专利名称:一种空气间隔装置及其使用方法
技术领域：
本发明属于钻孔爆破的炮孔装药技术领域：
，尤其是涉及一种应用于炮孔轴向空气间隔装药爆破的空气间隔装置。
背景技术：
近十年来，随着现代化矿山以及西部山区的水电开发，钻孔爆破作为石方开挖的最常用技术得到了快速发展。钻孔爆破传统的连续柱状装药存在单耗大、爆轰初压过高、岩石过度粉碎的缺点，使得炸药能量的有效利用率低。采用空气间隔装药技术可克服传统的连续柱状装药存在问题，空气间隔装药技术的原理为爆炸时，爆生气体沿轴向迅速涌入空 气间隔层中，药包处的压力脉冲衰减，降低了炸药对炮孔周围岩石的初始峰值压力，调节炸药能量分布，使孔内爆炸压力沿炮孔轴向分布得更均匀，从而降低或避免了对炮孔围岩的过度粉碎，扩大破裂区范围，提高炸药爆破能量的有效利用率，从而降低炸药单耗。
采用空气间隔装药钻孔爆破，需要在空气柱与炸药、空气柱与堵塞炮泥之间设置空气间隔器以支撑炸药或者炮泥，现有的空气间隔器(主要是空气气囊)单价高，直接增加了爆破作业的成本。
发明内容
针对现有的空气间隔装置结构复杂、成本高昂的问题，本发明提出了一种结构简单、成本低廉、且操作方便的空气间隔装置及其使用方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案
一、一种空气间隔装置，包括底座和固设在底座上端面的防漏层，所述的底座为圆台形，其上表面面积大于下表面面积，所述的防漏层形成一上表面面积大于下表面面积的开口圆台空腔，承重绳通过设置在底座上的穿线孔纵穿底座，承重绳位于底座底端的一端系有阻滑扣，其另一端系于承重杆上。
上述设置在底座上的穿线孔直径为f1. 5cm。
阻滑扣、承重绳、承重杆共同作用以固定空气间隔装置，防止其下滑。上述阻滑扣为圆形，其直径大于穿线孔直径。
为了增加底座的强度，防止空气间隔装置在上部的堵塞物或炸药的重压下变形或破坏，同时考虑到节约原材料的目的，本发明提出了一种优选方案，如下
上述底座是由上表面、下表面和侧面围成的中空圆台，围绕底座的中心轴均匀设置有多个加劲板，所述的加劲板垂直底座的上、下表面且其上、下端分别与底座的上、下内表面接触。加劲板的数量优选为4 7个，其数量取决于底座的上、下表面直径，当底座的上、下表面直径大时，则加劲板的数量较多。加劲板可采用塑料制成。
为了支撑防漏层，防止防漏层落下，本发明的另一种优选方案为在防漏层的外表面均匀设置有支撑肋，所述的支撑肋由具有柔韧性的高强度塑料制成，例如，PBT玻纤、PPO玻纤、PES (聚醚砜树脂)、PSU (聚砜)、PEEK (聚醚醚酮)。
自然状态下，即本发明装置未放入炮孔内时，上述防漏层的开口直径Dl比炮孔直径D大广3cm，其高度LI为炮孔直径的1. f1. 3倍。将该空气间隔装置放入炮孔内后，在炮孔挤压下，防漏层和支撑肋可以变形，防漏层和支撑肋四周与炮孔内壁紧密接触，从而可以防止防漏层上的堵塞物或炸药漏下。防漏层在炮泥等堵塞物或炸药的挤压下可以鼓胀变形但不破裂。所述的防漏层由张拉性能良好的塑料制成，例如，TPU (热塑性聚氨)。
上述底座的高度L2为炮孔直径D的O. 8^1. O倍，底座由硬质塑料制成，例如，ABS塑料、PS (聚苯乙烯)、PC (聚碳酸酯)。
上述承重绳的长度比底座下表面到炮孔孔口距离大O. 3^0. 4m。
上述承重杆的长度大于2倍的炮孔直径。
二、上述空气间隔装置可设置在炮孔内的空气柱与炸药段、空气柱与堵塞段之间，其使用方法包括步骤
步骤1，根据炮孔孔径选择合适尺寸的空气间隔装置；
步骤2，通过定位杆将空气间隔装置顶入炮孔内设定位置，根据承重绳伸入炮孔内的长度确定空气间隔装置是否到达设定位置；
步骤3，将承重绳系在横跨在炮孔孔口的承重杆上；
步骤4，向炮孔中装填炮泥等堵塞物或炸药。
上述定位杆为木杆、竹杆或PVC杆，其长度比空气间隔装置底端距炮孔孔口距离大O. 5m,定位杆可重复利用。
本发明装置中承重绳上端固定在置于炮孔孔口的承重杆上，利用承重绳和称重杆来提住空气间隔装置，采用定位杆将空气间隔装置顶入炮孔内预设位置，根据承重绳伸入炮孔内的长度来判断空气间隔装置是否到达预设位置；当该装置已位于预设位置时，向炮孔内充填炸药或堵塞物，所充填的炸药或堵塞物位于防漏层上方并被托住，防止炸药或堵塞物落下该装置下方的空气段，从而达到空气间隔装药和堵塞的目的。
在钻孔爆破中，可根据设计需要在同一炮孔内使用单个或多个本发明空气间隔装置，下面将对炮孔内使用单个或多个本发明装置的具体方法做分别描述。
1、在同一炮孔内可使用单个本发明装置，此时该装置设置在炮孔内的空气段与堵塞段之间，可参见图4，具体使用步骤如下
步骤I，根据炮孔孔径D选择所使用的空气间隔装置的尺寸，所采用的空气间隔装置的优选尺寸参数为防漏层自然状态时其开口直径Dl比炮孔孔径D大f 3cm，其高度LI为炮孔孔径D的1. Γ1. 3倍；底座高度L2为炮孔孔径的O. 8^1. O倍。
步骤2，将承重绳通过设置在底座上的穿线孔纵穿底座，其位于底座下表面的一端系有阻滑扣。
步骤3，通过定位杆将空气间隔装置顶入炮孔内设定位置，根据承重绳伸入的长度来确定是否到达设定的位置，当承重绳伸入的长度等于设计的堵塞段长度时，则空气间隔装置到达设定位置；所采用的承重绳长度可比设计的堵塞段长度长O. 3 O. 4m,即比位于设定位置的空气间隔装置底座下表面到炮孔孔口距离大O. 3^0. 4m。[0022]步骤4，将承重绳系在横跨炮孔孔口的承重杆上，承重杆的优选长度为大于2倍的炮孔直径。
步骤5，向炮孔中装填炮泥等堵塞物，直至堵塞物长度达到设计长度。
2、在同一炮孔内可使用多个本发明装置，此时位于炮孔内最上端的空气间隔设置在空气段与堵塞段之间，其他的空气间隔装置位于空气段与堵塞段之间，可参见图5。下面将以同一炮孔内使用两个本发明装置为例，来说明使用多个本发明装置的方法，具体步骤如下
步骤1，根据炮孔孔径D选择所使用的空气间隔装置的尺寸，所采用的空气间隔装置的优选尺寸参数为防漏层自然状态时其开口直径Dl比炮孔孔径D大f 3cm，其高度LI为炮孔孔径D的1. Γ1. 3倍；底座高度L2为炮孔孔径的O. 8^1. O倍。
步骤2，将承重绳通过设置在第一空气间隔装置底座上的穿线孔纵穿底座，其位于底座下表面的一端系有阻滑扣a，所述的第一空气间隔装置位于炮孔最下端；再根据炮孔内第二空气间隔装置的设定位置在该承重绳的相应位置系上阻滑扣b，所述的第二空气间隔装置位于第一空气间隔装置上方；各空气间隔装置在炮孔内的位置根据爆破预设的空气段长度、装药段长度和堵塞段长度确定。所采用的承重绳长度可比第一空气间隔装置底座下表面到炮孔孔口距离大O. 3 O. 4m。
步骤3，通过定位杆将第一空气间隔装置顶入炮孔内设定位置，根据承重绳伸入的长度来确定是否到达设定的位置；
步骤4，将承重绳系在横跨炮孔孔口的承重杆上，承重杆的优选长度为大于2倍的炮孔直径。
步骤5，向炮孔中装填设计重量的炸药。
步骤6，将承重绳从称重杆上解开，把承重绳穿过第二空气间隔装置的穿线孔，并用定位杆将第二空气间隔装置顶至炮孔内设定位置，根据承重绳伸入的长度来确定是否到达设定的位置；
步骤7，将承重绳系在上述横跨炮孔孔口的承重杆上，向炮孔中装填炮泥等堵塞物，直至堵塞物填充至孔口处。
采用同样的原理和步骤，可以在同一炮孔内设置多个空气间隔装置，位于炮孔内最上端的空气间隔设置在空气段与堵塞段之间用于炮孔堵塞，其他的空气间隔装置位于空气段与堵塞段之间用于炸药堵塞。
与现有技术相比，本发明具有如下优点
1、本发明装置结构简单，便于一次加工成型和批量化生产；
2、本发明装置成本低廉，可以采用工程塑料作为主要原材料，能大幅度降低空气间隔装药成本；采用工程塑料作为主要原材料，还具有质量轻、便于运输和存储的优势；
3、本发明装置使用方便，可提高空气间隔装药质量和效率，适用于采矿、水利水电、交通等岩土工程领域的钻孔爆破施工。
图1为本发明的一种具体实施的立体图；图2为图1的具体实施在使用状态下的侧视图；
图3为图2中A-A截面的俯视图；
图4为本发明的一种使用方法的使用示意图；
图5为本发明的另一种使用方法的使用示意图。
图中，1-底座、2-加劲板、3-穿线孔、4-阻滑扣、5-支撑肋、6-防漏层、7-承重绳、8-承重杆、9-定位杆、10-空气间隔装置、11-堵塞物、12-空气段、13-装药段。
具体实施方式
下面将通过实施例并结合附图对本发明的技术方案作进一步具体说明。
图1为本发明的一种具体实施，参见图1 3,本发明包括底座I和固设在底座上端面的防漏层6，底座I是由上表面、下表面和侧面围成的中空圆台形，围绕底座的中心轴线均匀设置有Γ7个加劲板，加劲板垂直底座的上、下表面且其上、下端分别与底座的上、下内表面接触。加劲板为上宽下窄的直角梯形，其数量取决于底座的上、下表面直径，当底座的上、下表面直径大时，则加劲板的数量较多。底座高度L2为炮孔直径D的O. 8^1. O倍，底座可硬质塑料制成，例如，ABS塑料、聚苯乙烯(PS)、聚碳酸酯(PC)。
防漏层6形成一开口的圆台空腔，该空腔的上表面面积大于下表面面积。在使用中，为了避免防漏层落下，在防漏层外表面均匀设置有支撑肋以支撑防漏层及其上的炮泥或炸药，支撑肋以粘合的方式与防漏层外表面接触。所述的支撑肋由具有柔韧性的硬质塑料制成，例如，PBT玻纤、PPO玻纤、PES、PSU (聚砜)、PEEK。自然状态下，即未放入炮孔内时，防漏层的开口直径Dl比炮孔直径D大f 3cm，其高度LI为炮孔直径的1. Γ . 3倍。将该装置置于炮孔内后，在炮孔挤压下，防漏层和支撑肋可以变形，防漏层在泡泥或炸药的挤压下可以鼓胀变形而不破裂。防漏层可采用具有柔韧性的硬质塑料制成，例如，TPU (热塑性聚氨)。
承重绳通过设置在底座上的穿线孔纵穿底座，本具体实施中的穿线孔为一位于底座中心轴处的中空圆筒,其内径为I 1. 5cm。承重绳位于底座下表面的一端系有阻滑扣，在使用时，将承重绳的另一端系于承重杆上，承重杆横跨于炮孔外，承重杆长度大于2倍的炮孔直径。阻滑扣、承重绳、承重杆共同作用以固定空气间隔装置，防止其下滑。上述阻滑扣为圆形，其直径需大于穿线孔直径才能起到阻滑的作用。
将本发明空气间隔装置用于钻孔爆破时，在同一炮孔内可采用单个或多个该空气间隔装置，该装置可设置在炮孔内的空气段与炸药之间或空气段与堵塞段。
实施例1
某矿山采用空气间隔装药爆破技术采矿，爆破设计钻孔深15. Om,孔径200mm，孔底装药段长度9. 0m，堵塞段长2. Om，本实施例中在炮孔内采用单个将空气间隔装置间隔空气段和堵塞段，该装置的防漏层上为炮泥堵塞段，该装置应设置在距炮孔孔口约2m处，具体情况参见图4。
下面将结合本实施例具体说明本发明装置的使用方法，具体如下
步骤I，根据炮孔孔径选择合适型号的空气间隔装置，本实施例中所采用的空气间隔装置的相关参数为支撑肋(防漏层)自然状态时其开口直径为220_，其高度Ll=240mm，底座的高度L2=180mm,承重绳长度2. 4m。[0040]步骤2，在承重绳底端系上阻滑扣，把承重绳穿过空气间隔装置的穿线孔，移动至阻滑扣处。
步骤3，丈量承重绳长度，使得即将伸入炮孔内的绳索长度等于设计的堵塞段长度2. Om,将承重绳上部打结,形成一个环状扣。
步骤4，将空气间隔装置放入炮孔内，采用一长度2. Sm的木质定位杆将该装置顶入距炮孔孔口 2m的位置，具体是指该装置的底部距炮孔孔口 2m，根据承重绳伸入炮孔的长度来确定该装置是否到达设定的位置。
步骤5，将承重绳上端的环状扣穿过一长度50cm的承重杆，并将称重杆横跨炮孔孔口，然后向炮孔中装填炮泥等堵塞物，直至堵塞物填充至孔口处。
实施例2
某矿山采用空气间隔装药爆破技术采矿，爆破设计钻孔深15. 0m，孔径200mm，分两段装药，孔底装药段长度4. Om，中间装药段长度3. Om,空气段长度均为3. Om、堵塞段长2. Om。本实施例采用两个空气间隔装置进行间隔，置于中部的第一空气间隔装置用来间隔空气段和装药段，其防漏层上为炸药，该第一空气间隔装置底部应设置在距炮孔孔口约8m处；置于上部的第二空气间隔装置用来间隔空气段和堵塞段，其防漏层上为炮泥堵塞段，该第二空气间隔装置底部应设置在距炮孔孔口约2m处；具体情况参见图5。
下面将结合本实施例具体说明本发明装置的使用方法，具体如下
步骤I，根据炮孔孔径选择合适型号的空气间隔装置，本实施例中所采用的空气间隔装置的相关参数为支撑肋(防漏层)自然状态时其开口直径为220_，其高度L1为240_，底座高度L2=180mm，承重绳长度8. 4m。
步骤2，在承重绳底端(即A处)系上阻滑扣a，参见图5，把承重绳穿过第一空气间隔装置的穿线孔，移动至阻滑扣a处；再在距承重绳A处6. Om处的B处系上阻滑扣b，参见图5。
步骤3，丈量承重绳长度，使得即将伸入炮孔内的绳索长度为Sm，将承重绳上部打结，形成一个环状扣。
步骤4，将第一空气间隔装置放入炮孔内，采用一长度8. 6m的木质定位杆将该装置顶入距炮孔孔口 8m的位置，具体是指该装置的底部距炮孔孔口 Sm，根据承重绳伸入炮孔的长度来确定该装置是否到达设定的位置。
步骤5，将承重绳上端的环状扣穿过一长度50cm的承重杆，并将称重杆横跨炮孔孔口，然后向炮孔中装填设计重量的炸药。
步骤6，解开承重绳上端的环状扣，把承重绳穿过第二空气间隔装置的穿线孔，移动至阻滑扣b处，并用上述定位杆将第二空气间隔装置顶入距炮孔孔口 2. Om深的位置，具体是指该装置的底部距炮孔孔口 2. Om处，即图5中的B处，根据承重绳伸入炮孔的长度来确定该装置是否到达B处。
步骤7，将承重绳上部打结，形成一个环状扣，将环状扣穿过上述承重杆，并将称重杆横跨炮孔孔口，然后向炮孔中装填炮泥等堵塞物，直至堵塞物填充至孔口处。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域：
的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求
书所定义的范围。
权利要求
1.一种空气间隔装置，其特征在于包括底座和固设在底座上端面的防漏层，所述的底座为圆台形，其上表面面积大于下表面面积，所述的防漏层形成一上表面面积大于下表面面积的开口圆台空腔，承重绳通过设置在底座上的穿线孔纵穿底座，承重绳位于底座底端的一端系有阻滑扣，承重绳的另一端系于承重杆上。
2.如权利要求
1所述的空气间隔装置，其特征在于所述的底座是由上表面、下表面和侧面围成的中空圆台形，围绕底座的中心轴均匀设置有多个加劲板，所述的加劲板垂直底座的上、下表面且其上、下端分别与底座的上、下内表面接触。
3.如权利要求
2所述的空气间隔装置，其特征在于所述的加劲板由塑料制成，其数量为Γ7个。
4.如权利要求
1所述的空气间隔装置，其特征在于所述的防漏层的外表面均匀设置有支撑肋。
5.如权利要求
4所述的空气间隔装置，其特征在于所述的支撑肋由具有柔韧性的高强度塑料制成。
6.如权利要求
1所述的空气间隔装置，其特征在于所述的防漏层的开口直径Dl比炮孔直径D大f 3cm，其高度LI为炮孔直径的1. Γ . 3 倍；所述的底座的高度L2为炮孔直径D的O. 8^1. O倍。
7.如权利要求
1所述的空气间隔装置，其特征在于所述的底座由硬质塑料制成，所述的防漏层由张拉性能良好的塑料制成。
8.根据权利要求
1所述的空气间隔装置，其特征在于所述的承重杆长度大于炮孔孔径的2倍。
9.权利要求
广8中任一项所述的空气间隔装置的使用方法，其特征在于，包括步骤 步骤1，根据炮孔孔径选择合适尺寸的空气间隔装置；步骤2，通过定位杆将空气间隔装置顶入炮孔内设定位置，根据承重绳伸入炮孔内的长度确定空气间隔装置是否到达设定位置；步骤3，将承重绳系横跨在炮孔孔口的承重杆上；步骤4，向炮孔中装填堵塞物或炸药。
10.根据权利要求
9所述的空气间隔装置，其特征在于所述的定位杆为木杆、竹竿或PVC杆。
专利摘要
本发明公开了一种新型空气间隔装置及其使用方法，包括底座和固设在底座上端面的防漏层，所述的底座为圆台形，其上表面面积大于下表面面积，所述的防漏层形成一上表面面积大于下表面面积的开口圆台空腔，承重绳通过设置在底座上的穿线孔纵穿底座，承重绳位于底座底端的一端系有阻滑扣，承重绳的另一端系于承重杆上。本发明装置结构简单，便于加工，且成本低廉，用于空气间隔装药爆破中可大幅度降低爆破成本。
文档编号F42D1/10GKCN103017623SQ201210554113
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月19日
发明者陈明, 卢文波, 郑炳旭, 宋锦泉, 冷振东, 李战军, 严鹏 申请人:武汉大学, 广东宏大爆破股份有限公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan