一种富水深孔爆破隔离装药装置及其使用方法与流程

本发明涉及一种富水深孔爆破隔离装药装置及其使用方法，属于露天采矿工程爆破领域，可以高效实现分段隔离装药，且制作成本低廉，并可以根据现场情况进行调整。

背景技术：

在露天深孔爆破中，根据煤岩层物理力学性质的不同，为减少过量装药引起的技术经济浪费，有时需要对深孔进行分段隔离装药。现有的分段隔离装药技术普遍存在制作成本较高、对环境适应性差等缺点。为有效实现隔离装药，并且可以根据现场情况进行调节，适应现场复杂的孔内条件，有必要发明一种对环境适应性强的分段装药爆破的技术和装置。

技术实现要素：

本发明采用机械装置实现隔离装药，成本低廉，操作简便，隔离效果较好，安全性高，对现场复杂工况适应性较强，可应用于富水深孔隔离装药。

一种富水深孔爆破隔离装药装置具体包括：牵引绳、操控板、端头杆、连接杆、端尾杆、限制桶、弹性隔离球、承接盘、隔离材料。

所述操控板为一圆环形薄板，其外环直径小于炮孔直径5-6cm，内环直径应小于外环直径1cm。在操控板一面用白色粉笔作一圆，其直径等于操控板外环直径与内环直径和的一半，以圆心为起点，作四条射线，相邻两条射线夹角为45度，且不重合，每条射线都与白色粉笔所画圆相交，得到四个点，分别记为a1、a2、a3、a4。

所述端头杆，为圆柱体形式，其底面直径为1.5-2cm，柱体按照侧面高度平均分为两部分，一端为实心结构，另一端为空心结构，空心结构部分内壁设置有内螺纹。所述端头杆共四根，其实心端焊接在操控板上，实心端圆心分别与点a1、a2、a3、a4重合。

所述连接杆包括两部分，包括顶端柱体部分和主体部分。所述顶端柱体部分为实心结构，其外壁设置有外螺纹，半径应与端头杆设有内螺纹部分的内壁半径相同，使得顶端柱体部分可以通过外壁的外螺纹与端头杆的内螺纹部分衔接。所述连接杆主体部分为空心结构，其底部内壁设置有内螺纹，底部内螺纹部分内壁半径与其顶部柱体部分半径相同，使得连接杆底部内螺纹部分可以与连接杆顶端柱体外螺纹部分衔接。

所述端尾杆包括两部分，包括顶端柱体部分和主体部分。所述顶端柱体部分为实心结构，其外壁设置有外螺纹，半径应与连接杆设有内螺纹部分的内壁半径相同，使得顶端柱体部分可以通过外壁的外螺纹与连接杆的内螺纹部分衔接。其主体部分为实心圆柱体结构，半径与端头杆实心部分底面半径相同。

所述限制桶为空心圆柱体结构，其上底面为圆环形，无下底面。其底面半径与操控板外环半径相同。在限制桶圆环形底面用白色粉笔作一圆，其直径等于限制桶外环直径与内环直径和的一半，以圆心为起点，作四条射线，相邻两条射线夹角为45度，且不重合，每条射线都与白色粉笔所画圆相交，得到四个点，分别记为b1、b2、b3、b4。所述端尾杆共四根，其主体部分圆形底面焊接在限制桶圆环形底面上，主体部分圆形底面圆心分别与点b1、b2、b3、b4重合。

所述弹性隔离球为弹性可伸缩材料制成，并保持一定强度，不会因孔壁摩擦及隔离材料等因素破坏。所述弹性隔离球，其一端开口，使用时可将开口端密封。其内部充填有密度与爆破炸药相近的隔离材料，该隔离材料以流体为主，不会腐蚀、破坏弹性隔离球。

所述牵引绳为柔性无弹性材料，其抗拉强度大于弹性隔离球充填隔离材料后整个装置的重量，长度应大于孔深至少1m。

所述承接盘为圆台形空心结构，上底面封闭，下底面直径小于爆破孔3-5cm，无下底面，起到将爆破炸药和弹性隔离球分隔的作用，侧面布有若干圆形镂空孔，为排水用。所述承接盘为一种硬质材料制成，密度大于水，与爆破炸药密度近似，且不对爆破炸药的爆炸造成影响。

所述承接盘上底面与弹性隔离球封闭端胶结，胶结强度应大于承接盘的重量，在水孔中不会使承接盘和弹性隔离球分离。

进一步地，所述端头杆、连接杆、端尾杆外壁设置有刻度标识线，刻度应当标明米、厘米、毫米线，且拼接后刻度顺序连贯。

进一步地，所述牵引绳直径应在0.5cm-1cm之间，并在外部设置有刻度标识线。

应用于上述一种富水深孔爆破隔离装药装置的使用方法如下：

步骤s101：在地面向下钻孔，将钻孔内煤岩碎屑清理干净后，根据实际情况确定分段装药距离，通过端头杆、连接杆、端尾杆上的刻度标识线确定所需连接杆的数目，将连接杆与端头杆、端尾杆拼接；

步骤s102：在弹性隔离球内充填隔离材料，应防止进入气体，或进入气体体积不超过隔离材料总体积的1％。充填完成后，用牵引绳将弹性隔离球开口端系牢，防止隔离材料漏出，同时保证牵引绳系牢的强度足够，不会使得装入隔离材料后的弹性隔离球脱离牵引绳；隔离材料的体积应当与爆破孔隔离段的体积相同，当隔离距离为l，爆破孔半径为r，隔离材料体积v＝l×πr²；

步骤s103：将牵引绳、弹性隔离球从限制桶无底面放入，牵引绳依次穿过限制桶圆环面内环、操控板内环；

步骤s104：在爆破孔内放入爆破炸药后，保持限制桶圆环底面朝上，通过人为操控操控板、牵引绳使得弹性隔离球主体部分处于限制桶内，并与孔壁不接触，让限制桶缓慢下降，并保持承接盘轴线与水平面垂直；

步骤s105：通过端头杆、连接杆、端尾杆的刻度线，当距离隔离区20cm左右时，缓慢下降操控板和牵引绳，靠限制桶的推力和弹性隔离球的重力让承接盘将下方的水通过承接盘与孔壁的缝隙及承接盘侧壁上的孔逐渐排出；

步骤s106：当承接盘到达隔离区域时，提升操控板，停止对牵引绳的操控，使弹性隔离球通过自重与限制桶分离，同时由于弹性隔离球内部隔离材料对球壁的作用，弹性隔离球与孔壁逐渐完全接触，通过控制操控板，将端头杆、连接杆、端尾杆、限制桶提出孔外。继续充填爆破炸药、封孔材料，完成封孔。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

附图中：

图1是装置受限状态的侧视图；

图2是装置受限状态侧面的剖视图；

图3是装置受限状态的俯视图；

图4是爆破孔中装置受限并在下方放入爆破炸药的侧视图；

图5是爆破孔中装置受限并在下方放入爆破炸药的侧面剖视图；

图6是爆破孔中装药全部完成后的侧面剖视图。

图中标号：1、牵引绳，2、操控板，3、端头杆，4、连接杆，5、端尾杆，6、限制桶，7、弹性隔离球，8、承接盘，9、隔离材料，10、爆破炸药，11、封孔材料。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供一种富水深孔爆破隔离装药装置及其使用方法，其中一种富水深孔爆破隔离装药装置包括：牵引绳1、操控板2、端头杆3、连接杆4、端尾杆5、限制桶6、弹性隔离球7、承接盘8、隔离材料9。

所述操控板2为一圆环形薄板，其外环直径小于炮孔直径5-6cm，内环直径应小于外环直径1cm。在操控板2一面用白色粉笔作一圆，其直径等于操控板2外环直径与内环直径和的一半，以圆心为起点，作四条射线，相邻两条射线夹角为45度，且不重合，每条射线都与白色粉笔所画圆相交，得到四个点，分别记为a1、a2、a3、a4。

所述端头杆3，为圆柱体形式，其底面直径为1.5-2cm，柱体按照侧面高度平均分为两部分，一端为实心结构，另一端为空心结构，空心结构部分内壁设置有内螺纹。所述端头杆3共四根，其实心端焊接在操控板2上，实心端圆心分别与点a1、a2、a3、a4重合。

所述连接杆4包括两部分，包括顶端柱体部分和主体部分。所述顶端柱体部分为实心结构，其外壁设置有外螺纹，半径应与端头杆3设有内螺纹部分的内壁半径相同，使得顶端柱体部分可以通过外壁的外螺纹与端头杆3的内螺纹部分衔接。所述连接杆4主体部分为空心结构，其底部内壁设置有内螺纹，底部内螺纹部分内壁半径与其顶部柱体部分半径相同，使得连接杆4底部内螺纹部分可以与连接杆4顶端柱体外螺纹部分衔接。

所述端尾杆5包括两部分，包括顶端柱体部分和主体部分。所述顶端柱体部分为实心结构，其外壁设置有外螺纹，半径应与连接杆4设有内螺纹部分的内壁半径相同，使得顶端柱体部分可以通过外壁的外螺纹与连接杆4的内螺纹部分衔接。其主体部分为实心圆柱体结构，半径与端头杆实心部分底面半径相同。

所述限制桶6为空心圆柱体结构，其上底面为圆环形，无下底面。其底面半径与操控板2外环半径相同。在限制桶6圆环形底面用白色粉笔作一圆，其直径等于限制桶6外环直径与内环直径和的一半，以圆心为起点，作四条射线，相邻两条射线夹角为45度，且不重合，每条射线都与白色粉笔所画圆相交，得到四个点，分别记为b1、b2、b3、b4。所述端尾杆5共四根，其主体部分圆形底面焊接在限制桶6圆环形底面上，主体部分圆形底面圆心分别与点b1、b2、b3、b4重合。

所述弹性隔离球7为弹性可伸缩材料制成，并保持一定强度，不会因孔壁摩擦及隔离材料9等因素破坏。所述弹性隔离球7，其一端开口，使用时可将开口端密封。其内部充填有密度与爆破炸药10相近的隔离材料9，该隔离材料9以流体为主，不会腐蚀、破坏弹性隔离球7。

所述牵引绳1为柔性无弹性材料，其抗拉强度大于弹性隔离球7充填隔离材料9后整个装置的重量，长度应大于孔深至少1m。

所述承接盘8为圆台形空心结构，上底面封闭，下底面直径小于爆破孔3-5cm，无下底面，起到将爆破炸药10和弹性隔离球7分隔的作用，侧面布有若干圆形镂空孔，为排水用。所述承接盘8为一种硬质材料制成，密度大于水，与爆破炸药10密度近似，且不对爆破炸药10的爆炸造成影响。

所述承接盘8上底面与弹性隔离球7封闭端胶结，胶结强度应大于承接盘8的重量，在水孔中不会使承接盘8和弹性隔离球7分离。

进一步地，所述端头杆3、连接杆4、端尾杆5外壁设置有刻度标识线，刻度应当标明米、厘米、毫米线，且拼接后刻度顺序连贯。

进一步地，所述牵引绳1直径应在0.5cm-1cm之间，并在外部设置有刻度标识线。

应用于上述一种富水深孔爆破隔离装药装置的使用方法如下：

步骤s101：在地面向下钻孔，将钻孔内煤岩碎屑清理干净后，根据实际情况确定分段装药距离，通过端头杆3、连接杆4、端尾杆5上的刻度标识线确定所需连接杆4的数目，将连接杆4与端头杆3、端尾杆5拼接；

步骤s102：在弹性隔离球7内充填隔离材料9，应防止进入气体，或进入气体体积不超过隔离材料9总体积的1％。充填完成后，用牵引绳1将弹性隔离球7开口端系牢，防止隔离材料9漏出，同时保证牵引绳1系牢的强度足够，不会使得装入隔离材料9后的弹性隔离球7脱离牵引绳1；隔离材料9的体积应当与爆破孔隔离段的体积相同，当隔离距离为l，爆破孔半径为r，隔离材料9体积v＝l×πr²；

步骤s103：将牵引绳1、弹性隔离球7从限制桶6无底面放入，牵引绳1依次穿过限制桶6圆环面内环、操控板2内环；

步骤s104：在爆破孔内放入爆破炸药10后，保持限制桶6圆环底面朝上，通过人为操控操控板2、牵引绳1使得弹性隔离球7主体部分处于限制桶6内，并与孔壁不接触，让限制桶6缓慢下降，并保持承接盘8轴线与水平面垂直；

步骤s105：通过端头杆3、连接杆4、端尾杆5的刻度线，当距离隔离区20cm左右时，缓慢下降操控板2和牵引绳1，靠限制桶6的推力和弹性隔离球7的重力让承接盘8将下方的水通过承接盘8与孔壁的缝隙及承接盘8侧壁上的孔逐渐排出；

步骤s106：当承接盘8到达隔离区域时，提升操控板2，停止对牵引绳1的操控，使弹性隔离球7通过自重与限制桶6分离，同时由于弹性隔离球7内部隔离材料9对球壁的作用，弹性隔离球7与孔壁逐渐完全接触，通过控制操控板2，将端头杆3、连接杆4、端尾杆5、限制桶6提出孔外。继续充填爆破炸药10、封孔材料11，完成封孔。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。