CN103759603B - 水压自胀裂自闭锁防尘摩擦挤压型炮眼堵塞器 - Google Patents

Abstract

本发明属于工程爆破炮眼堵塞的技术领域，具体涉及一种水压自胀裂自闭锁防尘摩擦挤压炮眼堵塞器，克服了现有粘土炮泥存在的诸多弊端，提高了堵塞效率，减小了环境污染。其包括自炮眼底到炮眼口依次设置的压缩塞、葫芦状可压缩胀裂防尘水袋以及楔形体堵塞器，压缩塞与葫芦状可压缩胀裂防尘水袋套装连接，楔形体堵塞器设置于葫芦状可压缩胀裂防尘水袋后靠近炮眼口的位置、包括配合使用的两个大小不一的楔形块。本发明具有如下有益效果：炮眼堵塞速度快、堵塞效果好、能降尘能消毒、安全环保无污染、成本低廉。尤其在有水炮眼或者向上倾斜炮眼应用更为可靠方便。

Description

水压自胀裂自闭锁防尘摩擦挤压型炮眼堵塞器

技术领域

本发明属于工程爆破炮眼堵塞的技术领域，具体涉及一种水压自胀裂自闭锁防尘摩擦挤压型炮眼堵塞器。

背景技术

20世纪80年代起,国内外开始重视炮孔填塞问题,并开展了填塞作用机理、填塞材料、填塞长度等一系列的研究。研究表明合理的填塞可以提高炮孔中爆生气体压强和延长爆生气体压力的作用时间；促进炸药充分反应，使之释放出最大的能量，产生最少的有毒气体；阻止爆生气体的自由逸出，减少爆炸能量、爆生气体压力的损失，提高炸药的热效率，提高炸药的做功能力；阻止炽热固体颗粒外射和爆炸火焰外喷，有效防止瓦斯与煤尘的爆炸；有效调节爆炸能量的合理分配，增加破岩的有效功，降低引起空气冲击波、飞石、岩体振动等的无用功。

概况起来，目前应用于炮眼堵塞方面的堵塞物有炮泥类和炮泥塞类两大类。

一、炮泥类

（1）粘土砂炮泥

在爆破施工中，粘土炮泥具有可塑性好，成本低廉等优点，得到了现场的广泛认可。但是在长期的应用中，还存在许多问题：如炮泥供应不便，装填工序繁多，工人劳动强度大，作业时间长，封堵质量难以控制，易出现“打枪”现象（尤其是炮眼中有水时）或者炸药拒爆现象；与煤混合后会影响煤的品质等等问题；对材料的类型和粒度要求较高，粒度过大易产生飞石；爆破后块度较大。

由于上述原因，工人们为了减少劳动强度，节约工时，常常采用无可塑性的岩块、煤块、煤粉或药卷纸作为炮眼堵塞以代替“炮泥”；或者干脆不封泥，采用大药量的方法来弥补炮眼堵塞的不足,其结果是造成炸药量严重浪费、围岩严重受损、断面成形差、大块岩石率高、爆堆集中度差、事故率高等严重后果。

（2）胶体材料炮泥

在减少有害气体、降低尘灰等方面优于固体材料。但由于凝结硬化速度慢、成本高、凝化过程中放热量高、结构复杂等问题，未能得到推广应用。

（3）液体或气体堵塞

水或空气填入炮孔后实现不耦合装药，可削弱爆压峰值，延长爆生气体作用时间，提高炸药爆炸的能量利用率，且水还能降温、降尘、减震、减少有害气体的产生，因此广泛应用于地面爆破中。水炮泥和空气炮泥密度小、强度低、与炮孔壁的摩擦弱，虽号称炮泥，但实际上不能堵住炸药爆炸的最初冲击，没有起到堵塞炮孔的作用，使用时必须在孔口部填塞一定长度的土、砂或者堵塞物。

二、炮泥塞类

（1）底锥形炮泥塞

底锥形炮泥塞的特点是底部有一定锥度，这类炮泥塞一般由塑料制成，具有适应性强、使用方便、成本低等优点，但不能单独使用，塞入后需再加炮泥。

（2）楔形炮泥塞

楔形膨胀组合是最常见的一种炮泥塞结构，可以由塑料、木材或陶瓷等制成，试验证明现有的这类炮泥塞在没有预压或无炮泥再封口时，楔形炮泥塞作用甚微；有预压或有炮泥再封口时，作用效果明显。

（3）膨胀螺丝形炮泥塞

膨胀螺丝形炮泥塞也用到楔形膨胀组合的原理，这类炮泥塞的堵塞可靠度比楔形炮泥塞有所提高，可单独使用，但堵塞率不高，与粘土砂炮泥相比，效果较差。

发明内容

本发明的发明目的：为了解决现有炮泥或者炮泥塞存在的诸多缺陷，提供了一种堵塞速度快、堵塞效果好、能降尘能消毒、安全环保无污染、成本低廉的水压自胀裂自闭锁防尘摩擦挤压型炮眼堵塞器。

本发明采用如下的技术方案实现：

水压自胀裂自闭锁防尘摩擦挤压型炮眼堵塞器，包括自炮眼底到炮眼口依次设置的压缩塞、葫芦状可压缩胀裂防尘水袋以及楔形体堵塞器，压缩塞与葫芦状可压缩胀裂防尘水袋套装连接，楔形体堵塞器设置于葫芦状可压缩胀裂防尘水袋后靠近炮眼口的位置、包括配合使用的两个大小不一的楔形块。

所述的葫芦状可压缩胀裂防尘水袋包括由阻燃橡胶制成的橡胶袋，橡胶袋的壁截面为连续波纹状，袋体内充填除尘剂、吸毒剂以及消炎剂的混合水溶液，橡胶袋一端设置弹性连接套口，弹性连接套口上开有注水孔，橡胶袋内设有与注水孔连接的单向止水阀，橡胶袋另一端封闭但也设置弹性连接套口。

所述的压缩塞的一端端头为半球体状，中间部分为圆柱体，另一端为可与弹性连接套口连接的小柱体，小柱体直径小于圆柱体。

所述的两个楔形块包括楔形块Ⅰ和楔形块Ⅱ，楔形块Ⅰ的大头端朝向炮眼底部，楔形块Ⅱ的小头朝向炮眼底部；楔形块Ⅰ外侧的表面中心沿炮眼轴向方向开设有雷管脚线可穿过的半圆形槽孔、内侧表面中心沿炮眼轴向方向开设有八字形滑槽；楔形块Ⅱ的外表面沿其轴线方向开有若干倒枪刺，内表面设有与八字形滑槽配合的倒八字型的小滑块；楔形块Ⅱ的长度小于楔形块Ⅰ的长度，楔形块Ⅰ靠近葫芦状可压缩胀裂防尘水袋的一端也设置有可与弹性连接套口连接的小柱体。

本发明：1）首次采用水被压缩后涨大葫芦状防尘水袋而实现胀裂摩擦的目的；

2）首次采用了爆炸冲击波作为堵塞器自闭锁的源动力，实现合理借力，减少了工人的体力劳动和作用时间；

3）依靠结构设计实现了冲击力的再分配，冲击波依靠圆形顶面实现了力的分解和能量的有效分配，将有效能量作用在了炮眼壁上，提高了破岩能力，实现了岩块粒度的均匀化。

本发明具有如下有益效果：

1）操作简单、运输安装方便、工作量小；

2）能够节约工时，成本低廉；

3）能够降低单位炸药消耗量，达到良好的爆破效果；

4）不会对煤质产生污染，可提高煤的品质；

5）能有效阻止火焰喷射、炽热颗粒的飞出，降低瓦斯爆炸概率。

6）具备防水、耐水的功能，在有水的炮眼中使用不影响其堵塞效果。

7）能够适应任何角度的炮眼使用（向上、向下、倾斜、水平炮眼）；

8）能有效杜绝炮线破损、漏电、断裂等事故，可有效杜绝拒爆现象，保证起爆质量；

9）遇到瞎炮时可方便地退出并快速进行处理；

10）堵塞器的自闭锁和堵塞不是主要依靠人力来完成，而是主要依靠爆炸冲击波和爆生气体的作用力完成，可大大地减少工人的体力劳动和作业时间；

11）实现了缓冲胀裂摩擦的目的，葫芦状可压缩胀裂防尘水袋被压缩后能够为爆生气体提供一定的缓冲空间，减小应力集中现象，延长爆生气体的作用时间；

12）依靠结构设计实现了冲击力的再分配，冲击波能在圆形顶面实现力的分解，实现能量的有效分配，将有效能力作用在炮眼壁上，提高破岩能力，实现岩块粒度均匀化，避免产生大块岩。

附图说明

图1为水压自胀裂自闭锁防尘摩擦挤压炮眼堵塞器，

图2为形体堵塞器的结构示意图，

图3为楔形块Ⅱ的结构示意图，

图4为图3的A向视图，

图5为∪型手拉环的结构示意图，

图中：1-压缩塞，2-葫芦状可压缩胀裂防尘水袋，3-楔形体堵塞器，4-弹性连接套口，5-单向止水阀，6-楔形块Ⅰ，7-楔形块Ⅱ，8-半圆形槽孔，9-∪型手拉环，10-八字形滑槽，11-倒枪刺，12-小滑块。

具体实施方式

结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。

如图1所示，水压自胀裂自闭锁防尘摩擦挤压型炮眼堵塞器，包括包括自炮眼底到炮眼口依次设置的压缩塞1、葫芦状可压缩胀裂防尘水袋2以及楔形体堵塞器3，压缩塞1与葫芦状可压缩胀裂防尘水袋2套装连接，楔形体堵塞器3设置于葫芦状可压缩胀裂防尘水袋2后靠近炮眼口的位置、包括配合使用的两个大小不一的楔形块。

所述的爆破冲击压缩塞是由高分子材料制作而成，结构如图1中件1所示。压缩塞1朝向炮眼底部的一端为半球形，中间部分为圆柱体，直径比炮眼直径小5mm，另一端为直径小于中间柱体直径5mm的小柱体。

所述的葫芦状可压缩胀裂防尘水袋2是由高摩擦系数的橡胶制作而成，形状类似串糖葫芦，其壁截面为连续波纹状，橡胶袋的厚度2~3mm，最大直径比炮眼直径小5mm。橡胶袋朝向炮眼底部一端的端头设有弹性连接套口，直径比压缩塞尾部小柱体直径小2mm，以便与压缩塞尾端的小柱体能弹性一体连接，另外在弹性连接套口里边开设注水孔，橡胶袋内设有单向止水阀与注水孔连接。橡胶袋另一端封闭，但同样在端头设有连接套口，以便与组合楔形塞末端的小柱体有效连接。

如图2、3、4、5所示，所述的两个楔形块包括楔形块Ⅰ6以及楔形块Ⅱ7，大头端朝向炮眼底部的楔形块Ⅰ6的外侧表面中心沿炮眼轴向方向开设有雷管脚线可穿过的半圆形槽孔8和沿外表面可滑动抽拉的∪型手拉环9，内侧表面中心沿炮眼轴向方向开设有八字形滑槽10。楔形块Ⅰ6的内外表面均为光滑，小头朝向炮眼底部的楔形块Ⅱ7的内表面光滑、外表面沿其轴线方向开有若干倒枪刺11，内表面设有倒八字型的小滑块12，两个楔形块角度小于其自锁角，楔形块Ⅱ7的长度比楔形块Ⅰ6的长度要短一些。

压缩塞1与葫芦状可压缩胀裂防尘水袋2在使用时可实现快速套接，楔形体堵塞器3设置于防尘水袋后靠近炮眼口的地方、包括配合使用的两个楔形块。其原理是采用了水压胀裂防尘水袋膨胀实现增大摩擦阻力的原理设计而成。通过爆炸应力波（冲击波）压力对压缩塞的作用促使压缩塞产生向炮眼口的运动，压缩塞的推进必然对防尘水袋产生推动与压缩胀裂，从而实现防尘水袋与炮眼壁之间产生密封挤压摩擦效应。压缩塞的端头为半球体状，能对爆炸冲击波实现有效反射。

使用前，用专用水针将含有除尘剂、吸毒剂、消炎剂的混合水溶液由防尘水袋注水端将水溶液注入防尘水袋内，然后与压缩塞、楔形塞套接为整体组合体，由人工按照压缩塞朝向炮眼底部的方向将组合体送入炮眼内。除尘剂、吸毒剂、消炎剂的比例根据需要按照现有技术教导设定即可。混合水溶液，爆炸瞬间可形成水幕，能有效地降低粉尘浓度、减小有害气体的排放和阻止爆炸火焰、炽热颗粒的外射。

为了阻止受力的防尘水袋向炮孔口进一步的移动，提高胀裂堵塞的效果，在炮孔口设置了楔形体堵塞器。大头端朝向炮眼底部的楔形块Ⅰ6的内外表面均为光滑，小头朝向炮眼底的楔形块Ⅱ7的内表面光滑、外表面设置有倒枪刺11。

楔形堵塞体的初期闭锁是靠人工作用的，楔形块Ⅰ6与楔形块Ⅱ7预先以小直径状态组合在一起，然后由人工将拉环拉住后将组合体按照楔形块Ⅰ6大头朝里的方向将楔形堵塞体放入炮眼口，然后由人工用小锤撞击楔形块Ⅱ7的大头，先将楔形体实现胀裂闭锁，以便使堵塞器能提供初始的堵塞阻力，从而实现炮眼的堵塞，而后期楔形体的进一步闭锁胀裂是靠炮眼内部爆破冲击波推动防尘水袋的作用实现的，炮眼内部爆破冲击波冲击防尘水袋，防尘水袋冲击楔形块Ⅰ6的大头，从而使楔形块Ⅰ6与楔形块Ⅱ7再次实现相对运动，达到进一步的胀裂堵塞。

大头端朝向炮眼底的楔形块Ⅰ6的内外表面均为光滑，目的是在胀裂环的冲击作用下便于与楔形块Ⅱ7产生相对运动，实现进一步的胀裂自锁，从而进一步提高堵塞效果。小头朝向炮眼底的楔形块Ⅱ7的内表面光滑、外表面设置有倒枪刺11，以便在楔形块Ⅰ6有向炮眼口移动趋势时，增大其与炮眼壁的摩阻力，尽可能地促使楔形块Ⅱ7不动，从而迫使楔形块Ⅰ6与楔形块Ⅱ7能产生相对滑移，达到进一步胀裂堵塞之目的。两个楔形块角度小于其自锁角，自锁角计算值为22°，楔形块角度取20°。

楔形块Ⅰ6的外表面沿炮眼轴向方向开设有雷管脚线可穿过的槽孔7，目的是便于雷管脚线方便地从中穿过而不会受到挤压损伤。

楔形块Ⅱ7的长度比楔形块Ⅰ6的长度要短一些。其目的是堵塞器初期自锁后，楔形块Ⅱ7的小头不会暴露在外而受到防尘水袋的冲击，这样会使防尘水袋的冲击作用主要作用在楔形块Ⅰ6的大头上，促使楔形块Ⅰ6与楔形块Ⅱ7实现进一步的相对滑动，实现进一步的自锁堵塞。

若爆破出现瞎炮时，压缩塞、防尘水袋还未受到挤压，所以不会闭锁，此时在炮眼口部只要轻轻击打楔形块Ⅰ6的小头，便可实现楔形块Ⅰ、Ⅱ的解锁，取出整套堵塞器，重新检查线路或者重新装药堵塞后便可再次连线放炮。

Claims (3)

1.一种水压自胀裂自闭锁防尘摩擦挤压型炮眼堵塞器，其特征在于包括自炮眼底到炮眼口依次设置的压缩塞（1）、葫芦状可压缩胀裂防尘水袋（2）以及楔形体堵塞器（3），压缩塞（1）与葫芦状可压缩胀裂防尘水袋套装连接，楔形体堵塞器（3）设置于葫芦状可压缩胀裂防尘水袋后靠近炮眼口的位置、包括配合使用的两个大小不一的楔形块；

所述的葫芦状可压缩胀裂防尘水袋（2）包括由阻燃橡胶制成的橡胶袋，橡胶袋的壁截面为连续波纹状，袋体内充填除尘剂、吸毒剂以及消炎剂的混合水溶液，橡胶袋一端设置弹性连接套口，弹性连接套口上开有注水孔，橡胶袋内设有与注水孔连接的单向止水阀，橡胶袋另一端封闭但也设置弹性连接套口。

2.根据权利要求1所述的水压自胀裂自闭锁防尘摩擦挤压型炮眼堵塞器，其特征在于所述的压缩塞（1）的一端端头为半球体状，中间部分为圆柱体，另一端为可与弹性连接套口连接的小柱体，小柱体直径小于圆柱体。

3.根据权利要求1或2所述的水压自胀裂自闭锁防尘摩擦挤压型炮眼堵塞器，其特征在于所述的两个楔形块包括楔形块Ⅰ（6）和楔形块Ⅱ（7），楔形块Ⅰ（6）的大头端朝向炮眼底部，楔形块Ⅱ（7）的小头朝向炮眼底部；楔形块Ⅰ（6）外侧的表面中心沿炮眼轴向方向开设有雷管脚线可穿过的半圆形槽孔（8）、内侧表面中心沿炮眼轴向方向开设有八字形滑槽（10）；楔形块Ⅱ（7）的外表面沿其轴线方向开有若干倒枪刺（11），内表面设有与八字形滑槽（10）配合的倒八字型的小滑块（12）；楔形块Ⅱ（7）的长度小于楔形块Ⅰ（6）的长度；楔形块Ⅰ（6）靠近葫芦状可压缩胀裂防尘水袋（2）的一端也设置有可与弹性连接套口连接的小柱体。