本技術涉及礦山爆破，具體涉及一種上向中深孔光面爆破可變裝藥結構及其應用方法。
背景技術：
1、光面爆破是通過合理設置爆破參數和施工方法，在開挖邊界上炸出一個平整的、符合設計要求的輪廓面，使爆破后的巖石壁面盡量保持平整的爆破技術。隨著地下礦山機械化程度的不斷提高，光面爆破備受推廣，尤其是在上向中深孔領域，通過合理的光面爆破技術可實現采場輪廓規整。
2、目前，礦山所使用的上向中深孔光面爆破技術存在以下問題：一是大多數礦山光面爆破采用較為簡便的連續裝藥方式，這種裝藥方式容易導致巖石過度破碎，超挖現象較為明顯；二是傳統的竹條綁炸藥形式一般很難把炸藥送到指定位置，使得爆破效果不佳，從而影響礦山生產作業，且該方法耗時較長、作業效率較低；三是當炮孔存在堵孔現象時，炸藥無法送至孔底。
技術實現思路
1、鑒于背景技術中存在的技術問題，本技術提供了一種上向中深孔光面爆破可變裝藥結構及其應用方法，該裝藥結構簡單，操作便捷，能夠使炸藥在上向中深孔內的指定位置分段分布，同時確保裝藥進程的順利進行。
2、第一方面，本技術實施例提供了一種上向中深孔光面爆破可變裝藥結構，包括從上到下依次設置的導流區、裝藥區以及固定區；所述裝藥區包括若干個間隔設置的裝藥管；所述固定區包括工字型實心管、連接繩和伸縮組件，所述伸縮組件設置于所述工字型實心管的凹槽內，所述連接繩穿過所述工字型實心管并與所述伸縮組件連接。
3、本技術實施例的技術方案中，通過設置導流區，能起到疏通上向中深孔的作用；通過將伸縮組件設置于工字型實心管的凹槽內，利用連接繩的松弛和拉緊，實現伸縮組件與上向中深孔孔壁的圍巖的接觸或分離，進而實現裝藥結構在上向中深孔中的順利伸入和穩固安裝；通過將裝藥管間隔設置，實現分段式裝藥，使得裝藥管內的炸藥藥卷實現軸向不耦合，提高爆破效率，同時降低爆破過程對上向中深孔周圍巖石的過粉碎。
4、在一些實施例中，所述裝藥管的長度等于炸藥藥卷的長度，所述裝藥管的直徑通過如下公式計算得到：
5、p1＝ρ1d2/4?????????(1)
6、k13＝σtd/p1?????????(2)
7、d＝d孔/k1???????????????(3)
8、其中，ρ1為炸藥藥卷的密度；d為炸藥藥卷的爆速；p1為炸藥藥卷的初始爆轟壓力；σtd為待爆破區域巖石的動態抗壓強度；k1為徑向不耦合系數；d孔為上向中深孔的直徑；d為所述裝藥管的直徑。
9、該實施例中，根據待爆破區域巖石、上向中深孔的實際情況以及炸藥藥卷的相關參數，獲取徑向不耦合系數和裝藥管的直徑，使得徑向不耦合系數處于優選值，提高徑向不耦合性，提高爆破效果。
10、在一些實施例中，所述裝藥區還包括設置于所述裝藥管之間的空心管；所述裝藥管的直徑等于所述空心管的直徑；所述空心管的長度通過如下公式計算得到：
11、
12、l2＝(l5-l41)/k2????????????????????????????????(5)
13、n＝l2/l21???????????????????????????????????????(6)
14、l22＝(l5-l41-l1-nl21)/(n-1)??????????(7)
15、l41＝(20～30)d孔???????????????????(8)
16、λ＝0.8μ/(1-0.8μ)???????????????????(9)
17、α＝2-λ???????????????????????????(10)
18、其中，k2為軸向不耦合系數；ρ2為待爆破區域巖石的密度；c為爆破產生的巖石縱波波速；r為所述上向中深孔的半徑；μ為待爆破區域巖石的靜態泊松比；λ為側應力系數；α為應力波衰減系數；l2為裝藥總長度；l21為所述裝藥管的長度；n為所述裝藥管的數量；l22為所述空心管的長度；l5為所述上向中深孔的長度；l41為所述工字型實心管的長度；l1為所述導流區的長度。
19、該實施例中，基于礦山巖石力學、上向中深孔的設計參數及炸藥藥卷的相關參數，獲取軸向不耦合系數和空心管的長度，使得軸向不耦合效果更優，從而延長爆破過程中爆破能量的傳遞，提高爆破效率。
20、在一些實施例中，所述伸縮組件包括至少兩個伸縮彈簧和與所述伸縮彈簧連接的金屬支架，所述伸縮彈簧與所述金屬支架的中部連接，所述金屬支架一端與所述工字型實心管的凹槽外壁鉸接；所述連接繩穿過所述伸縮彈簧連接至所述金屬支架的中部。
21、該實施例中，通過將伸縮組件設置成伸縮彈簧和金屬支架，在連接繩、伸縮彈簧以及金屬支架的相互協同下，實現裝藥結構的順利伸入和牢固固定。
22、在一些實施例中，靠近所述導流區的所述裝藥管內設置炸藥藥卷和雷管，剩余的所述裝藥管內設置炸藥藥卷；所述裝藥區還包括導爆索，每個所述裝藥管底部設有供所述雷管腳線或所述導爆索穿過的導線口，所述導爆索連接所有所述裝藥管內的炸藥藥卷。
23、該實施例中，通過在靠近導流區的裝藥管內設置雷管，利用雷管引爆炸藥藥卷，同時導爆索連接所有裝藥管內的炸藥藥卷，使得裝藥管內的炸藥藥卷順利爆炸，提高爆破效率。
24、在一些實施例中，所述裝藥管上設有裝藥艙門，所述裝藥艙門一端與所述裝藥管的管壁鉸接，所述裝藥艙門的另一端設有鎖定結構。
25、該實施例中，通過在裝藥管上設置裝藥艙門，便于將炸藥藥卷順利裝入裝藥管內；通過設置鎖定結構，使得炸藥藥卷牢度存在于裝藥管中。
26、在一些實施例中，所述導流區包括高強合金材質的錐形導流器，所述錐形導流器的錐角為55°-65°。
27、該實施例中，通過將導流區設置成錐形結構，能夠使上向中深孔中的巖屑順利脫落，起到疏通上向中深孔的作用。
28、在一些實施例中，所述錐形導流器底面圓的直徑等于所述裝藥管的直經；所述工字型實心管的最大直徑與所述上向中深孔的直徑差小于5mm。
29、該實施例中，通過合理設置錐形導流器底面圓的直徑和工字型實心管的最大直徑，能夠方便裝藥結構順利進入上向中深孔中。
30、第二方面，本技術實施例提供了一種上述的上向中深孔光面爆破可變裝藥結構的應用方法，包括如下步驟：
31、s1、在待爆破的礦體區域施工若干個所述上向中深孔，形成扇形結構；
32、s2、基于礦山巖石力學、所述上向中深孔的設計參數及炸藥藥卷的相關參數，計算所述裝藥管的直徑和數量以及空心管的長度和數量；根據計算結果依次組裝所述導流區、所述裝藥區以及所述固定區，得到所述上向中深孔光面爆破可變裝藥結構；
33、s3、將所述上向中深孔光面爆破可變裝藥結構送中所述上向中深孔的預設位置，采用三級遞進式微差起爆技術爆破若干個所述上向中深孔。
34、本技術實施例的技術方案中，通過將若干個上向中深孔設置成扇形結構，為光面爆破提供有利條件；通過三級遞進式微差起爆技術，延長能量傳遞的時間，提高爆破效果。
35、在一些實施例中，位于中部的所述上向中深孔設定15ms延期，位于兩側的所述上向中深孔分別設定25ms、35ms延期。
36、該實施例中，通過合理設計起爆順序，實現光面爆破。
37、上述說明僅是本技術技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本技術的技術手段，而可依照說明書的內容予以實施，并且為了讓本技術的上述和其它目的、特征和優點能夠更明顯易懂，以下特舉本技術的具體實施方式。