CN106839910A - 用于超前地质预报数据采集时炮孔封堵装置、方法及应用 - Google Patents

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    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42D—BLASTING
    • F42D1/00—Blasting methods or apparatus, e.g. loading or tamping
    • F42D1/08—Tamping methods; Methods for loading boreholes with explosives; Apparatus therefor
    • F42D1/18—Plugs for boreholes

Abstract

本发明涉及一种用于超前地质预报数据采集时炮孔封堵装置、方法及应用，属于岩土工程相关领域，装置部分主要包括：封堵台，封堵台内部具有注水流道；注水流道的后端与凸出于所述封堵台的过渡段连接，过渡段与注水控制阀密闭连接，封堵台的前端的外侧粘接有吸水膨胀层；其中，所述封堵台内部还具有炮线连接孔。本发明在用外接水管注水的基础上，采用封堵台将炮孔封堵，有效的使水充分注入，并依靠膨胀材料层将炮孔最终密闭，进而提高震动信号强度，确保数据准确。

Description

用于超前地质预报数据采集时炮孔封堵装置、方法及应用
技术领域
本发明涉及岩土工程相关技术领域，具体的是，是涉及一种用于超前地质预报数据采集时炮孔封堵装置、方法及应用。
技术背景
随着我国经济的不断发展，越来越多的大埋深特长隧道开始出现，因施工风险的不可预见性，隧道开挖中坍塌、冒顶、涌水等地质灾害时有发生。
为了保证隧道施工安全和高效，隧道超前地质探测更显重要。目前,TSP超前地质预报系统，采用地震波反射原理，操作简单，能长距离地预报隧道掌子面前方的地质情况。要在隧道中使用TSP超前地质预报隧道不良地质体，首要问题就是准确高效的采集到由接收传感器将爆破产生的震动信号转化的电信号，爆破产生的震动信号的质量直接影响了接收到的电信号。
目前在数据采集现场经常使用水管往炮孔注水的方法来提高震动信号的强度，减少噪音的干扰，但在注水的过程中只是将水管插进炮孔中，并没有能够固定水管的机构。由于炮孔存在一定的倾斜角度，所以经常出现水管从炮孔中滑脱，致使炮孔中水无法完全注满，给现场施工造成诸多不便，并且还会影响炮孔注水的质量，达不到水封炮孔的目的，对信号的采集及后期的处理都带来了巨大的负面影响。
发明内容：
本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种用于超前地质预报数据采集时炮孔封堵装置。本发明在用水管进行炮孔注水的基础上，采用封堵台将炮孔封堵，使炮孔在注水过程中不易漏水，并能够较大程度的保证炮孔中的注水量，提高震动信号强度。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种用于超前地质预报数据采集时炮孔封堵装置，包括：
封堵台，封堵台内部具有注水流道；
注水流道的后端与凸出于所述封堵台的过渡段连接，过渡段与注水控制阀密闭连接，封堵台的前端的外侧粘接有吸水膨胀层；
其中，所述封堵台内部还具有炮线连接孔。
优选的，所述封堵台为圆台形结构。
优选的，所述封堵台靠近过渡段的一端与弹性密封圈固定连接。
优选的，所述封堵台外侧还设置有炮线固定机构。
优选的，所述炮线固定机构为弹性胶圈。
优选的，所述炮孔封堵台长度为0.3m。
优选的，所述注水控制阀为电动阀。
优选的，所述注水控制阀与控制模块电连接。
在提供上述结构方案的同时，本发明还提供了一种利用上述装置的方法，主要步骤如下：
(1)将炮线从炮线连接孔穿过并穿出吸水膨胀层；
(2)将封堵台塞进炮孔；
(3)将外接水管与注水控制阀密闭连接；
(4)进行注水，则炮孔中的水与注水膨胀层接触后使注水膨胀层膨胀，将炮孔封堵；
(5)停止注水并将封堵台从炮孔中取出，重新包裹吸水膨胀层并安装炮线，进行下一个炮孔注水。
本发明还要求保护上述的装置在超前地质预报数据采集过程中的应用。
本发明的有益效果如下：
依靠圆台形的封堵台将炮孔封堵进行注水，并依靠吸水膨胀层在炮孔注水后将炮孔密封，能够确保炮孔注水充分，提高TSP超前地质预报数据采集信号强度，缩短注水时间，提高工作效率。
附图说明
图1是本发明的控制原理示意图；
图2是本发明的结构示意图；
其中，1.控制模块，2.注水控制阀，3.过渡段，4.弹性密封圈，5.注水流道，6.吸水膨胀层，7.炮线连接孔，8.封堵台，9.炮线固定机构。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
实施例1：一种适用于TSP超前地质预报数据采集时炮孔注水封堵装置，其结构如图1和图2所示，包括：
封堵台8，封堵台8内部具有注水流道5，
注水流道5的后端与凸出于所述封堵台8的过渡段3连接，过渡段3与注水控制阀2密闭连接，封堵台8的前端的外侧包裹有吸水膨胀层6；吸水膨胀层6通常情况下为圆台或圆圈型结构；
封堵台8内部还具有炮线连接孔7。
优选的，所述封堵台8为圆台形结构，可以使其具有较高的适用性，能够封堵不同孔径、结构的炮孔。同时，所述封堵台靠近过渡段3的一端与弹性密封圈4固定连接，可以进一步的提高密封效果。
其原理在于，随着封堵台8的在炮孔中的移动，弹性密封圈4也会随之移动。但是弹性密封圈4的直径大于自身所处的封堵台8截面的直径，使得弹性密封圈4会先与炮孔壁接触。炮孔在通常情况下可以视为近乎于圆柱形的盲孔，所以弹性密封圈4会在封堵台8与炮孔壁的挤压下变形，能够将封堵台8与炮孔壁之间的间隙密封，起到一次(临时)封堵的技术效果。
作为较佳的选择，封堵台8外侧还设置有炮线固定机构9，炮线固定机构9可以选择卡扣或弹性胶圈。
其中，所述炮孔封堵台8长度为0.3m。
处于便于控制的需要，所述注水控制阀2为电动阀，且注水控制阀2与控制模块1电连接。控制模块1可以选择为PLC控制系统或PC。
实施例2：利用实施例1所述的用于超前地质预报数据采集时炮孔封堵装置对炮孔封堵的主要步骤包括：
(1)将炮线从炮线连接孔7穿过并穿出吸水膨胀层6，然后与炸药系为一体；
(2)将封堵台8塞进炮孔，并确保弹性密封圈4与炮孔密闭连接；
(3)将外接水管与注水控制阀2的后端密闭连接；
(4)通过控制模块1发出指令，则注水控制阀2导通，实现注水；
水在外界压力的作用下，开始快速灌注炮孔，当水反流时，会接触注水膨胀层6，使注水膨胀层6进行膨胀，则注水膨胀层6随着体积的变大，将自身与炮孔壁之间的缝隙堵塞，并将自身内部的通孔也堵塞，实现炮孔二次(永久)封堵；
(5)接下来，停止注水，并缓慢将封堵台8从炮孔中退出，再重新包裹吸水膨胀层并安装炮线，进行下一个炮孔注水。
本发明还要求保护上述的装置在超前地质预报数据采集过程中的应用。
需要说明的一点是，本发明中所涉及到的吸水膨胀层，其实质就是现有技术中的吸水膨胀材料，通常情况下呈现出弹性胶体状态。例如，中国专利申请201180019170.9和201510053336.9中均有涉及。所以，吸水膨胀层的材质为现有技术，在此不进行赘述。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现，未予以详细说明和局部放大呈现的部分，为现有技术。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种用于超前地质预报数据采集时炮孔封堵装置，包括：
封堵台，封堵台内部具有注水流道；
注水流道的后端与凸出于所述封堵台的过渡段连接，过渡段与注水控制阀密闭连接，封堵台的前端的外侧粘接有吸水膨胀层；
其中，所述封堵台内部还具有炮线连接孔。
2.根据权利要求1所述的超前地质预报数据采集时炮孔封堵装置，其特征在于，所述封堵台为圆台形结构。
3.根据权利要求1所述的超前地质预报数据采集时炮孔封堵装置，其特征在于，所述封堵台靠近过渡段的一端与弹性密封圈固定连接。
4.根据权利要求1所述的超前地质预报数据采集时炮孔封堵装置，其特征在于，所述封堵台外侧还设置有炮线固定机构。
5.根据权利要求1所述的超前地质预报数据采集时炮孔封堵装置，其特征在于，所述炮线固定机构为弹性胶圈。
6.根据权利要求1所述的超前地质预报数据采集时炮孔封堵装置，其特征在于，所述炮孔封堵台长度为0.3m。
7.根据权利要求1所述的超前地质预报数据采集时炮孔封堵装置，其特征在于，所述注水控制阀为电动阀。
8.根据权利要求1所述的超前地质预报数据采集时炮孔封堵装置，其特征在于，所述注水控制阀与控制模块电连接。
9.一种利用权利要求1-8任一项所述的用于超前地质预报数据采集时炮孔封堵装置的方法，其特征在于，步骤如下：
(1)将炮线从炮线连接孔穿过并穿出吸水膨胀层；
(2)将封堵台塞进炮孔；
(3)将外接水管与注水控制阀密闭连接；
(4)进行注水，则炮孔中的水与注水膨胀层接触后使注水膨胀层膨胀，将炮孔封堵；
(5)停止注水并将封堵台从炮孔中取出，重新包裹吸水膨胀层并安装炮线，进行下一个炮孔注水。
10.如权利要求1-8任一项所述的超前地质预报数据采集时炮孔封堵装置在超前地质预报数据采集过程中的应用。
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