本发明涉及控制爆破技术领域，尤其涉及一种变直径径向均匀不耦合连续装药结构及其装药方法。
技术背景
在爆破作业过程中，由于炸药能量的作用，常常会对开挖轮廓线以外的围岩造成不同程度的破坏，影响邻近结构体的稳定性和完整性。周边孔控制爆破就是在设计的边界范围内进行开挖爆破时，沿着开挖轮廓钻出密集炮孔，采用不耦合装药结构，在主爆区爆破之前或之后起爆，使得爆后形成的轮廓面具有较高平整度、并能维持围岩稳定的爆破技术。
目前周边孔控制爆破技术主要采用空气间隔轴向不耦合装药结构或径向空气不耦合装药结构。对于空气间隔轴向不耦合装药结构，预留的空气间隔能够在一定程度上降低爆轰压力，增加爆生气体存在时间，提高岩石断裂成缝的质量，但是这种装药结构对于装药段的孔壁岩石仍是会产生很大的爆破荷载，纵向方向上装药段与空气间隔段能量分布不均匀，装药段能量比较集中将使相应位置处孔壁围岩出现过度破坏，导致爆后轮廓面平整度较差、部分围岩稳定性降低。径向空气不耦合装药，也可以起到降低爆轰压力、增加爆生气体存在时间的效果，但由于实际作业中炮孔多是水平或竖向倾斜的，炸药会在重力作用下紧贴炮孔某一侧，炸药爆炸的能量并不是径向均匀地作用于炮孔周围岩石，靠近药包的一侧孔壁也会出现局部过度破坏，也会导致爆后形成的轮廓面平整度较差、部分围岩稳定性降低。
技术实现要素：
本发明的目的是为了解决现有技术的缺点，而提出的一种变直径径向均匀不耦合连续装药结构及其装药方法，本发明能够避免对孔壁的局部造成过度破坏，提高围岩稳定性和开挖轮廓面的平整度，且能够提高炸药的有效利用率，克服岩体夹制作用，减低下一循环的钻孔难度。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种变直径径向均匀不耦合连续装药结构，包括变直径装药筒、定位装置、导爆管雷管和乳化炸药，所述变直径装药筒由不同直径的pvc管连接而成，所述变直径装药筒的外侧固定有定位装置，所述变直径装药筒底部安放有导爆管雷管，所述变直径装药筒内部装填有乳化炸药。
优选的，所述pvc管按从孔底向孔口的顺序，直径之比为1.2：1：0.8，长度之比为1：1：1，所述pvc管厚度相同，所述pvc管的两端分别设有内侧螺纹和外侧螺纹，所述pvc管通过内侧螺纹和外侧螺纹进行连接，按从孔底到孔口的顺序，一号pvc管的内侧螺纹与二号pvc管外侧螺纹相匹配，二号pvc管的内侧螺纹与三号pvc管外侧螺纹相匹配。
优选的，所述定位装置包括两个半环形管卡，所述半环形管卡内径与pvc管外径匹配，所述半环形管卡外径与炮孔直径匹配，所述半环形管卡的接合处有凹槽和卡扣，所述凹槽与卡扣尺寸相匹配，所述卡扣包括滑动筒、弹簧和卡头，所述弹簧一端固定在滑动筒内部，所述弹簧另一端固定有卡头。
优选的，所述半环形管卡外侧开有u形缺口，所述u形缺口有导爆管通过，避免导爆管在装填过程中在半环形管卡和孔壁之间的挤压、摩擦，防止导爆管损坏而产生盲炮。
优选的，所述乳化炸药为胶状乳化炸药，胶状乳化炸药具有良好的可塑性，可以随机成形以便于装填pvc管。
优选的，所述定位装置采用多组均匀安装在pvc管外侧，当pvc管内装填乳化炸药以后，pvc管易在乳化炸药重量的作用下发生弯曲变形，均匀布置多组定位装置可以保证pvc管不发生弯曲变形，防止药卷偏离炮孔中心线。
一种变直径径向均匀不耦合连续装药结构的装药方法，具体按以下步骤进行：
1)沿开挖轮廓钻出直径为d、深度为l的周边孔，根据岩石与地形条件确定装药长度l1以及堵塞长度l2；
2)按孔底到孔口的顺序直径之比为1.2：1：0.8、长度之比为1：1：1选择三段pvc管，分别为一号pvc管、二号pvc管和三号pvc管，一号pvc管、二号pvc管和三号pvc管的外径按比例依次减小分别为d1、d2、d3，总长度等于设计装药长度l1；
3)根据一号pvc管、二号pvc管和三号pvc管的外径d1、d2、d3，选择内径为d1、d2、d3、外径与炮孔直径d匹配的三种半环形管卡，将每种半环形管卡均匀安装在与之匹配的一号pvc管、二号pvc管和三号pvc管的外侧，两个半环形管卡在pvc管外侧相互对接，用力将卡扣的卡头往凹槽里推，卡头后面的弹簧在滑动筒内压缩，在卡头完全进入凹槽后，弹簧反弹且卡头复位，通过卡扣将半环形管卡卡紧，牢固固定在pvc管外侧。
4)在一号pvc管的底部安放导爆管雷管，并在一号pvc管、二号pvc管和三号pvc管内部装填胶状乳化炸药，将一号pvc管和二号pvc管通过一号pvc管内侧螺纹和二号pvc管外侧螺纹连接在一起，将二号pvc管和三号pvc管通过二号pvc管内侧螺纹和三号pvc管外侧螺纹连接在一起，然后使导爆管穿过每个定位装置的其中一个半环形管卡的u形缺口；
5)将变直径装药筒放入炮孔，并然后用堵塞材料对孔口进行封堵，堵塞长度l2，完成周边孔的变直径径向不耦合连续装药。
本发明的有益效果是：
1)本发明采用变直径连续装药结构，并在变直径装药筒外侧安装定位装置，连续装药改善了轴向方向上装药段与空气间隔段的能量分布不均的情况，定位装置可以将炮孔内的药卷定位在炮孔中心线上，能够防止炸药与孔壁直接接触，炸药爆炸以后炸药能量在药卷径向方向上均匀分布，从而避免了对孔壁的局部造成过度破坏，提高了围岩稳定性和开挖轮廓面的平整度。
2)本发明采用多种不同直径pvc管连接而成的变直径装药筒，pvc管直径从孔底向孔口依次减小，使得装药量从孔底向孔口依次减小，由于随炮孔深度增加岩石的夹制作用会逐渐增强，因此这种变直径装药结构，能够提高炸药的有效利用率，克服岩体夹制作用，且能够对下一循环的自由面造成一定破坏，减低下一循环的钻孔难度。
附图说明
图1为本发明所述的变直径径向均匀不耦合装药结构示意图；
图2为本发明所述的单个pvc管示意图；
图3为本发明所述的多个pvc管连接示意图；
图4为本发明所述的定位装置示意图；
图5为本发明所述的卡扣示意图。
图中：1堵塞材料、2定位装置、3乳化炸药、4变直径装药筒、5导爆管、6导爆管雷管、7pvc管、7-1一号pvc管、7-2二号pvc管、7-3三号pvc管、8外部螺纹、9内部螺纹、10半环形管卡、11u形缺口、12凹槽、13卡扣、14滑动筒、15弹簧、16卡头。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，并不是全部的实施例。
所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
参照图1-5，一种变直径径向均匀不耦合连续装药结构，包括变直径装药筒4、定位装置2、导爆管雷管6和乳化炸药3，所述变直径装药筒4由不同直径的pvc管7连接而成，所述变直径装药筒4的外侧固定有定位装置2，所述变直径装药筒4底部安放有导爆管雷管6，所述变直径装药筒4内部装填有乳化炸药3。
优选的，所述pvc管7按从孔底向孔口的顺序，直径之比为1.2：1：0.8，长度之比为1：1：1，所述pvc管7厚度相同，所述pvc管7的两端分别设有内侧螺纹9和外侧螺纹8，所述pvc管7通过内侧螺纹9和外侧螺纹8进行连接，按从孔底到孔口的顺序，一号pvc管7-1的内侧螺纹与二号pvc管7-2外侧螺纹相匹配，二号pvc管7-2的内侧螺纹与三号pvc管7-3外侧螺纹相匹配。
所述定位装置2包括两个半环形管卡10，所述半环形管卡10内径与pvc管7外径匹配，所述半环形管卡10外径与炮孔直径匹配，所述半环形管卡10的接合处有凹槽12和卡扣13，所述凹槽12与卡扣13尺寸相匹配，所述卡扣13包括滑动筒14、弹簧15和卡头16，所述弹簧15一端固定在滑动筒14内部，所述弹簧15另一端固定有卡头16。
所述半环形管卡10外侧开有u形缺口11，所述u形缺口11有导爆管5通过，避免导爆管5在装填过程中在半环形管卡10和孔壁之间的挤压、摩擦，防止导爆管5损坏而产生盲炮。
所述乳化炸药3为胶状乳化炸药，胶状乳化炸药具有良好的可塑性，可以随机成形以便于装填入pvc管7。
所述定位装置2采用多组均匀安装在pvc管7外侧，当pvc管7内装填乳化炸药3以后，pvc管7易在乳化炸药3重量的作用下发生弯曲变形，均匀布置多组定位装置2可保证pvc管7不发生弯曲变形，防止药卷偏离炮孔中心线。
实施例
对于变直径径向均匀不耦合连续装药结构的装药方法，具体按以下步骤进行：
1)沿开挖轮廓钻出直径为d、深度为l的周边孔，根据岩石与地形条件确定装药长度l1以及堵塞长度l2；
2)按孔底到孔口的顺序直径之比为1.2：1：0.8、长度之比为1：1：1选择三段pvc管7，分别为一号pvc管7-1、二号pvc管7-2和三号pvc管7-3，一号pvc管7-1、二号pvc管7-2和三号pvc管7-3的外径按比例依次减小分别为d1、d2、d3，总长度等于设计装药长度l1；
3)根据一号pvc管7-1、二号pvc管7-2和三号pvc管7-3的外径d1、d2、d3，选择内径为d1、d2、d3、外径与炮孔直径d匹配的三种半环形管卡10，将每种半环形管卡10均匀安装在与之匹配的一号pvc管7-1、二号pvc管7-2和三号pvc管7-3的外侧，两个半环形管卡10在pvc管7外侧相互对接，用力将卡扣13的卡头16往凹槽12里推，卡头16后面的弹簧15在滑动筒14内压缩，在卡头16完全进入凹槽12后，弹簧15反弹且卡头16复位，通过卡扣13将半环形管卡10卡紧，牢固固定在pvc管7外侧。
4)在一号pvc管7-1的底部安放导爆管雷管6，并在一号pvc管7-1、二号pvc管7-2和三号pvc管7-3内部装填胶状乳化炸药，将一号pvc管7-1和二号pvc管7-2通过一号pvc管7-1内侧螺纹和二号pvc管7-2外侧螺纹连接在一起，将二号pvc管7-2和三号pvc管7-3通过二号pvc管7-2内侧螺纹和三号pvc管7-3外侧螺纹连接在一起，然后使导爆管5穿过每个定位装置2的其中一个半环形管卡10的u形缺口11；
5)将组合后的装药结构放入炮孔，并用堵塞材料1对孔口进行封堵，堵塞长度l2，完成周边孔的变直径径向不耦合连续装药。
工作原理：使用时，从孔底到孔口按直径之比为1.2：1：0.8、长度之比为1：1：1选择三段相同厚度的pvc管7，pvc管7直径按孔底到孔口的依次减小，使得装药量从孔底向孔口依次减小，由于随炮孔深度增加岩石的夹制作用会逐渐增强，因此这种变直径装药结构，能够提高炸药的有效利用率，克服岩体夹制作用，且能够对下一循环的自由面造成一定破坏，减低下一循环的钻孔难度；选择内径与pvc管7外径匹配、外径与炮孔直径匹配的三种半环形管卡10，将每种半环形管卡10采用多组均匀地安装在与之匹配的pvc管7的外侧，两个半环形管卡10在pvc管7外侧相互对接，用力将卡扣13的卡头16往凹槽12里推，卡头16后面的弹簧15在滑动筒14内压缩，在卡头16完全进入凹槽12后，弹簧15反弹且卡头16复位，通过卡扣13将半环形管卡10卡紧，牢固固定在pvc管7外侧；在一号pvc管7-1的底部安放导爆管雷管6，并在pvc管7内部装填胶状乳化炸药，将一号pvc管7-1和二号pvc管7-2通过一号pvc管7-1内侧螺纹和二号pvc管7-2外侧螺纹连接在一起，将二号pvc管7-2和三号pvc管7-3通过二号pvc管7-2内侧螺纹和三号pvc管7-3外侧螺纹连接在一起，然后使导爆管5穿过每个定位装置2的其中一个半环形管卡10的u形缺口11；将组合后的装药结构放入炮孔，并用堵塞材料1对孔口进行封堵，完成周边孔的变直径径向不耦合连续装药。本发明采用变直径连续装药结构，并在变直径装药筒4外侧安装定位装置2，连续装药改善了轴向方向上装药段与空气间隔段的能量分布不均的情况，定位装置2可以将炮孔内的药卷定位在炮孔中心线上，能够防止炸药与孔壁直接接触，炸药爆炸以后炸药能量在药卷径向方向上均匀分布，从而避免了对孔壁的局部造成过度破坏，提高了围岩稳定性和开挖轮廓面的平整度。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不仅局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。