超视距危岩靶向清除装置及方法与流程

本发明涉及矿山和地质灾害治理及应急救援，具体涉及超视距危岩靶向清除装置及方法。

背景技术：

1、在我国是一个多山国家，山地面积约占全国总面积的三分之一。危岩体（危岩体指岩体虽然还没有发生位移，但已经在结构面的切割下和母体之间分离，在震动和水动力条件下极易发生崩塌的大体积岩石。）多处于陡峭边坡或悬崖，高陡危岩崩塌具有不确定性、突发性、隐蔽性以及致灾能力强等特征。在重力及风化、地震、降雨等外部环境振动干扰作用下，导致危岩体可能发生失稳破坏，造成人员伤亡或财产损失，是一种典型的地质灾害，高位崩塌会造成更严重的地质灾害。因此需要在危岩体发生崩塌前进行危岩清除以消除潜在隐患。以前常规做法是：低处危岩应用人工或机械设备进行危岩清除，高处危岩主要依靠所谓的“蜘蛛人”攀岩人工清除。高处危岩人工清除安全风险极大并且效率不高，尤其在气象条件不利时高陡超视距岩壁危岩清理难度及危险系数更大，抢险救援时高处危岩体更是重大隐患，人工清除有时基本不可能。因此急需研发一种安全高效高陡岩壁危岩清除技术。

技术实现思路

1、为了解决上述背景技术中提出的问题，本发明目的在于提供超视距危岩靶向清除装置及方法。

2、为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

3、一种超视距危岩靶向爆破清除装置，包括能够由飞行器投放的清除装置，所述清除装置包括高压氧气仓、燃气仓、点火模块和能够插入危岩体裂隙内的定位结构，所述高压氧气仓及定位结构分别设置于燃气仓的两端、且均为可拆卸连接；所述高压氧气仓内充有氧气、且氧气压力不大于15mpa；所述燃气仓内充有非固态的可燃物质；

4、所述高压氧气仓通过高压氧气管与燃气仓连通；所述燃气仓内设有点火电极，所述点火电极与点火模块电连接；所述点火模块与点火遥控器无线连接。

5、进一步的，所述燃气仓包括推进燃气仓和爆破燃气仓，所述推进燃气仓设置于高压氧气仓与爆破燃气仓之间，所述推进燃气仓内充有非固态的可燃物质；所述高压氧气仓通过第一高压氧气管与爆破燃气仓相连，所述高压氧气仓通过第二高压氧气管与推进燃气仓相连，第一高压氧气管及所述第二高压氧气管上均设有阀门；所述爆破燃气仓内设有第一点火电极，所述推进燃气仓内设有第二点火电极，所述第一点火电极和第二点火电极均与点火模块电连接；所述点火模块控制第一点火电极延后第二点火电极20±3ms点火；所述推进燃气仓外端靠近爆破燃气仓一侧设置有压力表。

6、进一步的，所述推进燃气仓与推进喷射管相连，所述推进喷射管贯穿高压氧气仓、且其出口端延伸至高压氧气仓的外部，所述推进喷射管的爆燃突破口朝向推进燃气仓内，所述推进喷射管朝向推进燃气仓的爆燃突破口能够在推进燃气仓内压力达到18mpa时开启。

7、进一步的，所述第一高压氧气管及第二高压氧气管上均设有快速接头和逆止阀。

8、进一步的，所述点火模块与高压氧气仓的外壁为可拆卸连接。应用时，外挂于高压氧气仓的外部，仓储放置时点火模块单独存放。

9、进一步的，所述高压氧气仓的外壁上设有三个及以上的吊耳，所述吊耳通过绳索与飞行器相连。

10、进一步的，所述爆破燃气仓的外壁上间隔设有多个肋板，所述肋板沿爆破燃气仓的长度方向布置。

11、进一步的，所述定位结构包括锥形弹头和定位针，所述定位针设置于锥形弹头的小径端，所述锥形弹头的大径端与爆破燃气仓螺纹连接；所述爆破燃气仓的螺纹根部沿其外壁周向设有“u”型环槽，所述“u”型环槽的深度为爆破燃气仓壁厚的三分之一，“u”型环槽宽3～5mm，作为爆破燃气仓炸裂口。

12、进一步的，所述推进喷射管通过短接管与推进燃气仓相连，所述短接管的出口端与推进喷射管相连、爆燃突破口朝向推进燃气仓，所述推进喷射管与短接管通过高强定位螺钉相连。

13、进一步的，还包括支架，所述清除装置的定位结构向下、高压氧气仓朝上架设于支架上。

14、本发明还提供一种超视距危岩靶向清除方法，采用上述清除装置清除危岩，包括以下步骤：

15、步骤1、拼装高压氧气仓和燃气仓，将点火模块固定到高压氧气仓外侧，最后安装定位结构；

16、步骤2、打开推进燃气仓第二高压氧气管上阀门，向推进燃气仓加注氧气，当推进燃气仓气压达到1.5mpa关闭阀门；

17、步骤3、预先打开通往爆破燃气仓的第一高压氧气管上阀门；飞行器吊起清除装置飞向经过勘探确定的危岩体爆破点；

18、步骤4、将清除装置运达危岩体爆破点上空，通过飞行器的成像系统找到危岩体爆破点，下降使定位结构插入危岩体爆破点的裂隙；

19、步骤5、遥控操作飞行器上的脱钩装置使飞行器与清除装置脱离；飞行器飞向安全区，利用飞行器成像系统监控测评危岩清除效果；点火遥控器远程控制点火模块点火，首先第二点火电极点火，推进燃气仓点火起爆，推进喷射管的爆燃突破口在爆燃压力达到18mpa时开启，爆燃气体从推进喷射管的爆燃突破口喷射而出，清除装置被反推力爆推进入危岩爆破点的裂隙内；点火模块控制第一点火电极延迟点火，爆破燃气仓点火起爆，爆破能量使危岩体剥离母岩掉落下来。通过飞行器成像系统测评危岩清理效果，如果没有达到预期效果，经过评估分析后可以重复操作直至彻底消除危岩隐患。

20、本发明与现有技术相比，所取得的技术进步在于：

21、本发明通过飞行器将清除装置投放至危岩体爆破点，将定位结构插入危岩体爆破点的裂隙，遥控清除装置上点火模块进行起爆，爆破能量使危岩体剥离母岩掉落下来。本发明可以实现高陡岩壁超视距危岩靶向清除，消除了高危险作业环境；再者因为是远距离爆破，危岩崩塌掉落也不会对人员和设备造成影响；本发明制作施工费用低廉，危岩清理实施也无需像传统高陡岩壁危岩清理需要搭设庞大的脚手架；本发明利用高压氧气助燃，当推进燃气仓爆燃，高温爆燃气体从推进喷射管喷射而出，因为推进喷射管贯穿高压氧气仓设计，高压氧气仓急速升温气压急速升高，提高氧气进入爆破燃气仓的速度及数量，快速补给氧气，爆破燃气仓点火时爆燃速度暴增，爆炸当量增大，危岩清理效果高。

技术特征：

1.超视距危岩靶向清除装置，其特征在于，包括能够由飞行器投放的清除装置，所述清除装置包括高压氧气仓、燃气仓、点火模块和能够插入危岩体裂隙内的定位结构，所述高压氧气仓及定位结构分别设置于燃气仓的两端、且均为可拆卸连接；所述高压氧气仓内充有氧气、且氧气压力不大于15mpa；所述燃气仓内充有非固态的可燃物质；

2.根据权利要求1所述的超视距危岩靶向清除装置，其特征在于：所述燃气仓包括推进燃气仓和爆破燃气仓，所述推进燃气仓设置于高压氧气仓与爆破燃气仓之间，所述推进燃气仓内充有非固态的可燃物质；所述高压氧气仓通过第一高压氧气管与爆破燃气仓相连，所述高压氧气仓通过第二高压氧气管与推进燃气仓相连，所述第一高压氧气管及第二高压氧气管上均设有阀门；所述爆破燃气仓内设有第一点火电极，所述推进燃气仓内设有第二点火电极，所述第一点火电极和第二点火电极均与点火模块电连接；所述点火模块控制第一点火电极延后第二点火电极20±3ms点火；所述推进燃气仓外端靠近爆破燃气仓一侧设置有压力表；

3.根据权利要求2所述的超视距危岩靶向清除装置，其特征在于：所述第一高压氧气管及第二高压氧气管上均设有快速接头和逆止阀。

4.根据权利要求2所述的超视距危岩靶向清除装置，其特征在于：所述点火模块与高压氧气仓的外壁为可拆卸连接。

5.根据权利要求2所述的超视距危岩靶向清除装置，其特征在于：所述高压氧气仓的外壁上设有三个及以上的吊耳，所述吊耳通过绳索与飞行器相连。

6.根据权利要求2所述的超视距危岩靶向清除装置，其特征在于：所述爆破燃气仓的外壁上间隔设有多个肋板，所述肋板沿爆破燃气仓的长度方向布置。

7.根据权利要求2所述的超视距危岩靶向清除装置，其特征在于：所述定位结构包括锥形弹头和定位针，所述定位针设置于锥形弹头的小径端，所述锥形弹头的大径端与爆破燃气仓螺纹连接；所述爆破燃气仓的螺纹根部沿其外壁周向设有“u”型环槽，所述“u”型环槽的深度为爆破燃气仓壁厚的三分之一、宽度为3～5mm。

8.根据权利要求2所述的超视距危岩靶向清除装置，其特征在于：所述推进喷射管通过短接管与推进燃气仓相连，所述短接管的出口端与推进喷射管相连、爆燃突破口朝向推进燃气仓，所述推进喷射管与短接管通过高强定位螺钉锚固。

9.根据权利要求2所述的超视距危岩靶向清除装置，其特征在于：还包括支架，所述清除装置的定位结构向下、高压氧气仓朝上架设于支架上。

10.一种超视距危岩靶向清除方法，其特征在于，采用如权利要求2-9任一项所述的超视距危岩靶向清除装置清除危岩，包括以下步骤：

技术总结本发明公开了超视距危岩靶向清除装置及方法，涉及矿山和地质灾害治理及应急救援技术领域，清除装置包括高压氧气仓、燃气仓、点火模块和定位结构，高压氧气仓及定位结构分别设于燃气仓的两端，燃气仓内有非固态的可燃物质，高压氧气仓内有高压氧气；高压氧气仓通过高压氧气管与燃气仓连通，燃气仓内设有点火电极，点火模块与点火电极电连接，点火模块能够接收点火遥控器无线信号，执行点火指令；方法步骤如下：拼装高压氧气仓、燃气仓及定位结构；飞行器吊起清除装置飞向危岩体爆破点，下降使定位结构插入危岩裂隙；遥控点火模块点火起爆，爆破能量使危岩体剥离母岩掉落下来，危岩清理工作完成。本发明安全系数高、成本低，清理危岩效率高。技术研发人员：赵小勇,张聚斌,段静波,王士昭,解少朋,杨宏伟,朱立强,廖瑞钢受保护的技术使用者：河北省地质矿产勘查开发局国土资源勘查中心（河北省矿山和地质灾害应急救援中心）技术研发日：技术公布日：2024/6/13