一种椭圆形榫卯式连接双聚能爆破管的制作方法

    专利2022-07-11  123


    本实用新型属于爆破装置技术领域,具体涉及一种椭圆形榫卯式连接双聚能爆破管。



    背景技术:

    在我国矿山领域,切顶卸压沿空留巷已经发展成为一种主流无煤柱开采技术,其中切顶技术一般采用聚能爆破技术。如何实现顶板聚能预裂,主要取决于聚能爆破管的聚能效果,聚能效果则依赖于聚能管的结构设计是否合理。

    目前各矿切顶所采用的聚能爆破管主要为两侧打密集圆孔的爆破管,该爆破管在使用过程中存在以下问题:

    1、虽然可以实现直径32mm、35mm炸药的直接装填,但是由于炸药直径较大,爆轰作用能量大,为减小爆炸对顶板的破坏,通常采用轴向不耦合集中装药来控制装药量,即单根聚能管中装一定数量的炸药,剩余部分聚能管不装药,造成聚能管浪费;

    2、不耦合装药,造成装药不连续,空管部分围岩有弱层、弱面时,则造成切缝在弱层与弱面处发生阻断,限制裂缝扩展,无法实现沿炮孔内全长预裂切缝;

    3、管体外径42mm,钻孔直径要求50~55mm,造成钻孔直径过大,当顶板坚硬时,一般钻孔间距要求在300~500mm之间,而大多数巷道长1000米以上,因此出现钻孔直径过大、钻孔密集的问题,造成钻孔成孔速度慢,严重影响沿空留巷工程进度;

    4、由于钻孔直径需要50~55mm,需要钻进扭矩大,钻杆直径42mm配置的专用切顶钻机,才能满足要求,而单台切顶钻机价格高达百万,造成切顶钻孔设备投入大,不利于推广。

    现有的圆形管无椭圆形的双聚能作用,另外壁厚不均匀浪费材料,为折叠闭合结构,闭合部位易产生缝隙,导致爆炸能量泄出,减弱双向聚能作用。现有d型注药聚能管注药时,当炸药注入不足时,开口部位药体和扣盖之间出现空隙会导致沿开口部位产生能量泄出,使整个管子形成倒t型三向聚能效果,大大减弱双向聚能作用;当炸药注入足量时,炸药体易形成葫芦形状药体,非椭圆药体,也会产生倒t型三向聚能效果,较大程度减弱了双向聚能作用。又或者采用封闭整体式结构,无法显示炸药体的注入功能,也无开口与滑盖配合连接形成啮合的榫卯结构,装药困难,使用的简便性大大降低。

    现有切顶爆破过程中采用的双侧打密集圆孔型聚能管使用过程中存在炸药量大、不耦合集中装药、不连续装药、切缝易被弱面弱层阻断、管体外径大、钻孔工效低、成本高、需专用钻机具、设备投入高等问题。



    技术实现要素:

    本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足,提供一种椭圆形榫卯式连接双聚能爆破管,直径小,装药密度低,可连续耦合装药,设备投入少,聚能爆破效果好。

    本实用新型采用以下技术方案:

    一种椭圆形榫卯式连接双聚能爆破管,包括管体,管体的截面呈椭圆型空筒状结构,管体长轴两侧对称分布有聚能凹槽,聚能凹槽的高度为5~6mm,沿管体的侧壁纵向贯穿整个管体呈180°设置,管体的上部设置有宽度为10~12mm的开口,开口处设置有异形燕尾形榫卯结构的滑盖,开口呈倒楔形梯台凹槽卯结构,与滑盖配合连接形成啮合的榫卯结构。

    具体的,滑盖包括倒楔形梯台状结构的异形燕尾榫头,异形燕尾榫头的下部两侧设置有限位卡。

    进一步的,限位卡为薄片状结构,宽度大于开口的开口宽度。

    具体的,聚能凹槽的夹角为30~70°。

    具体的,聚能凹槽为v型结构。

    具体的,滑盖与管体采用扣接方式连接。

    与现有技术相比,本实用新型至少具有以下有益效果:

    本实用新型一种椭圆形榫卯式连接双聚能爆破管,管体内腔为椭圆型结构,可使得注入的药体塑形成椭圆炸药体,而椭圆炸药体具有沿长轴方向优先聚能的效果,而管体长轴两侧呈180°分布的v型槽也具有沿长轴聚能的效果,管体具有椭圆药体长轴聚能和v型槽聚能的双聚能作用;聚能凹槽沿管体的侧壁纵向贯穿整个管体1呈180°设置,可实现管体全长聚能,开口的宽度为10~12mm,可供注药枪针注药使用,在管体注满炸药后,由于爆破波在空气中传播速度远大于固体中传播速度,采用开口与滑盖配合连接形成啮合的榫卯结构可将腔内炸药体外侧形成无间隙封闭固体结构,并且薄片滑盖结构具有挤压炸药体,可防止开口部位结合不紧密造成空隙而使得炸药爆炸所产生的爆轰波沿开口及空隙处首先泄出,从而克服了开口处对v型槽成优先聚能泄出的削弱作用,确保聚能效果仅沿v型槽方向。

    进一步的,滑盖上部结构为异形燕尾榫头,呈倒楔形梯台状凸出榫头,与管体开口两侧管壁呈倒楔形梯台状凹槽卯结构,形成啮合的榫卯结构,异形燕尾榫带限位卡结构的滑盖,具有防止外力挤压滑盖陷入管内和防止管内炸药将滑盖挤离管体的作用。

    进一步的,滑盖下部结构为较管体开口略大的薄片状结构,卡在管壁内侧,形成限位卡结构,具有防止外力挤压滑盖陷入管内和防止管内炸药将滑盖挤离管体的作用。

    进一步的,两侧v型槽夹角为30~70°范围内的最佳夹角值,可以实现v型槽沿长轴方向的聚能与椭圆管腔内的椭圆药体长轴聚能相耦合,以实现长轴方向最强效果的双聚能作用。

    进一步的,聚能凹槽为v型结构可使管体内注入的炸药形成v型结构面,炸药体形成的v型结构面可使得炸药从v型槽顶部开始,沿两槽边的法线方向泄出,汇聚成一条直线,炸药速度翻倍,由3200米/秒变成6000米/秒以上,形成射流,在岩石表面形成上万兆帕的压力,远大于岩石200兆帕的动载压力,射流在岩石上切割1.5cm的切口,爆破气体膨胀,形成“气刃”效应,使岩石缝隙贯通,起到预裂作用。

    综上所述,本实用新型直径小、装药密度低、能够连续耦合装药、钻头直径小、不需专门钻机、设备投入少、聚能爆破效果好。

    下面通过附图和实施例,对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

    附图说明

    图1为本实用新型主视图;

    图2为本实用新型分体分布示意图;

    图3为本实用新型立体结构拼接合体示意图;

    图4为本实用新型立体结构拆开分体示意图。

    其中:1.管体;11.聚能凹槽;12.开口;2.滑盖;21.异形燕尾榫头;22.限位卡。

    具体实施方式

    下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,需要说明的是,当一个组件被认为是“连接”另一个组件时,它可以是直接连接到另一个组件,或者可能同时存在居中组件。除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。还需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本实用新型。

    还需要说明的是,本实用新型的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本实用新型和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本实用新型的限制。

    请参阅图3和图4,本实用新型公开了一种椭圆形榫卯式连接双聚能爆破管,包括管体1和滑盖2,管体1的截面呈椭圆型空筒状结构,对称分布有v型结构的聚能凹槽11,管体1的上部设置有开口12,滑盖2为异形燕尾形榫卯结构,设置在开口12处,构成榫卯连接滑盖2与椭圆型空筒状管体1扣接结构。

    聚能凹槽11沿管体1的侧壁纵向贯穿整个管体1呈180°设置,高度为5~6mm,夹角为30°~70°,聚能凹槽11的聚能作用能够产生沿管体1的椭圆长轴线方向切缝。

    管体1的壁厚为1.5~2.5mm;

    管体1内注入炸药塑型形成椭圆状药包,椭圆药包结构能够产生沿管体1长轴方向的聚能作用而形成长轴向切缝;

    开口12呈倒楔形梯台凹槽卯结构,与滑盖1的异形燕尾榫头结构对应,共同形成啮合的榫卯结构。

    开口12的宽度为10~12mm,用于为药枪注药提供主要空间。

    请参阅图1和图2,滑盖2呈异形燕尾榫头,且带薄片状卡位结构体,

    滑盖2上部设有倒楔形梯台状结构的异形燕尾榫头21,下部设有大于管体1的开口12开口宽度的限位卡22,限位卡22为薄片状结构。

    异形燕尾榫头21通过尾部宽下部窄的结构,实现滑盖2不被压力挤入管体1内,保持与管体1在外轮廓上呈现光滑椭圆形状,便于管体1顺利插入钻孔内;

    限位卡22通过略宽卡片防止滑入滑盖2时,管体1内注入的药体不挤压滑盖2使其脱离管体1。

    实施例

    椭圆形榫卯式连接双聚能爆破管管体呈空筒状,管体长度为2.0m,管体截面呈椭圆型上部带开口、两侧呈180°分布有v型槽,管壁厚度2.0mm,v型槽净高6mm,管体长轴外径32mm,管体短轴外径28mm;聚能管管体上部开口部位,开口空间12mm,可供注药枪针注药使用;管体开口两侧管壁呈倒楔形梯台状凹槽卯结构;管体具有的椭圆型具有沿长轴聚能效果,管体两侧分布的v型槽具有沿长轴聚能的效果;管体具有椭圆药体长轴向聚能和v型槽长轴向聚能的双聚能作用。

    滑盖上部结构为异形燕尾榫头,呈倒楔形梯台状凸出榫头,与管体开口两侧管壁呈倒楔形梯台状凹槽卯结构,形成啮合的榫卯结构,滑盖下部结构为较管体开口略大的薄片状结构,卡在管壁内侧,形成限位卡结构。

    安装炸药时,根据不同的地质情况调节炸药的用量和分布,当向管体内注入炸药后,若需用一根聚能管进行爆破时,将滑盖滑入管体开口部位后组成第一爆破管送入炮孔,将管体两侧的v型聚能凹槽与切缝方向齐平;

    当需要多根爆破管连接进行爆破时,将炸药装入管体内,将滑盖与管体1错位扣接组装第一爆破管,错位距离为10~20mm,错位留出的管体,用同样的方法组装第二爆破管,将聚能管露出的管体与相同方法露出的滑盖扣接,组成两根连接在一起的爆破管,并用胶带缠紧连接;用同样的连接方法可组成多跟连接的聚能管;

    将连接起来的多跟聚能管送入炮孔,如图1所示,在切顶炮孔内将管体两侧的v型凹槽与切顶方向齐平;安装好炮泥后进行爆破。

    综上所述,本实用新型一种椭圆形榫卯式连接双聚能爆破管,具有通过两侧带v型凹槽的椭圆形管体结构,本实用新型结构将注入的炸药体塑形成两侧有v型两侧带的椭圆形药体,药体可同时实现沿椭圆长轴向聚能和沿v型凹槽长轴向聚能的双聚能作用,具有较一般管体更强的聚能作用;管体采用短轴上部梯台型开口卯结构与异形燕尾榫滑盖隼结构形成滑入拼接成完整管体,封闭炸药漏出管外;异形燕尾榫滑盖结构具有的上部倒梯台形结构可以以楔形体插入开口处,并具有阻止滑盖陷入管体内部的作用,下部带卡位薄管片结构则可防止滑盖滑入管体时,被管内炸药挤出脱离管体,同时薄片结构还具有挤压注入炸药使其充满官腔,促其成型的作用,同时啮合的榫卯扣接结构可防止炸药体因连接部位出现不紧密、有空隙、葫芦口等导致的能量泄出,克服了接口部位造成的双向聚能削弱效应。

    以上内容仅为说明本实用新型的技术思想,不能以此限定本实用新型的保护范围,凡是按照本实用新型提出的技术思想,在技术方案基础上所做的任何改动,均落入本实用新型权利要求书的保护范围之内。


    技术特征:

    1.一种椭圆形榫卯式连接双聚能爆破管,其特征在于,包括管体(1),管体(1)的截面呈椭圆型空筒状结构,管体长轴两侧对称分布有聚能凹槽(11),聚能凹槽(11)的高度为5~6mm,沿管体(1)的侧壁纵向贯穿整个管体(1)呈180°设置,管体(1)的上部设置有宽度为10~12mm的开口(12),开口(12)处设置有异形燕尾形榫卯结构的滑盖(2),开口(12)呈倒楔形梯台凹槽卯结构,与滑盖(2)配合连接形成啮合的榫卯结构。

    2.根据权利要求1所述的椭圆形榫卯式连接双聚能爆破管,其特征在于,滑盖(2)包括倒楔形梯台状结构的异形燕尾榫头(21),异形燕尾榫头(21)的下部两侧设置有限位卡(22)。

    3.根据权利要求2所述的椭圆形榫卯式连接双聚能爆破管,其特征在于,限位卡(22)为薄片状结构,宽度大于开口(12)的开口宽度。

    4.根据权利要求1所述的椭圆形榫卯式连接双聚能爆破管,其特征在于,聚能凹槽(11)的夹角为30~70°。

    5.根据权利要求1所述的椭圆形榫卯式连接双聚能爆破管,其特征在于,聚能凹槽(11)为v型结构。

    6.根据权利要求1所述的椭圆形榫卯式连接双聚能爆破管,其特征在于,滑盖(2)与管体(1)采用扣接方式连接。

    技术总结
    本实用新型公开了一种椭圆形榫卯式连接双聚能爆破管,管体的截面呈椭圆型空筒状结构,管体左右两侧对称分布有聚能凹槽,聚能凹槽的高度为5~6mm,沿管体的侧壁纵向贯穿整个管体呈180°设置,管体的上部设置有宽度为10~12mm的开口,开口处设置有异形燕尾形榫卯结构的滑盖,开口呈倒楔形梯台凹槽卯结构,与滑盖配合连接形成啮合的榫卯结构。本实用新型直径小、装药密度低、能够连续装药、钻头直径小、不需专门钻机、设备投入少、聚能爆破效果好。

    技术研发人员:张国锋;刘长红;冯芸
    受保护的技术使用者:北京中矿惠科能源技术研究院有限公司
    技术研发日:2020.07.10
    技术公布日:2021.03.12

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