孔预裂控制松动爆破已经在煤矿开采中得到了广泛应用。例如ZL200920173412.X中给出了一种适用于煤矿井下深孔松动爆破的煤矿瓦斯抽采爆破药柱，它是由内装煤矿许用炸药、导爆索的管体和连接堵头构成，它克服了现有煤矿许用炸药在深孔爆破中装药不方便，传爆不可靠的缺点，具有起爆和传爆性能可靠，操作方便等特点，但是该药柱装药量大，不能充分利用炸药的爆炸能量。
ZL201010182436.9中给出了一种连续多向聚能射孔弹，它使用锥形药型罩，爆炸后产生射流，能够方便地实现连续多向聚能射孔，具有大孔径、高穿深的优点。但是由于只能在煤层中形成孔洞，并不有利于采掘作业。
发明内容
本发明的目的在于，针对现有中深孔预裂爆破技术中的不足，提供一种由环向线性聚能装药结构构成的孔内环向线性聚能切割器。它使用方便，装药量小，爆炸能量大，能够人为控制爆炸裂缝，得到预期的爆破效果。
本发明的目的由以下技术方案实现
本发明的环向线性聚能切割器，包括约束外壳、炸药、药型罩以及引爆装置，其特征在于，所述约束外壳为圆柱形管，在圆柱形管约束外壳内设有多个半圆形管状的线性药型罩；每个半圆形管的缺口均朝向圆柱形管约束外壳的内壁面，其缺口端面与圆柱形管约束外壳的内壁面接触，相邻的两半圆形管外壁彼此相切，每个半圆形管的长度与圆柱形管约束外壳相同，且轴线相互平行；在药型罩所围成的中部空间内装填有炸药，并设有安装引爆装置的导爆索，该导爆索的轴线与约束外壳的轴线相重合；所述约束外壳和药型罩由金属材料或塑料材料制成；所述装填的炸药为工业常用炸药。
在实际应用中，所述半圆形管状的线性药型罩也可以由圆形管状线性药型罩代替，其圆管的外圆柱面与圆柱形管约束外壳的内壁面接触，相邻的圆管彼此相切，每个圆形管的长度与圆柱形管约束外壳相同，且轴线相互平行。
在实际在制作环向线性聚能切割器时，先根据使用场合的需要确定所需约束外壳直径、长度以及药型罩数量，然后根据药型罩数量确定药型罩直径，最后再确定装药量。在通常情形下，使用的药型罩数量大于等于3个，其壁厚在0. 6-2mm之间。在装填炸药之前应先固定每个药型罩的位置，保证在装填过程中药型罩不能运动以保证装填炸药的均匀性。
本发明的环向线性聚能切割器充分合理的利用了炸药能量，它可以满足不同工程·的需要，例如煤体或岩石的采掘作业。其工作原理是当采用金属半圆管或金属圆管作为药型罩时，炸药爆炸作用于药型罩，使其形成弹丸并对环向四周介质进行切割并且形成多条具有一定深度和宽度的线性孔洞。这是因为当炸药中心起爆后，爆轰波向四周传播，作用到聚能药型罩上，药型罩被迅速压垮并向对称面运动，在对称面上形成一股高速运动的刀片状弹丸，整个聚能切割器就会同时形成多个高速运动的刀片状弹丸。环向线性聚能切割器对煤体或岩石的作用就是利用所产生的多条环向高速、能量密度的刀片状金属弹丸高速撞击煤体或岩石，在煤体或岩石内形成以炮孔为中心的多条裂纹，减少了由于炸药爆炸而在煤体或岩石中形成的粉碎区，从而使爆破效果达到更优。当采用塑料半圆管或塑料圆管作为药型罩时，炸药在起爆后，迅速将塑料圆管熔化，并将爆轰气体向对称面汇聚，产生高速高温气流，整个聚能切割器将会同时产生多条高速爆炸气楔撞击炮孔周围的煤体或岩石，在煤体或岩石形成多条裂纹，从而达到预期的爆破效果。
本发明的聚能切割器使用炸药量少，炸药利用率高，炸药在产生爆轰作用时，可以对周向相切的半圆管状药型罩进行作用，使其爆轰能量得到充分利用。并且约束外壳不仅能够固定内部装药，而且可以起到封闭作用，以防止腐蚀性物质进入药型罩内壁对其产生破坏从而降低聚能作用。
本发明的环向线性聚能切割器，可以被用于煤体或岩石的采掘作业中，在煤体或岩石形成多条裂纹。特别适用于煤层的中深孔预裂爆破，能有效降低或消除煤层瓦斯突出危险性，防止或减少瓦斯爆炸与火灾事故等重大煤矿安全事故的产生。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步的说明。
图I是本发明的具有八方向的半圆形环向线性聚能切割器的实施例示意图。
图2是图I的俯视图。
图3是本发明的具有十方向的半圆形环向线性聚能切割器的实施例示意图。
图4是图3俯视图。
图5是本发明的具有八方向的圆形环向线性聚能切割器的实施例示意图。[0021]图6是图5的俯视图。
图7是本发明的具有十二方向的圆形环向线性聚能切割器的实施例示意图。
图8是图7的俯视图。
具体实施方式
实施例I八向半圆形环向线性聚能切割器
参见图I和图2，约束外壳I是040mm、壁厚1mm、长75mm的塑料圆柱形管，壳内周边上依次放入8根与约束外壳等长的紫铜半圆管2，每根紫铜半圆管的直径为O 16mm，管壁厚为1mm。8根紫铜半圆管的中间是硝铵炸药3，其装药密度在1.6g/cm3-1.7g/cm3范围内。导爆管4安装在硝铵炸药中间，该导爆索的轴线与约束外壳的轴线相重合。
对本实施例的八向半圆管线性聚能切割器进行切割45#钢锭试验在45#钢锭上加工直径为60mm的深孔，将上述该聚能切割器置于该孔中间并起爆，结果是在45#钢锭的孔壁上上均勻地形成深度为15mm,直径为9mm的8个线性孔洞。
实施例2十向半圆形环向线性聚能切割器
参见图3和图4，约束外壳I是O50mm，厚1mm，长75mm的塑料圆柱形管，壳内周边上依次放入10根O 16mm,厚0. 6mm,且与约束外壳等长的塑料圆管。以铵油炸药3作为主装药。导爆管4安装在铵油炸药中间，该导爆管的轴线与约束外壳的轴线相重合，可用导爆索直接起爆。
对本实施例的十向半圆管线性聚能切割器进行切割45#钢锭试验在45#钢锭上加工直径为60mm的深孔，将上述该聚能切割器置于该孔中间并起爆，结果是在45#钢锭的孔壁上均匀地形成深度为13mm，直径为7mm的10个线性孔洞。
实施例3八向圆形环向线性聚能切割器
参见图5和图6，约束外壳I是060mm，厚0. 7mm，长70mm的塑料圆柱形管，壳内周边上依次放入8根O 16mm，厚1mm，且与约束外壳等长的紫铜圆管2。以乳化炸药3作为主装药。导爆管4安装在乳化炸药中间，该导爆管的轴线与约束外壳的轴线相重合，可用导爆索4直接起爆。
对本实施例的八向圆形环向线性聚能切割器进行切割45#钢锭试验在45#钢锭上加工直径为70mm的深孔，将上述该聚能切割器置于该孔中间并起爆，结果是在45#钢锭的孔壁上均匀地形成深度为23mm，直径为12mm的8个线性孔洞。
实施例4十二向圆形环向线性聚能切割器
按图7和图8制造环向线性聚能切割器,在①50mm,厚I. 5mm,长80mm的塑料壳I内周边上依次放入12根O 10mm，厚I. 5mm,且与约束外壳等长的塑料圆管2。以乳化炸药3作为主装药。导爆管4安装在乳化炸药中间，该导爆管的轴线与约束外壳的轴线相重合，可用导爆索4直接起爆。
对本实施例的十二向圆形环向线性聚能切割器进行切割45#钢锭试验在45#钢锭上加工直径为60mm的深孔，将上述该聚能切割器置于该孔中间并起爆，结果是在45#钢锭的孔壁上均匀地形成深度为16mm，直径为7mm的12个线性孔洞。
以上实施例说明，本发明的环向线性聚能切割器能够正常起爆，并达到预期的爆破效果。实施例中所用各种工业用炸药(硝铵炸药、铵油炸药、乳化炸药)均由市场直接购 得。
权利要求
1.一种环向线性聚能切割器，包括约束外壳、炸药、药型罩以及引爆装置，其特征在于，所述约束外壳为圆柱形管，在圆柱形管约束外壳内设有多个半圆形管状的线性药型罩；每个半圆形管的缺口均朝向圆柱形管约束外壳的内壁面，其缺口端面与圆柱形管约束外壳的内壁面接触，相邻的两半圆形管外壁彼此相切，每个半圆形管的长度与圆柱形管约束外壳相同，且轴线相互平行；在药型罩所围成的中部空间内装填有炸药，并设有安装引爆装置的导爆索，该导爆索的轴线与约束外壳的轴线相重合；所述约束外壳和药型罩由金属材料或塑料材料制成；所述装填的炸药为工业常用炸药。
2.如权利要求
I的环向线性聚能切割器，其特征在于，所述半圆形管状的线性药型罩由圆形管状线性药型罩代替，其圆管的外圆柱面与圆柱形管约束外壳的内壁面接触，相邻的圆管彼此相切，每个圆形管的长度与圆柱形管约束外壳相同，且轴线相互平行。
3.如权利要求
I的环向线性聚能切割器，其特征在于，所述使用的药型罩数量大于等于3个，其壁厚在0. 6-2mm之间。
专利摘要
本发明属于工程爆破技术领域：
。环向线性聚能切割器包括约束外壳、炸药、药型罩以及引爆装置，约束外壳为圆柱形管，在外壳内设有多个半圆形管状的线性药型罩；管的缺口均朝向外壳的内壁面并接触，相邻的两半圆形管外壁彼此相切，长度与约束外壳相同，轴线相互平行；药型罩围成的中部空间内装填有炸药，并设有导爆索，其轴线与约束外壳的轴线相重合；约束外壳和药型罩由金属材料或塑料材料制成；所述炸药为工业常用炸药。本发明合理利用了炸药能量，能够用于煤体或岩石的采掘作业中，在煤体或岩石形成多条裂纹。特别适用于煤层的中深孔预裂爆破，能有效降低或消除煤层瓦斯突出危险性，防止或减少瓦斯爆炸与火灾事故等重大煤矿安全事故的产生。
文档编号F42D1/00GKCN102735121SQ201210230068
公开日2012年10月17日 申请日期2012年7月5日
发明者徐颖, 李磊, 沈兆武, 胡晓艳, 颜事龙, 马宏昊 申请人:中国科学技术大学导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan