CN109579648A - 炮眼孔内炸药的快速安装装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于钻爆法工程施工设备技术领域。一种炮眼孔内炸药的快速安装装置，包括支座、药管、顶推药头、顶推部和控制系统，药管用于摆放炸药，所述药管设置在所述支座顶部；顶推部用于驱动所述顶推药头在所述药管、以及与所述药管对应的炮眼孔内往复动作；控制系统控制所述顶推部的动作。本申请还公开了一种炮眼孔内炸药的快速安装方法。本申请能够提高装药速度和装药顶推精度，并具有灵活性和可控性，适用于不同的场景的快速切换，自动化程度高，同时本申请大大提高了整体设备的机械化和自动化性能，使得施工工序步骤程序化、可控化。

Description

炮眼孔内炸药的快速安装装置及方法

技术领域

本发明属于钻爆法工程施工设备技术领域，具体涉及一种炮眼孔内炸药的快速安装装置及方法。

背景技术

在国内隧道施工中，钻爆法施工占据了我国野外隧道施工的绝大多数份额。而在钻爆法中，必不可少的要进行钻孔、装药、爆破的施工环节。施工中，机械化的钻孔设备，如凿岩台车和锚杆台车，已经将钻孔的施工速度较于人工有了巨大的提升。而装药工作依然是采用传统的人工装填的方法。工作人员站在工作平台中，通过一根与炮眼深度适当的尼龙棒一次1管的将炸药捣入炮孔内。如此循环，当炮孔内安装好炸药后。移到下一个炮孔，开始新一轮的装填。

从现场的经验来看。现在装药工序的耗时与打孔工序的时间是相同的。因此，需要一种能够快速将药包安装到位的装置，提高装药速度，压缩施工时间，提高效率。

发明内容

本发明的目的是针对上述存在的问题和不足，提供一种炮眼孔内炸药的快速安装装置及方法，其结构设计合理，能够提高装药速度和装药顶推精度，并具有灵活性和可控性，适用于不同的场景的快速切换，自动化程度高。

为达到上述目的，所采取的技术方案是：

一种炮眼孔内炸药的快速安装装置，包括：支座；药管，其用于摆放炸药，所述药管设置在所述支座顶部；顶推药头；顶推部，其用于驱动所述顶推药头在所述药管、以及与所述药管对应的炮眼孔内往复动作；和控制系统，其控制所述顶推部的动作。

根据本发明炮眼孔内炸药的快速安装装置，优选地，所述顶推部包括：驱动电机；带有齿槽的顶推软管，其与所述顶推药头连接；以及对应设置的齿轮和压轮，所述顶推软管设置在所述齿轮和所述压轮之间，且所述齿轮与所述齿槽匹配啮合，所述驱动电机驱动所述齿轮转动，并带动所述顶推软管和所述顶推药头往复动作。

根据本发明炮眼孔内炸药的快速安装装置，优选地，还包括尾托，所述尾托上设置有校正孔，所述顶推软管上设置有至少一校正楞或校正面，所述顶推软管穿过所述尾托后实现所述齿槽与所述齿轮的对位。

根据本发明炮眼孔内炸药的快速安装装置，优选地，所述药管与所述支座之间设置有球头铰接部，所述药管通过所述球头铰接部相对于所述支座多自由度转动。

根据本发明炮眼孔内炸药的快速安装装置，优选地，所述药管与所述支座之间设置有药管托，所述药管可换装的设置在所述药管托上，且所述药管托限制所述药管在轴向移动；所述顶推药头与所述药管的内径匹配。

根据本发明炮眼孔内炸药的快速安装装置，优选地，所述药管上开设有放置槽，在所述放置槽上匹配设置有药管盖，在所述药管的前端设置有前挡盖。

根据本发明炮眼孔内炸药的快速安装装置，优选地，所述支座为可升降支座。

一种炮眼孔内炸药的快速安装方法，利用上述的炮眼孔内炸药的快速安装装置进行的安装方法，包括以下步骤：

组装：组配炮眼孔内炸药的快速安装装置，并调试；

填装：根据炮眼孔的类型、炸药配置形式的不同，在药管内填装入炸药，并调整药管与炮眼孔的位置；

顶推：启动炮眼孔内炸药的快速安装装置，将炸药沿药管和炮眼孔顶推至设定距离；

复位炮眼孔内炸药的快速安装装置，并重复上述填装和顶推步骤，直至达到该炮眼孔的设定装药量，完成该炮眼孔内炸药的快速安装。

根据本发明炮眼孔内炸药的快速安装方法，优选地，在组装工序中，根据炮眼孔的种类，将不同类型的炮眼孔的设定参数输入控制系统，编成不同的工作模式，并存储；再根据炸药的直径，选择相对应的药管、顶推药头，将顶推软管与顶推药头连接，由驱动部驱动顶推药头至初始标定位置，并记录。

根据本发明炮眼孔内炸药的快速安装方法，优选地，在顶推工序中，通过控制系统控制驱动部驱动顶推药头与炸药末端接触，并记录起始顶推位置；选定工作模式，启动驱动部，通过设定好的程序控制推进距离并记录第一次顶推位置；在重复填装和顶推步骤中，根据选定的工作模式，确定顶推次数和单次装药量，直至完成设定装药量。

采用上述技术方案，所取得的有益效果是：

本申请整体结构设计合理，其通过球头铰接部的设置，保证了药管托在支座上灵活转动，可以适用掌子面上炮眼孔的不同角度；或是工作平台因为空间限制，与炮眼孔有角度的情况；本申请中的尾托与带齿槽的顶推软管轮廓相似并不为圆形，且能够实现纠偏摆正，防止因带齿槽软管因转动而使得齿槽不与齿轮啮合，无法工作的情况；其轮廓形状可为多边型或不规则异形断面；同时尾托可提前将带齿槽的顶推软管拉直，防止了因带齿槽的顶推软管弯折，齿轮不好啮合的情况。

本申请的可换装的顶推药头与可换装的药管、所装炸药相互匹配；不同直径的炸药，匹配相对应的可换装药管、可换装顶推药头，以适应不同围岩等级、不同地质条件，提高设备的适用范围。可换装药管的长度内，可以放置多管炸药，一次可以输送多管炸药，提高了效率。

本申请中的带齿槽的顶推软管上开有齿轮槽，齿形与齿轮相互啮合，其作用有两点，一是可以将动力输出到软管上不打滑，二是啮合传动可精确控制进给距离，保证控制精度。药管端部的前挡盖起到在系统中进行定位、标记距离的作用。步进电机通过电气系统的控制，将动力输出到齿轮上，通过机械传动机构精确的控制带齿槽软管伸进的距离。通过控制屏可将不同工况的安装药模式存储到电气系统中，不同的使用场景迅速切换相适应的装药模式，提高效率。

本申请大大提高了整体设备的机械化和自动化性能，使得钻爆法工程施工中的工作效率大大提高，且能够保障装药的精度，使得施工工序步骤程序化、可控化。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下文中将对本发明实施例的附图进行简单介绍。其中，附图仅仅用于展示本发明的一些实施例，而非将本发明的全部实施例限制于此。

图1为根据本发明实施例的炮眼孔内炸药的快速安装装置的结构示意图。

图2为根据本发明实施例的炮眼孔内炸药的快速安装装置的拆分结构示意图。

图3为根据本发明实施例的炮眼孔内炸药的快速安装装置在未装药时的结构示意图。

图4为根据本发明实施例的炮眼孔内炸药的快速安装装置在装药时的结构示意图。

图中序号：

100为支座、101为球头铰接部、102为中撑座；

201为药管、202为顶推药头、203为前挡盖、204为药管盖；

301为药管托、302为尾托；

401为步进电机、402为顶推软管、403为齿轮、404为压轮、405为齿槽；

501为控制系统、502为控制屏；

600为炸药。

具体实施方式

为了使得本发明的技术方案的目的、技术特征和技术效果更加清楚，下文中将结合本发明具体实施例的附图，对本发明实施例的示例方案进行清楚、完整地描述。

参见图1-图4，本发明公开了一种炮眼孔内炸药的快速安装装置，包括支座100、药管201、顶推药头202、顶推部和控制系统501，药管201用于摆放炸药，所述药管201设置在所述支座100顶部；顶推部用于驱动所述顶推药头202在所述药管201、以及与所述药管201对应的炮眼孔内往复动作；控制系统501控制所述顶推部的动作，并设置有控制屏，控制系统可以用于数据的输入、导出、观测和设定。由于掌子面上炮眼孔的不同角度、或是工作平台因为空间限制，与炮眼孔有角度的问题，因此本实施例中的药管与支座之间能够相对调节转动，具体的是药管与所述支座之间设置有球头铰接部，从而述药管通过所述球头铰接部相对于所述支座多自由度转动，为了更为合理的实现装配，支座上通过球头铰接部连接有中撑座，药管、控制系统、顶推部均设置在中撑座上。

本实施例中为了实现设备的可控性和顶推精度，顶推部包括驱动电机、带有齿槽405的顶推软管402、以及对应设置的齿轮403和压轮404，顶推软管与所述顶推药头202连接；所述顶推软管402设置在所述齿轮403和所述压轮404之间，且所述齿轮403与所述齿槽405匹配啮合，所述驱动电机驱动所述齿轮403转动，并带动所述顶推软管402和所述顶推药头202往复动作，本实施例中的驱动电机为步进电机401。其顶推软管不仅具有柔性而且具有一定的韧性和强度，使得其能够实现轴向相应力度的顶推，同时其能够实现自由弯曲盘绕。

为了实现齿轮和齿槽的啮合，避免发生跑偏错位的现象的发生，在中撑座上还设置有尾托302，所述尾托302上设置有校正孔，所述顶推软管402上设置有至少一校正楞或校正面，所述顶推软管穿过所述尾托后实现所述齿槽与所述齿轮的对位，即通过校正孔和顶推软管的配合，能够保障顶推软管进入齿轮和压轮之间时，始终保持正确的姿态。

为了适应不同围岩等级、不同地质条件、提高设备的适用范围，需要对药管进行更换，因此药管201与所述中撑座102之间设置有药管托301，所述药管201可换装的设置在所述药管托301上，且所述药管托301限制所述药管201在轴向移动；所述顶推药头202与所述药管201的内径匹配。

为了便于放置药包，在药管201上开设有放置槽，在所述放置槽上匹配设置有药管盖204，药管盖与药管铰接，装药完成后实现扣合；在所述药管的前端设置有前挡盖203，进行药包的定位，便于实现位置的检测和控制。

对于本申请中的支座其可以设置成可升降支座，从而便于进行调整高度，配合球头铰接部，能够实现多自由度的动作。

本申请还公开了一种炮眼孔内炸药的快速安装方法，利用上述的炮眼孔内炸药的快速安装装置进行的安装方法，具体包括以下步骤：

组装：组配炮眼孔内炸药的快速安装装置，并调试；具体的是：根据炮眼孔的种类，将不同类型的炮眼孔的设定参数输入控制系统，编成不同的工作模式，并存储；再根据炸药的直径，选择相对应的药管、顶推药头，将顶推软管与顶推药头连接，由驱动部驱动顶推药头至初始标定位置，并记录。

填装：根据炮眼孔的类型、炸药600配置形式的不同，在药管内填装入炸药600，并调整药管与炮眼孔的位置；

顶推：启动炮眼孔内炸药的快速安装装置，将炸药600沿药管和炮眼孔顶推至设定距离；

复位炮眼孔内炸药的快速安装装置，并重复上述填装和顶推步骤，直至达到该炮眼孔的设定装药量，完成该炮眼孔内炸药的快速安装。

具体的是，在顶推工序中，通过控制系统控制驱动部驱动顶推药头与炸药末端接触，并记录起始顶推位置；选定工作模式，启动驱动部，通过设定好的程序控制推进距离并记录第一次顶推位置；在重复填装和顶推步骤中，根据选定的工作模式，确定顶推次数和单次装药量，直至完成设定装药量。

对于工作原理，结合附图3和4进行进一步的说明：

装药前，根据炮孔的种类，将不同类型的炮孔用药量等参数输入控制系统，编成不同的工作模式，存储到系统内。再根据炸药的直径，选择相对应的药管和顶推药头，将带齿槽的顶推软管与顶推药头连接，并卡进齿轮和压轮之间，步进电机旋转，驱动顶推药头移动到药管尾部的初始标定位置，并根据齿轮转动的圈数与角度记录此时的位置，在控制系统中记录。打开药管盖，将多根炸药放入可换装药管：根据装药形式的不同，正向连续装药、反向连续装药可让炸药相互挨着排放即可，而间隔分段装药的形式，将间隔段换用圆柱木块替代，起到间隔段的作用。盖上前挡盖，通过控制屏驱动步进电机驱动顶推药头与炸药末尾接触，记录此时位置。盖上可换装的药管盖，打开前档盖。通过控制屏选定需要的工作模式和参数。将可换装的药管与炮孔对照。设备启动，步进电机通过齿轮旋转，带动带齿槽的顶推软管推进，将炸药捣入炮孔内。根据齿轮转动的圈数与角度，通过设定好的程序，得出推进的距离并且记录，而后以最快的速度迅速回转退回到初始标定位置。系统通过以上数据可计算出实际装药长度和推进长度，记录以备用。人员可以将药管盖打开，进行下一次装药。重复以上动作，达到设定的装药量，系统以提醒。进行下一个炮孔装药或者一次就装药完成，系统提醒，进行下一炮孔装药。以此循环。

本申请将单一的一次单根装药过程，转化为一次多根，可控精准的快速装药模式，同时可编辑归类为多种模式的装药过程，提高了施工效率。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。

本文中术语“和/或”表示可以存在三种关系。例如，A和/或B可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

除非上下文特别规定或明显说明，否则如本文所用的术语“大致”应理解为在本领域正常公差的范围之内，例如在平均值的两个标准偏差之内。“大致”可理解为在设定值10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%、1%、0.5%、0.1%、0.05%、或0.01%之内。除非另有明确的上下文，本文提供的所有数值可通过术语“大致”来修正。

除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不必然表示数量限制。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似词语并非现定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

上文中参照优选的实施例详细描述了本发明的示范性实施方式，然而本领域技术人员可理解的是，在不背离本发明理念的前提下，可以对上述具体实施例做出多种变型和改型，且可以对本发明提出的各技术特征、结构进行多种组合，而不超出本发明的保护范围，本发明的保护范围由所附的权利要求确定。

Claims (10)

1.一种炮眼孔内炸药的快速安装装置，其特征在于，包括：

支座；

药管，其用于摆放炸药，所述药管设置在所述支座顶部；

顶推药头；

顶推部，其用于驱动所述顶推药头在所述药管、以及与所述药管对应的炮眼孔内往复动作；和

控制系统，其控制所述顶推部的动作。

2.根据权利要求1所述的炮眼孔内炸药的快速安装装置，其特征在于，所述顶推部包括：

驱动电机；

带有齿槽的顶推软管，其与所述顶推药头连接；以及

对应设置的齿轮和压轮，所述顶推软管设置在所述齿轮和所述压轮之间，且所述齿轮与所述齿槽匹配啮合，所述驱动电机驱动所述齿轮转动，并带动所述顶推软管和所述顶推药头往复动作。

3.根据权利要求2所述的炮眼孔内炸药的快速安装装置，其特征在于，还包括尾托，所述尾托上设置有校正孔，所述顶推软管上设置有至少一校正楞或校正面，所述顶推软管穿过所述尾托后实现所述齿槽与所述齿轮的对位。

4.根据权利要求1所述的炮眼孔内炸药的快速安装装置，其特征在于，所述药管与所述支座之间设置有球头铰接部，所述药管通过所述球头铰接部相对于所述支座多自由度转动。

5.根据权利要求1所述的炮眼孔内炸药的快速安装装置，其特征在于，所述药管与所述支座之间设置有药管托，所述药管可换装的设置在所述药管托上，且所述药管托限制所述药管在轴向移动；所述顶推药头与所述药管的内径匹配。

6.根据权利要求1所述的炮眼孔内炸药的快速安装装置，其特征在于，所述药管上开设有放置槽，在所述放置槽上匹配设置有药管盖，在所述药管的前端设置有前挡盖。

7.根据权利要求1所述的炮眼孔内炸药的快速安装装置，其特征在于，所述支座为可升降支座。

8.一种炮眼孔内炸药的快速安装方法，其特征在于，利用权利要求1-7任一所述的炮眼孔内炸药的快速安装装置进行的安装方法，包括以下步骤：

组装：组配炮眼孔内炸药的快速安装装置，并调试；

填装：根据炮眼孔的类型、炸药配置形式的不同，在药管内填装入炸药，并调整药管与炮眼孔的位置；

顶推：启动炮眼孔内炸药的快速安装装置，将炸药沿药管和炮眼孔顶推至设定距离；

复位所述炮眼孔内炸药的快速安装装置，并重复填装和顶推步骤，直至达到该炮眼孔的设定装药量，完成该炮眼孔内炸药的快速安装。

9.根据权利要求8所述的炮眼孔内炸药的快速安装方法，其特征在于，在组装工序中，根据炮眼孔的种类，将不同类型的炮眼孔的设定参数输入控制系统，编成不同的工作模式，并存储；再根据炸药的直径，选择相对应的药管、顶推药头，将顶推软管与顶推药头连接，由驱动部驱动顶推药头至初始标定位置，并记录。

10.根据权利要求9所述的炮眼孔内炸药的快速安装方法，其特征在于，在顶推工序中，通过控制系统控制驱动部驱动顶推药头与炸药末端接触，并记录起始顶推位置；选定工作模式，启动驱动部，通过设定好的程序控制推进距离并记录第一次顶推位置；

在重复填装和顶推步骤中，根据选定的工作模式，确定顶推次数和单次装药量，直至完成设定装药量。