一种基于矿井高压水的溜井堵塞爆破装置及爆破方法与流程

1.本发明属于采矿技术领域，具体涉及一种基于矿井高压水的溜井堵塞爆破装置及爆破方法。


背景技术：

2.溜井系统是地下矿山运输系统的咽喉，在矿山生产过程中起着非常重要的作用。为实现矿石和废石的转运，要在矿井开拓系统中施工一系列的溜井，尤其是在主提升系统附近要施工主溜井以实现矿石和废石的转运功能。但在生产过程中，由于溜井壁面粗糙、矿石堆积、长条形大块的存在和积渣时间过长等诸多因素影响，溜井常常出现结拱、堵塞等现象，严重影响矿山生产，甚至造成后续选矿环节出现停产现象。
3.传统方法中，对溜井堵塞常采用钻孔爆破法、裸露药包支杆爆破法、爆震处理法、灌水法、下挖法等，较常使用的是钻孔爆破法与灌水疏通法。
4.钻孔爆破法一般通过测量堵塞位置，然后在附近溜井壁钻取炮孔，并通过炮孔送入炸药至堵塞位置的办法进行施工。然而该方法探测难度大，时常要通过打多个炮孔的办法寻找到合理的送药位置与角度，且时常要通过多次爆破的方式将堵塞物炸开。因此，该种方法操作繁琐，效率低。
5.灌水疏通法的方式，是在溜井上部向溜井井筒中灌水，通过水对物料的润湿，降低物料块体之间的摩擦力，最终溜井中结拱堵塞物料在自重力作用下下落，达到疏通溜井的目的。但此法在操作上存在诸多问题，易导致以下矿山安全生产隐患：一是向溜井灌水时，灌水量无法控制，水量过小，结拱或堵塞物料不会下落，达不到疏通溜井的目的；二是灌水量过大，容易形成泥石流，对溜井下部的构筑物、设施与人员造成影响，也给人身安全带来极大威胁；三是溜井疏通的时间无法确定，不利于矿山生产的正常组织。
6.可见，传统的溜井堵塞疏通办法，安全性、可靠性与效率都表现的较差。因此，寻找安全可靠的炸药运送方法以实现爆破疏通溜井堵塞成为相当现实而紧迫的问题。


技术实现要素：

7.本发明的目的是基于现有溜井堵塞解决办法存在的诸多不足，提出一种操作简单、成本低廉、爆破效果好、效率高的基于矿井高压水的溜井堵塞爆破装置及爆破方法。
8.为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：
9.一种基于矿井高压水的溜井堵塞爆破装置，包括炸药装载平台、装载平台底盘、高压水管和无线遥控器；所述炸药装载平台的上表面设有红外测距传感器，所述装载平台底盘承托炸药装载平台，所述装载平台底盘内设有水通道，所述水通道与高压水管连通，所述水通道设有喷水口；所述装载平台底盘还设有通信模块，所述通信模块分别与红外测距传感器、无线遥控器连接。
10.进一步的，所述水通道包括互通的横向水通道和纵向水通道，所述横向水通道的出口端设有出水装置，所述出水装置设有向下喷水口和向外侧喷水口，所述纵向水通道的
上端与横向水通道连接，所述纵向水通道的下端设有高压水管接口，所述高压水管接口与高压水管连接。
11.进一步的，所述出水装置设有出水阀门且出水阀门内嵌有阀门控制器，所述阀门控制器与通信模块连接，通过无线遥控器遥控阀门控制器以控制出水装置的出水阀门开合。
12.进一步的，所述横向水通道共设三支，三支所述横向水通道沿装载平台底盘周向均匀分布且汇合处与纵向水通道的上端连接，每支所述横向水通道的出口端均设有出水装置。
13.进一步的，所述通信模块内嵌于装载平台底盘内。
14.进一步的，所述无线遥控器设有显示距离值的显示屏。
15.进一步的，所述红外测距传感器设于炸药装载平台上表面的边缘，所述红外测距传感器共设五个，其中四个所述红外测距传感器沿炸药装载平台周向均匀分布且朝向水平面四个方向，另外一个所述红外测距传感器垂直向上布置。
16.进一步的，所述炸药装载平台上设有炸药包，所述炸药包设有朝上的聚能穴。
17.进一步的，所述炸药装载平台外侧设有雷管脚线缺口；所述炸药包内设有导爆管雷管，所述导爆管雷管外接导爆管脚线，所述导爆管脚线穿过雷管脚线缺口。
18.进一步的，所述高压水管为软橡胶管。
19.本发明还提供一种应用上述基于矿井高压水的溜井堵塞爆破装置的溜井堵塞爆破方法，包括如下步骤：
20.步骤一、堵塞物位置测量：在堵塞矿石上部的水平联络巷道将测绳下放至堵塞矿石上表面，测出堵塞矿石上表面到上部水平联络巷道的距离l1；在堵塞矿石下部的水平联络巷道使用红外测距仪向堵塞矿石下表面进行测量，测出堵塞矿石下表面到下部水平联络巷道的距离l2；
21.步骤二、堵塞物厚度估算：已知上部水平联络巷道与下部水平联络巷道的距离h，则堵塞物厚度l＝h
‑
l1
‑
l2；
22.步聚三、炸药量估计：根据步骤二估算的堵塞物厚度计算所需炸药的重量；
23.步骤四、安装炸药与雷管，将导爆管雷管插入到炸药包中，并与炸药包绑定以防导爆管雷管脱落，然后将布置好导爆管雷管的炸药包通过粘结剂固定于炸药装载平台上；
24.步骤五、接入水管调试水压：将高压水管底部一端连接到下部水平联络巷道的高压水钢管上，并通过高压水钢管接口上的手动阀门调节至装置所需水压值，使所述炸药装载平台保持在悬浮状态；
25.步骤六、摇控操作：根据显示屏中的红外测距数值，无线遥控器通过控制水平向外侧喷水口喷射水流，将所述炸药装载平台调整在溜井横断面的中心位置，通过控制向下喷水口向下喷射水流，将所述炸药装载平台向上缓慢升起，并提升至溜井堵塞矿石下表面附近，使炸药装载平台上的炸药包与堵塞矿石下表面紧贴；
26.步骤七、连线、起爆：将雷管外接导爆管脚线连接至起爆网络，起爆炸药包，实现爆破疏通溜井堵塞。
27.进一步的，所述步骤五中调试水管水压的具体过程如下：通过高压水钢管接口上的手动阀门逐步增压，压力调节至等于炸药装载平台、装载平台底盘、炸药包、导爆管雷管、
高压水管的重力之和，从而保证所述爆破装置的悬浮状态。
28.本发明具有以下有益效果：
29.本发明有效利用了矿井具有的高压水管这一特性，先通过红外测距传感器发出的红外线测距定点，然后通过无线摇控器来控制装载平台底盘上的向下喷水口和向外侧喷水口的喷水量，进而实现炸药装载平台位置的调整，最终将炸药包精准、高效、可靠地提升至堵塞矿石下表面，炸药包紧贴堵塞矿石进行爆破，爆破疏通效果明显，操作过程安全、高效、可靠。
30.综上所述，本发明是一种简便实用、操作容易、安全可靠、精准高效、疏通效果好、成本低的溜井堵塞疏通方法。
附图说明
31.图1为本发明中的基于矿井高压水的溜井堵塞爆破装置示意图。
32.图2为本发明中的基于矿井高压水的溜井堵塞爆破装置的工作示意图。
33.图中标号：1
‑
红外光线；2
‑
炸药装载平台；3
‑
红外测距传感器；4
‑
中心虚线；5
‑
聚能穴；6
‑
炸药包；7
‑
导爆管脚线；8
‑
雷管脚线缺口；9
‑
装载平台底盘；10
‑
出水装置；11
‑
向下喷水口；12
‑
向外侧喷水口；13
‑
高压水管接口；14
‑
通信模块；15
‑
高压水管；16
‑
显示屏；17
‑
无线摇控器；18
‑
矿山主溜井；19
‑
斜支溜井；20
‑
堵塞矿石；21
‑
导爆管雷管；22
‑
水平联络巷。
具体实施方式
34.下面将结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
35.需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，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。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
36.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发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明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，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。以下实施例中未详述的部分均为现有技术。
37.实施例1
38.一种基于矿井高压水的溜井堵塞爆破装置，如图1
‑
2所示，包括炸药装载平台2、装载平台底盘9、高压水管15和无线遥控器17；所述炸药装载平台2的上表面设有红外测距传感器3，所述装载平台底盘9承托炸药装载平台2，所述装载平台底盘9还设有通信模块14，所述通信模块14内嵌于装载平台底盘9内；所述通信模块14分别与红外测距传感器3、无线遥控器17连接。所述装载平台底盘9内设有水通道，所述水通道包括互通的横向水通道和纵向水通道，所述横向水通道的出口端设有出水装置10，所述出水装置10设有向下喷水口11和
向外侧喷水口12，所述纵向水通道的上端与横向水通道连接，所述纵向水通道的下端设有高压水管接口13，所述高压水管接口13与高压水管15连接。所述高压水管15通过高压水管接口13向装载平台底盘9提供高压水流，并通过出水装置10向外和向下喷射水流，水流的反作用力为炸药装载平台2提供上升动力和平移动力。
39.所述出水装置10设有出水阀门且出水阀门内嵌有阀门控制器，所述阀门控制器与通信模块14连接，通过无线遥控器17遥控阀门控制器以控制出水装置10的出水阀门开合。
40.所述横向水通道共设三支，三支所述横向水通道沿装载平台底盘9周向均匀分布且汇合处与纵向水通道的上端连接，每支所述横向水通道的出口端均设有出水装置10。
41.在本实施例中，所述无线遥控器17设有显示距离值的显示屏16。红外测距传感器3测距后，红外测距数值通过装载平台通信模块14送达无线遥控器17，并显示在显示屏16上。
42.在本实施例中，所述红外测距传感器3设于炸药装载平台2上表面的边缘，所述红外测距传感器3共设五个，其中四个所述红外测距传感器3沿炸药装载平台2周向均匀分布且朝向水平面四个方向，另外一个所述红外测距传感器3在炸药装载平台2上表面的任意位置上，垂直向上布置，以测量平台2与炸药安装点之间的距离。本发明的溜井堵塞爆破装置四个水平方向设置的红外测距传感器3用于确定爆破装置在溜井中的位置，如果位置存在偏移，控制水平向外侧喷水口12的喷水量进行调整。另外一个垂直向上的红外测距传感器3用于确定炸药包是否达到炸药安装点，通过控制向下喷水口11的喷水量进行调整。
43.在本实施例中，所述炸药装载平台2上设有炸药包6，在炸药包6放置固定过程中应保证装置重心在炸药装载平台2的中心虚线4处，所述炸药包6设有朝上的聚能穴5。所述炸药包6采用表面粘结剂固定于炸药装载平台2上，且炸药包6设计有朝上的聚能穴5，能够提高药包能量的有效利用率。
44.在本实施例中，所述炸药装载平台2外侧设有雷管脚线缺口8；所述炸药包6内设有导爆管雷管21，所述导爆管雷管21外接导爆管脚线7，所述导爆管脚线7穿过雷管脚线缺口8。所述雷管脚线缺口8可容纳导爆管脚线7，以避免炸药装载平台2的侧边与溜井壁面刮擦导爆管脚线现象。
45.在本实施例中，所述高压水管15为软橡胶管。所述高压水管15采用轻质、密封性好的软橡胶管，更方便操作；高压水管15通过水平联络巷道22接到巷道中的高压水钢管上，并通过高压水钢管接口上的手动阀门调节至装置所需水压值。
46.如图2所示，图中溜井堵塞爆破处理方式为本实施例的优选实施方案，在下部水平联络巷22中，与炸药装载平台底盘9连接的高压水管15的底部一端接口与高压水钢管相连，工作人员通过无线遥控器17控制组装好的爆破装置，利用高压水动力将爆破装置提升至溜井堵塞矿石20下表面附近，使炸药装载平台2上的炸药包6与堵塞矿石20下表面紧贴，药包聚能穴5朝向堵塞矿石20下表面，之后将雷管外接导爆管脚线7连接至起爆网络，起爆炸药包6，实现爆破疏通溜井堵塞。
47.具体的，炸药装载平台2上的五个红外测距传感器3通过红外光线1测量爆破装置在矿山主溜井18中的位置，然后通过内嵌通信模块14送达无线遥控器17，并将五个方向的距离值显示在红外距离显示屏16中，如果水平位置存在偏移，通过无线遥控器17控制出水装置10内的阀门以调整水平向外侧喷水口12喷水量，进而实现水平位置的调整，垂直向上的红外测距用于确定炸药包是否达到炸药安装点，通过控制下向喷水口11向下喷射水流，
实现爆破装置的提升。
48.炸药包6设计有朝上的聚能穴5，能够促使药包能量更多地作用于上部堵塞矿石20，提高炸药包6能量有效利用率，炸药包6内置有导爆管雷管21，其雷管外接导爆管脚线7需连接至下部水平联络巷22的起爆网络，因此雷管外接导爆管脚线应具有足够的长度以满足炸药装载平台上升至堵塞矿石部位。
49.炸药装载平台2为一次性消耗品，会随着爆破疏通过程一同销毁，故可选用成本较低、重量较轻的硬质塑料，既可降低施工成本，又可以减少提升爆破装置所需的喷水动力。虽然炸药装载平台2未能回收，但相对其他溜井疏通方式成本明显较低。
50.高压水管15的长度需考虑堵塞矿石20下表面到下部水平联络巷22高压水管接口13之间的距离，保证有足够的长度使炸药装载平台2上升至堵塞矿石20部位。
51.本实施例采用上述基于矿井高压水的溜井堵塞爆破装置进行溜井堵塞爆破疏通方法包括如下步骤：
52.步骤一、堵塞物位置测量，由于溜井矿石是从上向下滑落，在溜井堵塞后还会在堵点上方形成一定的堆积矿石，因此需要通过测量堵塞物上表面及下表面的位置，进而确定堵塞物位置，具体测量方法如下：在堵塞矿石20上部的水平联络巷道将测绳下放至堵塞矿石20上表面，测出堵塞矿石20上表面到上部水平联络巷道的距离l1；在堵塞矿石20下部的水平联络巷道22使用红外测距仪向堵塞矿石20下表面进行测量，测出堵塞矿石20下表面到下部水平联络巷道22的距离l2。
53.步骤二、堵塞物厚度估算，根据堵塞物与上部水平联络巷、下部水平联络巷22的距离，确定堵塞物厚度，已知上部水平联络巷道与下部水平联络巷道22的距离h，则堵塞物厚度l＝h
‑
l1
‑
l2。
54.步聚三、炸药量估计，根据步骤二估算的堵塞物厚度计算所需炸药的重量，炸药重量一般在0.5
‑
10kg。
55.步骤四、安装炸药与雷管，将导爆管雷管21插入到炸药包6中，并与炸药包6绑定以防雷管脱落，此外还需在炸药包6下表面涂抹表面粘结剂，然后将布置好雷管的炸药包6采用粘结剂固定于炸药装载平台2中心处，同时将雷管外接导爆管脚线7穿过炸药装载平台2的雷管脚线缺口8，避免出现炸药装载平台2的周边与溜井壁面刮擦导爆管脚线7的现象。
56.步骤五、接入水管调试水压，在下部水平联络巷22将高压水管15底部一端接口连接到下部水平联络巷道22的高压水钢管上，并开启高压水钢管接口上的手动阀门，开启向下喷水口11向下喷射水流，通过手动阀门逐渐调大水压值调整下向喷水口11的喷水量，直到下向水流压力等于炸药装载平台2、装载平台底盘9、炸药包6、导爆管雷管21、高压水管15的重力之和时，停止调节手动阀门，保持水管压力恒定输出，使炸药装载平台2能够保持稳定的悬浮状态。
57.步骤六、摇控操作，通过无线遥控器17控制水平向外侧喷水口12喷射水流，并结合显示屏16中的水平红外测距数值，将炸药装载平台2从水平联络巷水平移动至溜井断面中心，通过无线遥控器17调大出水装置10下向喷水口的喷水量，使得下向喷水口11的水流压力大于炸药装载平台2的重力，在炸药装载平台2能够平稳、缓慢上升时，停止调节出水装置10的下向喷水口阀门，保持向下喷水口水流压力恒定输出，在炸药装载平台2上升过程中，根据显示屏16中的水平红外测距数值，通过无线遥控器17不断调整水平向外侧喷水口12的
喷水量，将炸药装载平台2调整在溜井断面中的中心位置，根据显示屏16中的垂直红外测距数值，可以得知炸药装载平台2与溜井堵塞矿石20的位置关系，最终使炸药装载平台2上的炸药包6与堵塞矿石20下表面紧贴。
58.步骤七、连线、起爆。在炸药包上表面与堵塞矿石20接触过程中，炸药包6的聚能穴5向上朝向堵塞矿石20下表面，之后将雷管外接导爆管脚线7连接至起爆网络，起爆炸药包，实现爆破疏通溜井堵塞。
59.在实际操作过程中，应当保证高压水管15及雷管外接导爆管脚线7具有足够的长度以满足炸药装载平台2上升至堵塞矿石20部位，同时炸药包6应固定在炸药装载平台2中部，升起过程应缓慢、小心谨慎，确保炸药在炸药装载平台2稳定可靠，以防炸药包6掉落带来的风险，此外，在整个施工爆破过程，应保证高压水管15提供稳定的高压水输入。
60.经实际应用效果表明，本发明的溜井堵塞爆破装置利用矿井下水管中的高压水作为动力能够实现炸药包装载平台的稳定运输，采用该装置进行爆破是一种简便实用、操作容易、安全可靠、精准高效、疏通效果好、成本低的溜井堵塞疏通方法。
61.虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限制本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。