一种围岩爆破炮孔定向预裂切槽与装药量感知系统

本发明涉及爆破工程中的围岩定向爆破，具体为一种围岩爆破炮孔定向预裂切槽与装药量感知系统。

背景技术：

1、在围岩爆破工程中，爆破不仅能更高效地完成开挖工作，而且爆破对围岩具有较强的适应性以及灵活性。

2、爆破炮孔圆孔在围岩爆破开挖轮廓线的定向控制效果差，且不同级别的围岩爆破炸药单耗不同(或单孔装药量不同)。尤其是在隧道爆破中，爆破导向控制不佳与单孔装药量与坚固性系数不匹配，在爆破炮孔圆孔时常存在超挖、欠挖等现象的发生。

3、且相同围岩爆破炸药的单耗较高，经济性较差。

4、因此需要对以上问题提出一种新的解决方案。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种围岩爆破炮孔定向预裂切槽与装药量感知系统，以解决现有的围岩爆破中围岩开挖轮廓线的定向控制难以实现的问题以及装药量问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种围岩爆破炮孔定向预裂切槽与装药量感知系统，包括装置主机、装置支架和特制锯片，所述装置主机的一端通过装置支架连接有特制锯片；

3、所述装置主机的包括外部组件和内部组件，所述外部组件的内侧设置有内部组件，所述外部组件包括壳体、激光导向定位器、冷却水导管、第一辅助把手、第二辅助把手和第三辅助把手，所述内部组件包括供能组件、电机、第一链轮和切割感知集成，所述切割感知集成用于获得爆破炮孔的切割速度，进而推断围岩级别s与坚固性系数f，进而计算出炮孔的最佳装药量q。

4、进一步地，所述壳体的两侧分别固定连接有第一辅助把手和第二辅助把手，所述壳体的一端固定连接有第三辅助把手，所述壳体远离第三辅助把手一端的两侧设置有激光导向定位器，所述激光导向定位器用于对爆破炮孔的方向进行定位切槽，能准确的定位切槽的方向，所述壳体外侧还设置有冷却水导管。

5、进一步地，所述供能组件包括蓄电池和电源，所述蓄电池和电源设置于外壳内部靠近第三辅助把手的一端。

6、进一步地，所述壳体的内侧靠近激光导向定位器的一端固定连接有电机，所述电机的输出端固定连接有第一链轮。

7、进一步地，所述装置支架包括转动轮固定支架、链条和保护套管，所述保护套管的内侧设置有固定支架，所述固定支架远离第一链轮的一端转动连接有转轴，所述转轴的顶端通过保护套管且转轴与保护套管转动连接，所述转动从上至下依次设置有特制锯片和第二链轮，所述第一链轮与第二链轮之间设置有链条。

8、进一步地，所述保护套管上刻有尺度，可观察爆破炮孔切割深度，所述转动轮固定支架与冷却水导管的出水端连接，用于将冷却水输送至特制锯片处。

9、进一步地，所述特制锯片通过理论计算获得最优的开口宽度a和开口深度b，所述开口宽度a为爆破炮孔半径的0.1～0.3倍；所述开口深度b为爆破炮孔半径的0.15～0.5倍，形成最佳开口角度α为30°～45°。

10、进一步地，所述转动轮固定支架、链条和保护套管的设计长度可根据爆破炮孔的切割深度进行增加或减少；

11、进一步地，为实现爆破炮孔导向切割最佳性能，所述转动轮固定支架、链条和保护套管最佳单根长度l为0.8～1.5m。

12、进一步地，所述切割感知集成用于获得爆破炮孔的切割速度，进而推断围岩级别s与坚固性系数f至少包括以下四种情况；

13、第一种情况为切割速度在1～3min/延米时，围岩等级为ⅴ，坚固性系数为f＜8；

14、第二种情况为切割速度在3～5min/延米时，围岩等级为ⅳ，坚固性系数为8＜f＜15；

15、第三种情况为切割速度在5～7min/延米时，围岩等级为ⅲ，坚固性系数为15＜f＜20；

16、第四种情况为切割速度在大于7min/延米时，围岩等级为ⅲ以上，坚固性系数为20＜f。

17、进一步地，所述计算出炮孔的最佳装药量q至少包括以下四种情况；

18、第一种情况为围岩等级为ⅴ，坚固性系数为f＜8时，最佳装药量为0.3kg/m3＜q＜0.7kg/m3；

19、第二种情况为围岩等级为ⅳ，坚固性系数为8＜f＜15，最佳装药量为0.7kg/m3＜q＜1.0kg/m3；

20、第三种情况为围岩等级为ⅲ，坚固性系数为15＜f＜20，最佳装药量为0.7kg/m3＜q＜1.5kg/m3；

21、第四种情况为围岩等级为ⅲ以上，坚固性系数为20＜f，最佳装药量为1.5kg/m3＜q。为围岩控制爆破单耗装药量提供最适宜参数。

22、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

23、本发明利用转动的锯片对现有炮孔进行位置和角度的控制切割，以此来控制爆破炮孔的方向和形状，通过切割爆破炮孔实现围岩控制爆破炮孔导向的作用，同时通过切割感知集成获得爆破炮孔的切割速度，进而推断围岩级别与坚固性系数，进而计算出炮孔的最佳装药量，精确控制爆炸能量的释放方向和范围，进而得到理想的爆破效果。

1.一种围岩爆破炮孔定向预裂切槽与装药量感知系统，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的一种围岩爆破炮孔定向预裂切槽与装药量感知系统，其特征在于：所述壳体的两侧分别固定连接有第一辅助把手(7)和第二辅助把手(8)，所述壳体的一端固定连接有第三辅助把手(9)，所述壳体远离第三辅助把手(9)一端的两侧设置有激光导向定位器(3)，所述激光导向定位器(3)用于对爆破炮孔的方向进行定位切槽，能准确地定位切槽的方向，所述壳体外侧还设置有冷却水导管(6)，所述壳体的内侧靠近激光导向定位器(3)的一端固定连接有电机(1)，所述电机(1)的输出端固定连接有第一链轮(2)。

3.根据权利要求2所述的一种围岩爆破炮孔定向预裂切槽与装药量感知系统，其特征在于：所述供能组件包括蓄电池(4)和电源(5)，所述蓄电池(4)和电源(5)设置于外壳内部靠近第三辅助把手(9)的一端。

4.根据权利要求2所述的一种围岩爆破炮孔定向预裂切槽与装药量感知系统，其特征在于：所述装置支架包括转动轮固定支架(10)、链条(11)和保护套管(12)，所述保护套管(12)的内侧设置有固定支架(10)，所述固定支架(10)远离第一链轮(2)的一端转动连接有转轴，所述转轴的顶端通过保护套管(12)且转轴与保护套管(12)转动连接，所述转动从上至下依次设置有特制锯片(13)和第二链轮，所述第一链轮(2)与第二链轮之间设置有链条(11)。

5.根据权利要求4所述的一种围岩爆破炮孔定向预裂切槽与装药量感知系统，其特征在于：所述保护套管(12)上刻有尺度，可观察爆破炮孔切割深度，所述转动轮固定支架(10)与冷却水导管(6)的出水端连接，用于将冷却水输送至特制锯片(13)处。

6.根据权利要求1所述的一种围岩爆破炮孔定向预裂切槽与装药量感知系统，其特征在于：所述特制锯片(13)通过理论计算获得最优的开口宽度a和开口深度b，所述开口宽度a为爆破炮孔半径的0.1～0.3倍；所述开口深度b为爆破炮孔半径的0.15～0.5倍，形成最佳开口角度α为30°～45°。

7.根据权利要求4所述的一种围岩爆破炮孔定向预裂切槽与装药量感知系统，其特征在于：所述转动轮固定支架(10)、链条(11)和保护套管(12)的设计长度可根据爆破炮孔的切割深度进行增加或减少。

8.根据权利要求7所述的一种围岩爆破炮孔定向预裂切槽与装药量感知系统，其特征在于：为实现爆破炮孔导向切割最佳性能，所述转动轮固定支架(10)、链条(11)和保护套管(12)最佳单根长度l为0.8～1.5m。

9.根据权利要求1所述的一种围岩爆破炮孔定向预裂切槽与装药量感知系统，其特征在于：所述切割感知集成(14)用于获得爆破炮孔的切割速度，进而推断围岩级别s与坚固性系数f至少包括以下四种情况；

10.根据权利要求9所述的一种围岩爆破炮孔定向预裂切槽与装药量感知系统，其特征在于：所述计算出炮孔的最佳装药量q至少包括以下四种情况；