CN106152887A - 用于隧道深孔爆破的自充气胀式炮眼堵塞装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于爆破的炮孔塞领域，具体为一种用于隧道深孔爆破的自充气胀式炮眼堵塞装置。一种用于隧道深孔爆破的自充气胀式炮眼堵塞装置，包括自动充气系统(1)、气囊储放系统(2)和气胀堵塞系统(3)，其特征是：堵塞系统(3)包括橡胶体(12)、橡胶粒(13)、气囊(14)和云石胶(15)；气囊储放系统(2)为管形；自动充气系统(1)包括材料盒(5)、发生盒(6)、注射孔(7)、阀门(8)和挡气板(9)。一种用于隧道深孔爆破的自充气胀式炮眼堵塞装置的使用方法，其特征是：按如下步骤依次实施：设炮眼、充气、堵塞。本发明密封堵塞性好，爆破能量利用充分，抗滑能力强，质量轻，结构简单，性能可靠。

Description

用于隧道深孔爆破的自充气胀式炮眼堵塞装置

技术领域

本发明涉及用于爆破的炮孔塞领域，具体为一种用于隧道深孔爆破的自充气胀式炮眼堵塞装置。

背景技术

长期以来，在隧道施工中，由于受打眼工具、爆破器材、支护手段的限制，大断面隧道的掘进进尺一般为3.5m的范围内，而大于5m的深孔隧道爆破缺乏有效的技术手段。

目前，在工程爆破中，炮眼堵塞是钻爆法施工的一个重要环节，也是影响爆破效果的重要因素之一。炮眼堵塞有利于将爆生气体压力传给被爆介质，从而增加其所受的有效破坏力，提高炸药能量的有效利用率和爆破效率。

现有的隧道爆破炮眼堵塞，大多采用传统的纯炮泥堵塞炮孔，材料有3类：i.松散固体堵塞材料，如岩粉、砂子和粘土等；ii.化学堵塞材料，如磷石膏、酸碱膨胀剂和速凝胶结物溶液等；iii.液体堵塞材料，如水等。但是，现有的这些方法由于炮眼堵塞的气密性不佳，导致炸药能量利用率低、炸药单耗大，同时现场施工受人为因素影响大，极易导致炮眼堵塞不符合规定，造成隧道施工人、财、物的损失。因此，本发明提供一种用于隧道深孔爆破的自充气胀式炮眼堵塞装置，通过该发明装置，可以实现自动充气功能，使气囊充气膨胀，并在炮眼内部形成气密性的空间，使气囊紧密贴合围岩表面以堵塞炮眼。

公开号为102607351A的中国专利于2012年07月25日公开了一种适用于钻孔爆破的堵塞方法及用于该方法的工具，所述工具包括帆布水袋、注水孔、射流孔、承重带、承重杆、水，其中炮眼水袋中的水体一方面起到常规堵塞体的作用，同时在爆炸冲击波作用下形成水中冲击波。但是，采用水袋来堵塞炮眼，所选的堵塞材料质量大，堵塞过程势必受到重力影响，从而与围岩上部堵塞效果差，导致炸药的能量利用率低。

授权公告号为203534369U的中国专利于2014年04月09日公开了一种采矿用中深孔炮孔堵塞装置，所述装置包括圆柱形的木塞、橡皮套、一根母棍和若干根子棍，整体分为A与B部分，A与B通过垫块与钢钉连接。该装置适用于采矿深孔炮眼堵塞，炮眼与地面垂直，而隧道深孔爆破，炮眼与地面水平，故并不适用于隧道深孔爆破。

授权公告号为203744858U的中国专利于2014年07月30日公开了一种矿山下向中深孔精确定位堵塞装置，所述装置包括固定环、绳索固定件、防爆尼龙布袋和防爆绳索，通过输药管下放到指定深度，然后进行悬停，进行装药，通过炸药充填作用促使堵塞装置张开，最终保证堵塞处炮眼封堵密实不露药。该装置堵塞材料与炮眼接触面积小，也没有对堵塞材料表面进行处理，堵塞材料与围岩间的摩擦力小，会导致堵塞材料滑动，从而气密性不佳。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种用于隧道深孔爆破的自充气胀式炮眼堵塞装置，该发明装置通过自动充气功能，使气囊充气膨胀，并在炮眼内部形成气密性的空间，使气囊紧密贴合围岩表面以堵塞炮眼，确保隧道深孔爆破能量的充分利用，同时具有质量轻，结构简单，抗滑能力强，堵塞效果好，性能可靠等特点。

本发明通过如下技术方案达到发明目的：

一种用于隧道深孔爆破的自充气胀式炮眼堵塞装置，该发明装置包括：自动充气系统1、气囊储放系统2、气胀堵塞系统3、炮眼4。自动充气系统1与气囊储放系统2使用塑料胶水进行连接；气囊储放系统2气胀堵塞系统3相互连接采用YH-818这种粘合产品进行粘合。自动充气系统1是装置的气体发生单元，该部分采用塑料材质。气囊储放系统2是装置的储放气囊单元，该部分采用塑料材质。

自动充气系统1包括材料盒5、发生盒6、注射孔7、阀门8、挡气板9、第一通气孔10、第二通气孔11；材料盒5位于自动充气系统1上部，其中置放着大理石500克。发生盒6位于自动充气系统1的下部，为了让反应充分进行，反应室5中装满稀盐酸，材料盒5与发生盒6之间设一道阀门8，阀门8在本发明装置使用之前关闭，当开始充气时，打开阀门8，材料盒5的大理石落入发生盒6，反应开始并产生气体。在反应过程中，发生盒6中气体经过阀门8，通过第一通气孔11，流入气囊14，并使气囊14气胀鼓起。在材料盒5，发生盒6之间设置了挡气板9、第二通气孔11，挡气板设于自动充气系统的上表面，是控制过量气体进出的开关，第二通气孔11位于自动充气系统1的下表面，其作用是当气体过量时，过量的气体可以通过第二通气孔11向外逸出。气体发生器的上部还设置了注射孔7，注射孔7位于材料盒5的上部。在自动充气系统1下侧的表面设置了第一通气孔10，发生盒6中产生的气体通过第一通气孔10进入气囊14内部。

气胀堵塞系统3包括橡胶体12，橡胶粒13，气囊14，云石胶15。气胀堵塞系统3是装置炮眼堵塞单元，其中气囊14采用PVC橡胶材质，橡胶体12，橡胶粒13设于气囊14的外表面上，橡胶体13在气囊14表面采用梅花形排列方式。气囊14在气胀后呈现圆柱体状，随着充气的逐渐进行，橡胶体12、橡胶粒13与周围岩体逐渐接触，并最终完全贴合，并堵塞炮眼。

该发明装置的作用原理如下：

首先，打开阀门8，材料盒5中的大理石(CaCO3)落入反应盒6的稀盐酸(HCl)中，在自动充气系统1内部的发生盒6进行化学反应，并产生气体二氧化碳，其次，产生的二氧化碳气体由发生盒6，经由阀门8传递到材料盒5中，并通过材料盒5的第一通气孔10进入到气囊14当中，随着充气的进行，气囊14逐渐鼓起，气囊表面的橡胶体12与橡胶粒13与粗糙的岩石表面相互接触并且贴合，当气囊14充气量为100％时，气囊14表面与周围岩石紧密贴合，并在炮眼内部产生气密性的空间。在实际施工时，若气囊14充气量为100％时，即炮眼被堵塞，此时，若发生盒6中化学反应继续进行，应该打开挡气板9，关闭阀门8，使多余的气体由第二通气孔11逸出。

所述的自动充气系统1，是本发明装置的气体发生单元，该部分整体为圆柱体状，自动充气系统1具体构造如下：材料盒5位于自动充气系统1上部，其中置放着大理石500克。发生盒6位于自动充气系统1的下部，为了让反应充分进行，反应室5中装满稀盐酸，材料盒5与发生盒6之间设一道阀门8，阀门8在本发明装置使用之前关闭，当开始充气时，打开阀门8，材料盒5的大理石落入发生盒6，反应开始并产生气体。在反应过程中，发生盒6中气体经过阀门8，通过第一通气孔11，流入气囊14，并使气囊14气胀鼓起。在材料盒5，发生盒6之间设置了挡气板9、第二通气孔11，挡气板设于自动充气系统的上表面，是控制过量气体进出的开关，第二通气孔11位于自动充气系统1的下表面，其作用是当气体过量时，过量的气体可以通过第二通气孔11向外逸出。气体发生器的上部还设置了注射孔7，注射孔7位于材料盒5的上部，其作用有两点：一是在装置充气完成后，胶水通过注射孔7注入气囊储放系统2与周围岩体之间空隙；二是作为炸药引线通向外部的通道。在自动充气系统1下侧的表面设置了第一通气孔10，发生盒6中产生的气体通过第一通气孔10进入气囊14内部。

所述的气囊储放系统2，该单元呈圆柱体状，气囊14气胀之前储放在气囊储放系统2。气囊储放系统2的作用一方面是为存放气胀堵塞系统3，使得本发明装置携带方便、储藏简单，提升了装置便携性。另一方面，在使用的过程当中，储放系统2的塑料材料本身就具有刚度，从而在炸药洞口起了支撑作用。

所述气胀堵塞系统3中的气囊14展开后呈现的形状为圆柱状，气囊13的表面设置了梅花形排列形式的橡胶体12以及橡胶粒13，充气后，橡胶体逐渐鼓起，与周围岩体接触直到完全贴合，能够有效地堵塞炮眼。

所述气胀堵塞系统3的橡胶体12设于气囊14的表面，作用为在充气鼓起后，橡胶体12与围岩接触直到紧密贴合，从而对炮眼进行堵塞。为进一步提升堵塞炮眼的气密性，在橡胶体12的表面添加了橡胶粒13，这些橡胶粒主要是针对在橡胶体与粗糙的周围岩体表面之间所存在的小空隙，并对这些空隙进行堵塞，最终能使气密性进一步提高。

所述的气囊14表面的橡胶体12及橡胶粒13堵塞炮眼原理为(1)当充气量为0时，气囊14未展开；(2)当充气量为25％时，气囊14逐渐展开，为不规则的形状，橡胶体12充气膨胀，但没有与周围的岩体接触；(3)当充气量为50％时，气囊14继续展开，橡胶体12鼓起，并与岩体接触，橡胶体12之间的间距减小(4)当充气量为75％时，橡胶体12与周围岩体相互挤压，与岩体最外面接触的表面跟岩体逐渐贴合，橡胶体12之间的空隙逐渐减小；(5)当充气量为100％时，气囊14完全展开，橡胶体12与与岩体紧密贴合在一起，橡胶体之间的空隙被橡胶体上的橡胶粒13填满，并形成气密的空间，这也是本发明装置的第一重阻塞。

所述气囊储放系统2的外围与周围的岩体留有间隙，为提升炮眼内部的气密性，通过注射孔7，向这段间隙内注入具有良好的粘贴和高机械性抵抗能力且可在短时间内凝固稳定的云石胶15，从而堵塞间隙。这样使得装置与周围岩体表面获得更大的摩擦力，而且使得炮眼内部的气密性得到了进一步的提升。这也是本发明装置的第二重阻塞。

所述气囊14的表面橡胶体的排列方式，采用了梅花形排列方式以及直线式排列，气囊14采用的梅花形排列方式，一方面使橡胶体12与岩体周围的所有空间都能够接触，另一方面，周围岩石高低不平，梅花桩排列方式能使气囊14更好地贴合在一起，由于岩石与橡胶之间的摩擦系数高，不易发生滑动，因此炮眼内部的气密性增强。在注射孔7垂直往下的位置，设置了两排直线式排列的橡胶体。这样的设置，是由于炸药引线的位置，炸药的引线通过两行直线排列的橡胶体之间的空隙，经由注射孔7，通向外部。

本发明具有质量轻，结构简单，抗滑能力强，堵塞效果好，性能可靠等特点，具体如下所述：

1.本发明具有自动充气功能，通过气囊充气膨胀并在炮眼内部形成气密性的空间，使气囊紧密贴合炮眼内壁以堵塞炮眼，确保隧道深孔爆破能量的充分利用；

2.本发明采用的材料均为建设活动中常见的工程材料，结构简单，造价低，并且满足爆破的正常使用；

3.本发明不受现场限制，操作简单，适合基层建设工程人员的使用；

4.本发明在气囊外表面的处理上，设置了橡胶体以及橡胶粒，采用了梅花形的交错排列式方式，增大了摩擦力，有效地堵塞了炮眼，并使炮眼内部气密性得到进一步提升；

5.本发明采用堵塞炮眼的材料为PVC橡胶材料，与炮眼之间摩擦大，不易发生滑动并通过气胀气囊对炮眼堵塞，受到重力的影响小，堵塞效果好，气密性佳。

附图说明

图1是本发明使用时且气囊在充气状态下的剖面示意图；

图2是本发明气囊在充气状态下视角在前部的轴测图；

图3是本发明气囊在充气状态下视角在后部的轴测图；

图4是本发明气囊在未充气状态下的主视图；

图5是图4中的D-D向剖视图；

图6是本发明气囊在未充气状态下的轴测图；

图7是本发明的俯视图；

图8是图1中的A-A向剖视图；

图9是图1中的B-B向剖视图；

图10是图1中的C-C向剖视图；

图11是本发明中自动充气系统的结构示意图。

图12是本发明使用时气囊充气的演进示意图。

其中，1自动充气系统、2气囊储放系统、3气胀堵塞系统、4炮眼、5材料盒、6发生盒、7注射孔、8阀门、9挡气板、10第一通气孔、11第二通气孔、12橡胶体、13橡胶粒、14气囊、15云石胶。

具体实施方式

本发明提供一种用于隧道深孔爆破的自充气胀式炮眼堵塞装置，该装置通过自动充气功能，使气囊充气膨胀，并在炮眼内部形成气密性的空间，使气囊紧密贴合围岩表面以堵塞炮眼，确保隧道深孔爆破能量的充分利用

以下结合附图所示实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1

如图4、5、6所示，本发明装置包括自动充气系统1、气囊储放系统2、气胀堵塞系统3，使用前，气囊14储放在气囊储放系统2中。

如图1所示，本发明装置使用中，自动充气系统1、气囊储放系统2、气胀堵塞系统3依次放置，其中自动充气系统1与气囊储放系统2通过塑料胶水粘合，气囊储放系统2与气胀堵塞系统3通过YH-818这种粘合产品进行粘合。

如图11所示，自动充气系统1包括材料盒5、发生盒6、注射孔7、阀门8、挡气板9、第一通气孔10、第二通气孔11，材料盒5为空间abcda’b’c’d’、发生盒6为空间hijh’I’j’、注射孔7为图示7、阀门8为cdc’d’、挡气板9为cehg、第一通气孔10为图示10、第二通气孔11为图示11。

如图1，7，8所示，材料盒5位于自动充气系统1上部，其中置放着大理石500克。发生盒6位于自动充气系统1的下部，为了让反应充分进行，反应室5中装满稀盐酸，材料盒5与发生盒6之间设一道阀门8，阀门8在本发明装置使用之前关闭，当开始充气时，打开阀门8，材料盒5的大理石落入发生盒6，反应开始并产生气体。在反应过程中，发生盒6中气体经过阀门8，通过第一通气孔11，流入气囊14，并使气囊14气胀鼓起。在材料盒5，发生盒6之间设置了挡气板9、第二通气孔11，挡气板设于自动充气系统的上表面，是控制过量气体进出的开关，第二通气孔11位于自动充气系统1的下表面，其作用是当气体过量时，过量的气体可以通过第二通气孔11向外逸出。气体发生器的上部还设置了注射孔7，注射孔7位于材料盒5的上部，其作用有两点：一是在装置充气完成后，胶水通过注射孔7注入气囊储放系统2与周围岩体之间空隙；二是作为炸药引线通向外部的通道。在自动充气系统1下侧的表面设置了第一通气孔10，发生盒6中产生的气体通过第一通气孔10进入气囊14内部。

如图1、9所示，气囊储放系统2呈圆柱体状，气囊14气胀之前储放在气囊储放系统2。气囊储放系统2的作用是为存放气胀堵塞系统3，使得本发明装置携带方便、储藏简单，提升了装置便携性。所述气囊储放系统2的外围与周围的岩体留有间隙，为提升炮眼内部的气密性，通过注射孔7，向这段间隙内注入云石胶15，从而堵塞间隙。

如图1、10所示，所述气胀堵塞系统3中的气囊14展开后呈现的形状为圆柱状，气囊13的表面设置了梅花形排列形式的橡胶体12以及橡胶粒13，充气后，橡胶体逐渐鼓起，与周围岩体接触直到完全贴合，能够有效地堵塞炮眼。

如图2、3所示，在注射孔7垂直往下的位置，设置了两排直线式排列的橡胶体。这样的设置，是由于炸药引线的位置，炸药的引线通过两行直线排列的橡胶体之间的空隙，经由注射孔7，通向外部。

如图12所示，橡胶体12及橡胶粒13堵塞炮眼原理为(1)当充气量为25％时，气囊14逐渐展开，为不规则的形状，橡胶体12充气膨胀，但没有与周围的岩体接触；(2)当充气量为50％时，气囊14继续展开，橡胶体12鼓起，并与岩体接触，橡胶体12之间的间距减小(3)当充气量为75％时，橡胶体12与周围岩体相互挤压，与岩体最外面接触的表面跟岩体逐渐贴合，橡胶体12之间的空隙逐渐减小；(4)当充气量为100％时，气囊14完全展开，橡胶体12与与岩体紧密贴合在一起，橡胶体之间的空隙被橡胶体上的橡胶粒13填满，并形成气密的空间。

工作流程如下：

1.打开阀门8，材料盒5中的大理石落入反应盒6的稀盐酸中，在自动充气系统1内部的发生盒6进行化学反应，并产生气体二氧化碳。

2.反应盒6产生的二氧化碳气体由发生盒6，经由阀门8传递到材料盒5中，并通过材料盒5的第一通气孔10进入到气囊14当中，随着充气的进行，气囊14逐渐鼓起，气囊表面的橡胶体12与橡胶粒13与粗糙的岩石表面相互接触并且贴合。当气囊14充气量为100％时，气囊14表面与周围岩石紧密贴合，并在炮眼内部产生气密性的空间。

3.在实际施工时，若气囊14充气量为100％时，即炮眼被堵塞，此时，若发生盒6中化学反应继续进行，应该打开挡气板9，关闭阀门8，使多余的气体由第二通气孔11逸出。

Claims (1)

1.一种用于隧道深孔爆破的自充气胀式炮眼堵塞装置，其特征是：该发明装置包括：自动充气系统1、气囊储放系统2、气胀堵塞系统3、炮眼4。自动充气系统1与气囊储放系统2使用塑料胶水进行连接；气囊储放系统2气胀堵塞系统3相互连接采用YH-818这种粘合产品进行粘合；

自动充气系统1是装置的气体发生单元，自动充气系统1包括材料盒5、发生盒6、注射孔7、阀门8、挡气板9、第一通气孔10、第二通气孔11；材料盒5位于自动充气系统1上部，其中置放着大理石500克；发生盒6位于自动充气系统1的下部，为了让反应充分进行，反应室5中装满稀盐酸，材料盒5与发生盒6之间设一道阀门8，阀门8在本发明装置使用之前关闭，当开始充气时，打开阀门8，材料盒5的大理石落入发生盒6，反应开始并产生气体。在反应过程中，发生盒6中气体经过阀门8，通过第一通气孔11，流入气囊14，并使气囊14气胀鼓起。在材料盒5，发生盒6之间设置了挡气板9、第二通气孔11，挡气板设于自动充气系统的上表面，是控制过量气体进出的开关，第二通气孔11位于自动充气系统1的下表面，其作用是当气体过量时，过量的气体可以通过第二通气孔11向外逸出；气体发生器的上部还设置了注射孔7，注射孔7位于材料盒5的上部。在自动充气系统1下侧的表面设置了第一通气孔10，发生盒6中产生的气体通过第一通气孔10进入气囊14内部；

气囊储放系统2是装置的储放气囊单元；

气胀堵塞系统3包括橡胶体12，橡胶粒13，气囊14，云石胶15；气胀堵塞系统3是装置炮眼堵塞单元，其中气囊14采用PVC橡胶材质，橡胶体12，橡胶粒13设于气囊14的外表面上，橡胶体13在气囊14表面采用梅花形排列方式；气囊14在气胀后呈现圆柱体状，随着充气的逐渐进行，橡胶体12、橡胶粒13与周围岩体逐渐接触，并最终完全贴合，并堵塞炮眼。