CN110062869B - 改进的堵塞塞子 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于堵塞矿井中的爆破孔的堵塞塞子(60)。塞子具有由合适的塑料材料制成的第一和第二楔形构件(62'、62)。第一楔形构件(62')具有第一倾斜面，其与第二楔形构件(62)的匹配面滑动关系地接收，其中，在使用中，当第一楔形构件(62')位于最靠近爆破孔中的爆炸材料时，它具有比第二楔形构件(62)更大的面向爆炸材料的表面区域。在使用中，当来自爆破孔中的爆炸材料的引爆的冲击波遇到第一楔形构件(62')时，它充当活塞，在第二楔形构件(62)上滑动，使得两个楔形构件都对爆破孔的壁施加径向相反的力，以将塞子(60)锁定就位。两个楔形构件(62'、62)可以基本相同，因此显著简化了制造过程。

Description

改进的堵塞塞子

技术领域

本发明涉及采矿，更具体地涉及由塑料材料制成的用于阻塞采矿爆破孔的堵塞塞子。

背景技术

“堵塞”描述了惰性材料以及将惰性材料放入爆破孔中以在爆炸时尽可能多地包含爆破气体的行为。堵塞依赖于堵塞材料的摩擦力、内聚力或桥接，以防止从爆破孔中窜出。在没有堵塞的情况下，爆破孔保持打开，爆炸时爆炸物将寻找阻力最小的路径，通过放置爆炸物的爆破孔的开口套环(collar)出来。需要阻力以使爆炸物更加有效。可以放入到爆破孔中以容纳爆炸物的阻力越大，爆炸物产生的气体在爆炸时破坏孔周围的岩石材料所起的作用就越大。

通常在露天采矿中，爆破孔用钻屑堵塞。它们被铲在爆炸物的顶部，并且这些钻屑的重量在爆炸时提供对爆炸物的阻力。露天采矿的优点当然是孔在向下方向上是垂直的，这使得堵塞它们的行为非常容易。

与此相反，大多数地下爆破孔在向上方向上是垂直的(称为“向上孔”)。因此，与堵塞露天矿孔的效果相比，通常要么不进行堵塞这些孔，要么通过劣质产品进行堵塞这些孔。

一些地下矿井进行使用向下孔的台阶操作，并且在某些情况下，这些孔在孔的底部开口，在那里它打破现有的开口。在这种情况下，所提供的堵塞装置也可用于堵塞孔的底部。

堵塞爆破孔的现有技术方法都与本发明有显著的不同。它们主要采取以下形式：

·橡胶或塑料盖，其被推入到孔中并且除了确保爆炸物留在孔中之外提供的效果非常小；

·膨胀泡沫，通常由双组分混合物构成或从罐中喷出，其中许多是有毒的并且在爆破孔中提供很小的阻力；

·楔形装置；以及

·充气套(封隔器)配置。

此外，还有通过Dyno Nobel销售的Stempac堵塞塞子，该塞子通过插入工具插入。Stempac塞子基本上是装有集料的覆盖套(clothing sock)，它被插入工具压缩，以便它保持在孔中的适当位置。

用于堵塞塞子的现有技术专利申请的一些例子是：

KR20090068697A(2007)

该韩国专利说明书描述了一种带有引导翼121的双向楔形装置100。该装置包括顶部楔110和底部楔120，它们是对称的，但面向相反的方向。引导翼121旨在使该装置在爆破孔中居中。

RU2329463(2006)

该俄罗斯专利说明书描述了一种缩短的整体式堵塞塞子，其包括由塑料或硬质板制成的凸形内部锥形元件，并且其尖端朝上安装到颗粒状聚苯乙烯床上，该颗粒状聚苯乙烯填充其与爆炸物装料(charge)之间的空隙。然后将混凝土倒入锥形元件周围的爆破孔的套环中，并使其固化。

US6324980(1999)

该美国专利说明书描述了一种锥形塞子1，其折叠并夹在一起以装配在爆破孔中。然后将释放重物11向下降到孔中，这使夹子断裂并使锥形楔破裂打开(spring open)并锁定在孔中。它仅适用于表面向下孔。

US5936187(1997)

该美国专利说明书描述了一种杯形的堵塞塞子，其由耐用的弹性材料制成—PVC、聚氨酯、橡胶等。它设计成用于堵塞表面向下孔。

US20080047455(2008)

该美国专利说明书描述了一种破岩筒，其使用简单的楔形装置来自堵塞，与推进剂一起使用。唯一的相似之处是基本的楔形装置。它不包括作为本提交申请主题的任何改进。

目前用于向上孔的商业上可获得的现有技术堵塞塞子的不良性能导致大多数矿井根本不会堵塞向上孔。与采用合适的堵塞物的情况相比，这导致更高的爆炸使用(且因此成本)、不良的爆炸破碎、更大的噪音和振动、对周围基础设施的损害增加以及爆炸物装料的有效性降低。

PCT/AU2014/000901(2014)

该共同未决的国际专利申请涉及摩擦改进的楔形堵塞塞子，其中塞子包括主动楔形构件，其具有与被动楔形构件的匹配面滑动关系地接收的倾斜面。被动楔形构件具有比主动楔形构件更大的质量，使得在使用中，被动楔形构件比主动楔形构件提供更大的运动阻力。此外，主动楔形构件定位成最靠近爆破孔中的爆炸材料而不是被动楔形构件。主动楔形构件在其表面的至少一部分上设置有摩擦减小材料，以减小主动楔形构件相对于被动楔形构件的滑动阻力。在使用中，当来自爆破孔中的爆炸材料的引爆(initiation)的冲击波遇到主动楔形构件时，它充当活塞，在被动楔形构件上滑动，使得两个楔形构件都对爆破孔的壁施加径向相反的力，并且锁定就位。

PCT/AU2014/000901的堵塞塞子在现场操作非常令人满意。然而，制造起来相对昂贵，因为它包括许多需要准备和组装的部件。从中切割出楔形构件的塞子的实芯通常由固化的灌浆材料形成，例如用纤维增强以获得额外强度和韧性的通用(波特兰)水泥。然后需要将固化的实芯切割成两个楔形构件。

开发本发明的目的是提供一种改进的堵塞塞子，其特别适用于地下采矿中的顶部爆破孔(向上孔)，并且其不会遭受上述现有技术的任何缺点，并且制造起来具有成本效益。它可以更容易安装，并在爆破过程中提供更大的阻力。显而易见的是，改进的堵塞塞子也可用于向下孔，并且不限于地下采矿。

本说明书中对现有技术的引用仅用于说明的目的，不应视为承认这些现有技术是澳大利亚或其他地方的公知常识的一部分。

发明内容

根据本发明的一方面，提供了一种用于堵塞矿井中的爆破孔的堵塞塞子，该塞子包括：

由合适的塑料材料制成的第一和第二细长楔形构件；

所述第一楔形构件具有较大端部，具有朝向较小端部倾斜的面，所述倾斜面与第二楔形构件的匹配面滑动关系地接收，其中，在使用中，当第一楔形构件的较大端部定位成最靠近爆破孔中的爆炸材料时，它具有比第二楔形构件更大的面向爆炸材料的表面区域；并且

其中，所述第二楔形构件设置有缩回环，用于在拒爆(misfire)的情况下安装后将塞子从爆破孔缩回，并且其中，所述缩回环与爆破孔充分干涉，以保持第二楔形构件在孔中的放置，并提供对所需运动的摩擦阻力，以及第二楔形构件的质量的边际(marginal)增加；

因此，在使用中，当来自爆破孔中的爆炸材料的引爆的冲击波遇到第一楔形构件时，它充当活塞，在第二楔形构件上滑动，使得两个楔形构件都对爆破孔的壁施加径向相反的力，以将塞子锁定就位。

优选地，所述缩回环在几何上偏心的位置连接到所述第二楔形构件的主体，即当所述塞子容纳在爆破孔中时，缩回环在第二楔形构件的主体上的连接点位于与第二楔形构件的主质量相对应的孔的圆周的相对半部中，使得它主动地将楔形构件推入到它靠在孔的侧面上的位置中，并且还允许第一楔形构件在引爆之前锁定就位。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于堵塞塞子的细长楔形构件，所述堵塞塞子用于堵塞矿井中的爆破孔，所述楔形构件由合适的塑料材料制成；

所述楔形构件具有较大端部，具有朝向较小端部倾斜的基本平坦面，所述基本平坦面与基本相同的楔形构件的匹配面滑动关系地接收，其中，在使用中，两个楔形构件可以以滑动关系定位在爆破孔中以形成堵塞塞子，较大端部最靠近爆破孔中的爆炸材料的楔形构件具有比另一楔形构件更大的面向爆炸材料的表面区域；

其中，所述楔形构件形成有细长主体，所述细长主体在主体的一侧具有所述基本平坦面，并且在主体的相对侧具有成型(profiled)表面，其适于与爆破孔的壁接合，所述楔形构件的主体设置有多个取芯孔，以减小楔形构件的主体中的塑料材料的厚度，取芯孔设置在成型表面中；

因此，在使用中，当来自爆破孔中的爆炸材料的引爆的冲击波遇到较大端部最靠近爆炸材料的楔形构件时，它充当活塞，在另一楔形构件上滑动，使得两个楔形构件都对爆破孔的壁施加径向相反的力，以将塞子锁定就位。

优选地，所述楔形构件设置有缩回环，用于在安装后将塞子从爆破孔缩回。优选地，将具有最靠近爆破孔中的爆炸材料的较大端部的楔形构件没有缩回环或者在安装前移除了缩回环。

优选地，所述楔形构件的主体在一端形成有保持突起，在另一端形成有保持环，其中，在使用中，当楔形构件与匹配的基本相同的楔形构件形成滑动关系时，一个楔形构件上的保持环可以与另一个楔形构件上的保持突起接合。

优选地，所述保持突起还用作爆炸物装料软管的连接点，其中，在使用中，形成堵塞塞子的两个楔形构件可以在安装过程中拧到装料软管上，使得较大端部最靠近爆炸材料的楔形构件比另一个楔形构件更强有力地连接到装料软管。以这种方式，在安装位置缩回所述装料软管将强有力地将两个楔形构件锁定就位，这是在装料软管顺序地从两个楔形构件断开时，首先从另一个楔形构件断开，其次从较大端部最靠近爆炸材料的楔形构件断开，因为后者楔形构件锁定在爆破孔中靠在另一个楔形构件上。

优选地，所述楔形构件的主体还设置有雷管引线通道，其延伸楔形构件的整个长度，用于在安装前接收一个或两个雷管引线。有利地，雷管引线通道沿着基本平坦面的边缘延伸。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于堵塞矿井中的爆破孔的堵塞塞子，该塞子包括：

由合适的塑料材料制成的一对基本相同的细长楔形构件；

每个楔形构件具有较大端部，具有朝向较小端部倾斜的基本平坦面，所述倾斜面适于与另一楔形构件的匹配面滑动关系地接收，其中，在使用中，两个楔形构件可以以滑动关系定位在爆破孔中，其中较大端部最靠近爆破孔中的爆炸材料的主动楔形构件具有比另一被动楔形构件更大的面向爆炸材料的表面区域；

其中，所述楔形构件中的至少一个设置有缩回环，用于在拒爆的情况下安装后将塞子从爆破孔缩回，并且所述缩回环与爆破孔充分干涉，以保持被动楔形构件在孔中的放置，并提供对所需运动的摩擦阻力，以及被动楔形构件的质量的边际增加；

因此，在使用中，当来自爆破孔中的爆炸材料的引爆的冲击波遇到主动楔形构件时，它充当活塞，在另一被动楔形构件上滑动，使得两个楔形构件都对爆破孔的壁施加径向相反的力，以将塞子锁定就位。

优选地，所述缩回环在几何上偏心的位置连接到楔形构件的主体，即当所述塞子容纳在爆破孔中时，缩回环在被动楔形构件的主体上的连接点位于与被动楔形构件的主质量相对应的孔的圆周的相对半部中，使得它主动地将楔形构件推入到它靠在孔的侧面上的位置中，并且还允许主动楔形构件在引爆之前锁定就位。

优选地，每个楔形构件的主体在一端形成有保持突起，在另一端形成有保持环，其中，在使用中，当一个楔形构件与另一个楔形构件形成滑动关系时，一个楔形构件上的保持环可以与另一个楔形构件上的保持突起接合。

优选地，每个楔形构件的主体还设置有雷管引线通道，其延伸楔形构件的主体的整个长度，用于在安装前接收雷管引线。通常，所述雷管引线通道沿着楔形构件的基本平坦面的边缘延伸。

优选地，每个楔形构件形成有细长主体，所述细长主体在主体的一侧具有所述基本平坦面，并且在主体的相对侧具有成型表面，其适于与爆破孔的壁接合。有利地，所述楔形构件的主体设置有多个取芯孔，以减小楔形构件的主体中的塑料材料的厚度。通常，取芯孔设置在成型表面中。

有利地，两个楔形构件在连接在一起时形成近圆柱形塞子，具有成型的近圆形脊部，以最好为不同直径的爆破孔提供接触表面。

在整个说明书中，除非上下文另有要求，否则词语“包括”及其变体将被理解为暗示包含所述整数或整数组但不排除任何其他整数或整数组。同样地，词语“优选地”及其变体将被理解为暗示所述整数或整数组是期望的但对于本发明的工作不是必需的。

附图说明

参考附图，通过以下仅作为示例给出的改进的堵塞塞子的若干个具体实施例的详细描述，将更好地理解本发明的本质，其中：

图1示出了根据本发明的由塑料材料制成并示出处于其安装状态的改进的堵塞塞子的第一实施例；

图2示出了示出处于其锁定状态的图1的改进的堵塞塞子；

图3示出了根据本发明的由塑料材料制成并示出处于其锁定状态改进的堵塞塞子的第二实施例；

图4和5示出了根据本发明的改进的堵塞塞子的第三实施例，其可以使用注塑成型制成以制造两个楔形构件；

图6示出了用于根据本发明的改进的堵塞塞子的第四实施例的由塑料制成的楔形构件，以顶部透视图示出；

图7以底部透视图示出了图6的楔形构件；

图8示出了图6的楔形构件，其与基本相同的楔形构件呈滑动关系，以形成示出为处于安装状态的堵塞塞子；

图9示出了图8的堵塞塞子，其中缩回环折叠使其面向后方；

图10示出了处于锁定状态的图8的堵塞塞子；

图11是如图9所示的堵塞塞子的侧视图；

图12是如图10所示的堵塞塞子的侧视图；

图13是如图9所示的堵塞塞子的前端视图；

图14是如图10所示的堵塞塞子的前端视图，示出了雷管引线通道；

图15以顶部前透视图示出了图8的堵塞塞子，其中插入了爆炸引线；

图16以侧视图示出了图15的堵塞塞子；

图17和18示出了将图16的堵塞塞子安装在爆破孔中的优选方法；以及

图19示出了缩回钩的优选实施例，其可用于在拒爆的情况下从爆破孔中缩回图16的堵塞塞子。

具体实施方式

对实用、有效的向上孔堵塞塞子有许多要求：

·首先且最重要的是，由于钻头的重新磨锐，爆破孔直径的变化可达10％。这对于用任何类型的塞子阻塞爆破孔都是主要的挑战，并且不能与具有恒定直径的筒中的堵塞推进剂相比，也不能与已知尺寸的密封油井和气井相比。至关重要的是，塞子必须允许爆破孔的尺寸变化是任何标称尺寸钻孔的90％至102％。实际的孔尺寸可能略大于最大钻头尺寸，这是由于钻孔造成的，即由于钻柱振动或地面条件、岩石类型等引起的磨损。塞子必须穿过最小尺寸孔并扩展到最大尺寸孔。例如，对于89毫米的孔，塞子必须穿过最小尺寸为80毫米的爆破孔，但也必须能够填充91毫米的最大孔尺寸。

·最好不要有任何损坏雷管导线的风险。优选地，它应该保护雷管引线。

·最好允许乳化爆炸物的换气(breathing)和脱气(degassing)。

·它应该易于使用并放入孔中。

·最好不要自行脱落，特别是如果事先引爆其他爆破孔，提供空气爆炸和局部的显著振动。在它周围的孔被点火的同时，它应该保持锁定在孔中。

·最好由不会积聚静电到发出火花的程度的材料制成。

·最好在拒爆的情况下易于移除。

·最好具有制造成本效益。

·最好采用轻质、耐用、惰性和坚固的材料制造，但不坚固到在下游矿山破碎和研磨设备中产生问题。

·安装时可自行设定或自锁定；然而，无论哪种情况，它都应该工作，即使它没有锁定在爆破孔中。

为了有效，该概念从先前的产品开始，该产品成功地阻塞了直径变化10％的爆破孔，如上面讨论的共同未决的国际申请PCT/AU2014/000901(Friction Modified WedgeStemming Plugs)中所公开的。也就是说，塞子应该优选地还具有以下特征：

A.“主动”楔的基部应优选具有面向爆炸的最大表面积。力＝压力×面积，因此暴露的面积越大导致主动楔上的力越大，使其活塞进入“被动”楔。

B.最大摩擦量应优选在被动楔上。

C.优选地，主动楔应具有较低质量(或者可替代地，被动楔具有较大质量)。力＝质量×加速度，因此具有较低质量的楔将比具有较大质量的楔加速得更快。

这三个因素配合以确保楔装置将在引爆时锁定在爆破孔中而不会被弹出。

根据本发明的用于堵塞矿井中的爆破孔的改进的堵塞塞子10的第一实施例在图1和2中示出。塞子10包括由合适的塑料材料制成的第一和第二细长楔形构件12和14。楔形构件12、14优选地由硬塑料材料制成，比如聚乙烯、尼龙、聚丙烯、ABS、玻璃填充尼龙或者可以水射流切割、机加工或注塑成型的其他类似材料。然而，应该理解，塞子可以由任何合适的塑料材料制成，这有助于大规模生产。

第一楔形构件12具有较大端部，带有朝向较小端部倾斜的面16，倾斜面16以与第二楔形构件14的匹配面18滑动的关系被接收。在使用中，当第一楔形构件12定位成其较大端部最靠近爆破孔(未示出)中的爆炸材料时，其具有比第二楔形构件14更大的面向爆炸材料的表面区域。在使用中，当来自爆破孔中的爆炸材料的引爆的冲击波遇到第一楔形构件12时，它充当活塞，在第二楔形构件14上滑动，使得两个楔形构件对爆破孔的壁施加径向相反的力，以将塞子10锁定就位。

在该实施例中，第一楔形构件12和第二楔形构件14具有设置在第一倾斜面16和匹配面18之间的互锁装置20，其中互锁装置20在楔形构件12、14之间提供滑动界面和机械连接。在所示的实施例中，互锁装置是燕尾榫装置20。也就是说，滑动关系中的一个面形成有楔形横截面的细长舌部22，并且另一个面设置有匹配横截面的细长凹槽24，舌部22可滑动地容纳在该凹槽中。

在图1和2中，两个圆圈26a和26b不是堵塞塞子的一部分。它们仅表示塞子10可用于堵塞的孔尺寸范围。较小的圆圈26a表示磨损的钻头的尺寸。较大的圆圈26b表示新钻头的最大尺寸。

第二楔形构件14具有成角度的基部15，该基部15还将爆破冲击波引向第一楔形构件12。它还将冲击波的一些能量转换成将第二楔形构件14推靠在爆破孔的壁上的力。塞子10还可以设计成使得第二楔形构件14不在第一楔形构件(活塞)12的前面延伸，由此在使用中，活塞基部最接近爆炸材料的引爆。这仅仅是制造方法和材料量所决定的设计选择。

塞子10可以通过爆炸物加载软管(未示出)安装在爆破孔中。优选地，用作活塞的塞子的上部主动第一楔形构件12具有设置在后端的锥形连接28，其尺寸设计成允许爆炸物加载软管与其干涉配合。当塞子就位时，软管缩回，使第一楔形构件12朝向孔的套环向后滑动并将其锁定就位抵靠着第二楔形构件14。

为了确保整个塞子10不会滑动，第二楔形构件14优选地在每侧上具有一些摩擦增加的“触角”30a和30b，从而为所有可能的孔直径的孔提供摩擦接触。“触角”30从第二楔形构件的每一侧突出足够的距离以与爆破孔的壁接合。它们的尺寸和厚度使它们弯曲以适应不同尺寸的爆破孔。摩擦接触是“偏心的(over-centre)”，这意味着它将楔形构件14推回到抵靠爆破孔的壁上，同时考虑到楔形构件由于钻孔的直径变化而不能整齐地配合。

有利地，第二楔形构件具有用于接收雷管引线的通道32。第一楔形构件可以具有设置在其上的“前门”34和“后门”36，以在安装过程中将雷管引线保持在通道32中。在安装之前，活塞(第一楔形构件12)沿着底部第二楔形构件14滑动以打开门34，雷管引线放置在通道32中，并且活塞滑回到安装位置以关闭门34和36并包含引线。这种布置保护通道32中的雷管引线。

优选地，堵塞塞子10的以下特征适用：

·基于第二楔形构件14的脊部上的表面粗糙度，该构件具有比第一楔形构件12更高的滑动摩擦阻力。如果使用注塑成型技术制造塞子10，则有利的是从第二楔形构件14的接触脊部区域发生取芯，留下接触脊部有肋(未示出)。第二楔形构件14上的“触角”30还通过增加该构件和直径可以变化的爆破孔之间的摩擦接触来辅助安装。相比之下，第一楔形构件(活塞)12将具有光滑的脊部以减少摩擦。

·第一楔形构件(活塞)12具有最大的表面积，作为该部件的基部，面向爆炸材料的引爆。

·第一楔形构件12优选地具有比第二楔形构件14更小的质量。这可以是材料选择(下SG材料)、腔设计(例如用于注塑成型制造的取芯)和部件体积的组合。由于力＝质量×加速度，所以对于受到与较重物体相同力的较轻物体而言，加速度将更大。

优选地，在第二楔形构件14的后端处设置有缩回环38，用于在拒爆的情况下缩回。

在测试第一(原型)实施例之后，显然存在将摩擦相互作用与缩回装置组合的优点。也就是说，缩回装置可以例如是也与孔相互作用以提供运动摩擦阻力的环。楔形构件特别是下被动楔形构件可以由两种不同的材料构成。例如，下楔的主体可以由坚硬的强塑料制成，具有薄的柔软材料表皮和高摩擦系数。

然而，两个楔形构件之间的燕尾榫装置使得塞子10难以以合理的成本制造。CNC加工需要两倍长度的材料，以便每个长度被加工成每个楔形构件，产生大量浪费。注塑成型不允许在任一部件中容易地制造燕尾榫滑动连接。

这导致原型经历了“制造设计”过程。这里有许多选择，且许多制造要求与设计要求相矛盾，需要权衡特征以确保具有成本效益但仍然具有操作效率的产品：

a.CNC加工—使得可以制造几乎任何设计，但这些设计的缺点是制造成本高，浪费高。

b.水射流切割—可以加工塞子的主体，使得薄的水射流然后可以将该主体切割成两个部件，从而形成楔布置。

c.注塑成型—是量产和成本效益的首选制造方法，但是为了取得成功，需要遵守一些设计指南；

i.成型成本可能很高，特别是如果模具复杂和/或需要在整个模具寿命期间进行修改(这取决于使用的模具材料和注塑材料而变化)。

ii.所需的模具数量越少，成本越低。

iii.注塑成型的物体需要“去芯”，也就是说，它们不能包含大于4-5mm的实心部分，尽管这取决于所使用的材料和由机器使用时间＝成本驱动的冷却时间要求而显著变化。

iv.去芯物体不会像实心对应物那样强壮。提高较薄部分强度的方法包括使用较高强度材料和/或纤维增强塑料材料。

图3中示出了根据本发明的用于堵塞矿井中的爆破孔的改进的堵塞塞子40的第二实施例。塞子40包括由合适的塑料材料制成的第一和第二楔形构件42和44。

塞子40可以用水射流切割制造，其中增加了缩回环46，用于(1)在安装后将塞子40从爆破孔中缩回；(2)通过偏心将第二楔形构件44定位在与孔齐平的位置；(3)为初次接合提供一些摩擦。先前的燕尾榫装置已经用平滑床代替，虽然不保持两个部件对齐，但它更容易制造。在安装过程中和安装后不需要保持部件对齐，因为爆破孔就是如此。

水射流切割具有比CNC加工更少浪费材料的优点，因为可以从一件材料切割两个部件。但是，某些类型的保持系统对于操作者在使用前的处理很重要。另一个缺点是需要将缩回环46添加到第二楔形构件44作为单独的制造步骤。

可替代地，可以使用注塑成型来制造塞子。图4和5中示出了根据本发明的用于堵塞矿井中的爆破孔的改进的堵塞塞子50的第三实施例。塞子50包括由注射成型的塑料材料制造的第一和第二楔形构件52和54。在这种情况下，注塑成型的第二楔形构件54可以制成紧凑的形式，具有围绕第二楔形构件的主体的周边形成的缩回环56。在使用中，环56在楔形构件后面折回以提供环(如图5所示)的全部功能。塞子的主体用单独的模具注塑成型。在拒爆的情况下，塞子仍提供可伸缩性的所有特征，并且可被制成包括爆炸引线通道，尽管未示出。

可以进一步修改上述设计概念，以实现更简化的制造过程，与关键设计概念的偏差很小或没有偏差。移动到平滑床可以释放制造选项，但是塞子确实需要保持一些部件以确保易于操作。

到目前为止，设计集中在两个部件上。然而，通过将此简化为一个简单的制造部件，可以进一步简化制造。部件可以与其自身的第二版本加倍，并结合以由各种材料(比如尼龙、聚乙烯、ABS、玻璃填充尼龙等)提供具有上述所有特征的简单易用的塞子，并且制造简单且经济高效。

图6至18中示出了根据本发明的用于堵塞矿井中的爆破孔的改进的堵塞塞子60的第四实施例。在该实施例中，塞子60包括一对细长的楔形构件62，其基本上相同并且由合适的塑料材料制成。图6和7示出了楔形构件62的优选实施例。每个楔形构件62具有较大端部，其具有朝向较小端部倾斜的基本平坦面64，基本平坦面64适于与另一楔形构件62'的匹配面64'的滑动关系地接收。在使用中，两个楔形构件62可以以滑动关系定位在爆破孔中，楔形构件62'的较大端部最靠近爆破孔中的爆炸材料，其具有比另一楔形构件更大的面向爆炸材料的表面区域。

在使用中，当来自爆破孔中的爆炸材料的引爆的冲击波遇到具有面向爆炸材料的较大表面区域的楔形构件62'时，其充当活塞，在另一楔形构件62上滑动，使得两个楔形构件对爆破孔的壁施加径向相反的力，以将塞子60锁定就位。

注塑成型需要分离平面和来自该平面的特定拔模角度，以允许成品快速从模具中弹出。虽然有很多方法可以做到这一点，但这不可避免地会影响设计的某些部分。然而，该设计可以满足这些要求并且得到由两个相同部件62组装的塞子60。

优选地，楔形构件62形成有细长主体，该细长主体在主体的一侧具有基本平坦面64，并且在主体的相对侧具有适于与爆破孔的壁接合的成型表面68。有利地，楔形构件62的主体设置有多个取芯孔70，以减小楔形构件62的主体中的塑料材料的厚度。

在所示的实施例中，取芯孔70设置在成型表面68中。然而，取芯也可以从楔形构件62的内部进行，即在基本平坦面64中，使成型表面68具有较少的边缘，在安装过程中抓住松散的岩石。权衡是取芯的滑动表面可能不会像否则来自爆破的负荷到达塞子时那样保持平坦，并且光滑的成型表面可能不会像它否则的那样很好地抓住孔的壁。

如图16至18所示，具有带有定向锯齿的锯齿状成型表面68也是有利的。在这种情况下，主动楔形构件62'(活塞)在引爆时随着锯齿向前行进，因此具有较少阻力，而被动楔形构件62被迫向后抵靠着锯齿且因此具有相对更大的摩擦阻力。所有这些考虑因素都将进行现场测试，以确定最佳结果。

优选地，楔形构件62还设置有缩回环76，用于在安装后在拒爆的情况下使塞子60从爆破孔缩回。当组合两个这样的部件时，主动楔形构件62'在其上具有多余的缩回环76'，其可被切断并再循环，仅留下具有缩回环76的被动楔形构件62。缩回环76提供了对被动楔形构件62的运动的摩擦阻力以及质量的边际增加。

优选地，将具有面向爆破孔中的爆炸材料的较大表面区域的主动楔形构件62'具有在安装之前移除的缩回环76'。可替代地，在某些情况下，主动楔形构件62'上的环76'可以保持打开。例如，它可以在向下推动突破孔时帮助放置塞子60，以便在爆炸物放置在塞子顶部的情况下堵塞装料的底部。

优选地，楔形构件62的细长主体在一端形成有保持突起78，在另一端形成有保持环80。在使用中，当楔形构件62与匹配的基本相同的楔形构件形成滑动关系时，如图8和9所示(也参见图15和16)，一个楔形构件上的保持环80可以与另一个上的保持突起78接合。

优选地，楔形构件62的主体还设置有雷管引线通道84，其延伸楔形构件的主体的整个长度，用于在安装之前接收一个或多个雷管引线86。有利地，雷管引线通道84沿着基本平坦面64的边缘延伸，如可在图7中最清楚地看到。图14是堵塞塞子60的端视图，其中视角与水平位置偏离12°，即滑动平面的角度，表明雷管通道84在锁定位置完全打开。图15和16示出了堵塞塞子60，其中雷管引线86容纳在通道84中(缩回环76尚未折回到被动楔形构件62后面)。

在安装之前，堵塞塞子60的两半通过滑动容易地分开。雷管引线86可以很容易地插入，并且塞子可以自身封闭，包含雷管信号管或电子引线。请注意，雷管信号管或引线在一端具有爆破帽，在另一端具有塑料夹，且不能通过通道进给。它需要侧向夹住。当这样做时，缩回环76可以向后弯曲，以便根据它们的相对位置安装在雷管引线之上或之下。

注意，可以在楔形构件62的前部包括铲子88(参见图7)，以提供一些额外的(i)减少暴露于爆破的被动楔形构件的面积，以及(ii)减少暴露于水平孔中的夯实的主动楔形构件的面积。

将该单个部件62加倍形成近圆柱形塞子60，如图13所示，具有以下有利特征：

·平坦滑动接触区域

·成型的近圆形脊部，最好为不同直径的爆破孔提供接触表面。

·雷管信号管的受保护位置

·用于在处理和运输过程中将塞子固定在一起的保持机构

·缩回环76，其使得在拒爆的情况下能够回收塞子，其中主体形状确保在其被使用时两个半部都缩回。

·缩回环76，其与孔充分干涉以保持被动楔形构件在孔中的放置，其提供对所需运动的摩擦阻力，并且还为被动楔形构件提供质量的边际增加。

·缩回环76，其在几何上偏心的位置连接到被动楔形构件62的主体。也就是说，当塞子60容纳在爆破孔中时，被动楔形构件62的主体上的缩回环76的连接点位于与被动楔形构件62的主质量相对应的孔的圆周的相对半部中，从而在使用中，缩回环与孔壁的偏心干涉主动地将楔形构件62推入其靠在孔壁上的正确位置，并进一步允许主动楔形构件62'在引爆之前锁定就位。

·缩回环76，其可以在主动楔形构件上容易地移除，因为它不能沿主动楔形构件的定向执行该功能。但是，它也可以留在适当位置并用于在某些情况下帮助定位塞子，比如向下孔。

·被动楔形构件62的面向操作者的较大表面区域，这意味着塞子60一旦被推入就位就可以进一步夯实到位。

·主动楔形构件62'的面向爆炸材料的较大表面区域。

这些特征允许塞子沿任何定向安装：

a)向上孔—由于缩回环76与孔壁的干涉，被动楔形构件62保持在爆破孔中，允许主动楔形构件向下滑动并在将塞子向上推到其位置后将塞子60锁定在爆破孔中的适当位置。

b)向下孔—如果缩回环76'保持在主动楔形构件62'上，它可以用于在将塞子60向下推入向下孔中时将其锁定就位。也就是说，绳索可以系在主动楔形构件62'上的环76'周围。当塞子60向下推到所需的位置时，然后拉动绳索接合主动楔形构件62'(用于塞子下方的装料)或被动楔形构件62(用于塞子上方的装料)。

·水平孔—塞子依赖于要安装的重力，并且应该安装有主动楔形构件62'朝向爆破孔的趾部。

与第一实施例一样，塞子60可以通过爆炸物装料软管90安装在爆破孔中。优选地，用作活塞的塞子的主动楔形构件62'具有设置在后端的保持环80和铲子88，其尺寸设计成允许爆炸物装料软管90的螺纹端拧入其中。当塞子处于适当位置时，软管缩回，使主动楔形构件62'朝向孔的套环滑回并将其锁定在抵靠着被动楔形构件62的适当位置。

现在将参照图17和18描述安装塞子60的优选方法。塞子60安装有面向爆炸材料的主动楔形构件62'的较大表面区域。雷管引线86通过主动楔形构件62'中的通道进给。两个半部62和62'一起向后滑动，确保引线86保持在通道84中，并且楔形构件62和62'的每个端部处的保持突起78位于相应的保持环80中(如图17所示)。被动楔形构件62上的缩回环76已折回，以便从堵塞塞子60的后部突出。

装料软管90的螺纹端插入塞子60中，如图17所示。塞子60通过塞子的几圈旋拧到装料软管90上。重要的是软管90与塞子60的脊部对齐。如果它没有完全对齐，则塞子60可以弯曲到正确的位置，直到它卡入到位。在保持雷管引线86的同时将塞子60推入爆破孔中。用装料软管90继续将塞子60推到最终位置，允许乳液脱气的空间。

缩回装料软管90断开并将塞子60锁定在爆破孔中，如图18所示。它现在处于点火位置。较大端部最靠近爆炸材料的主动楔形构件62'比另一被动楔形构件62更强有力地连接到装料软管90。有利地，当两个楔形构件62相互滑动时，主动楔形构件62'上的保持环80'和铲子88'保持与装料软管90的螺纹端螺纹连接。以这种方式，在安装位置缩回装料软管90将强有力地将两个楔形构件62锁定就位，这是在装料软管90顺序地从它们断开时，首先从被动楔形构件62断开，其次从较大端部最靠近爆炸材料的主动楔形构件62'断开，因为后者楔形构件锁定在爆破孔中靠在另一个楔形构件上。

如果需要将塞子60拉出以进行拒爆，则可以将缩回钩92拧到装料软管90的端部上(参见图19)。钩92用于钩住缩回环76并抽出塞子60。如果需要将塞子60进一步推入爆破孔中，则应使用钩92完全抽出塞子，并重复安装过程。如果需要，可以将堵塞塞子60重新安装几次直到点火。

单个部件设计通过一个单个部分的注塑成型而适合相对便宜的制造。但是，对待使用的材料有严格的要求。一般来说，通常用于注塑成型的热塑性塑料是合适的，符合以下要求：

·它足够灵活，以将缩回环折回并强行在钻孔壁上剪切，

·它足够坚固，以强有力地楔入另一楔形构件，也可以用于缩回环，从而如果在爆破之前需要，它则保持足够的强度来缩回塞子，以及

·它足够坚固，以在这种几何形状中提供针对待引爆的爆炸的阻力。

可替代地，存在注塑成型技术，其允许使用单个模具来制造相同的楔形部件主体，并且还允许使用可与模具一起使用的附加过程将缩回环添加为单独部件。例如，可以在模制过程中将一圈尼龙绳添加到模具中，因此成为该楔的一部分。以这种方式，可以根据需要在制造期间添加或不添加缩回环。

现在已经详细描述了改进的堵塞塞子的若干实施例，显而易见的是，所描述的实施例提供了优于现有技术的许多优点，包括以下：

(i)它们适合大规模生产，因此可以更快速和更具成本效益地制造。

(ii)它们易于使用并放置在爆破孔中。

(iii)在拒爆的情况下，它们可容易地从爆破孔缩回。

(iv)它们由轻质、耐用、惰性和坚固的材料制成。

(v)它们在安装时是自锁的。

(vi)它们可以由一对基本相同的楔形构件组装而成，从而显著简化和减少制造过程。

对于相关领域的技术人员来说显而易见的是，在不脱离本发明的基本发明构思的情况下，除了已经描述的那些之外，可以对前述实施例进行各种修改和改进。例如，楔形构件的主体中的取芯可以采用任何形状或形式，并且不需要是以所示实施例的取芯孔的形式。因此，应理解，本发明的范围不限于所描述的具体实施例。

Claims (14)

1.一种用于堵塞矿井中的爆破孔的堵塞塞子，该塞子包括：

由合适的塑料材料制成的第一细长楔形构件和第二细长楔形构件；

所述第一细长楔形构件具有较大端部，具有朝向较小端部倾斜的倾斜面，所述倾斜面与第二细长楔形构件的匹配面滑动关系地接收，其中，在使用中，当第一细长楔形构件定位成其较大端部最靠近爆破孔中的爆炸材料时，它具有比第二细长楔形构件更大的面向爆炸材料的表面区域；并且

其中，所述第二细长楔形构件设置有缩回环，用于在失火的情况下安装后将塞子从爆破孔缩回，并且其中，所述缩回环与爆破孔充分干涉，以保持第二细长楔形构件在孔中的放置，并提供对所需运动的摩擦阻力；

因此，在使用中，当来自爆破孔中的爆炸材料的引爆的冲击波遇到第一细长楔形构件时，它充当活塞，在第二细长楔形构件上滑动，使得两个楔形构件都对爆破孔的壁施加径向相反的力，以将塞子锁定就位。

2.如权利要求1所述的堵塞塞子，其中，所述缩回环在几何上偏心的位置连接到所述第二细长楔形构件的主体，即当所述塞子容纳在爆破孔中时，缩回环在第二细长楔形构件的主体上的连接点位于第二细长楔形构件的主质量相对应的孔的圆周的相对半部中，使得它主动地将楔形构件推入到它靠在孔的侧面上的位置中，并且还允许第一细长楔形构件在引爆之前锁定就位。

3.如权利要求1所述的堵塞塞子，其中，每个楔形构件的主体在一端形成有保持突起，在另一端形成有保持环，其中，在使用中，当一个楔形构件与另一个楔形构件形成滑动关系时，一个楔形构件上的保持环与另一个楔形构件上的保持突起接合。

4.如权利要求1所述的堵塞塞子，其中，每个楔形构件的主体还设置有雷管引线通道，其延伸楔形构件的主体的整个长度，用于在安装前接收雷管引线。

5.如权利要求4所述的堵塞塞子，其中，所述雷管引线通道沿着楔形构件的基本平坦面的边缘延伸。

6.如权利要求5所述的堵塞塞子，其中，每个楔形构件形成有细长主体，所述细长主体在主体的一侧具有所述基本平坦面，并且在主体的相对侧具有成型表面，其适于与爆破孔的壁接合。

7.如权利要求6所述的堵塞塞子，其中，两个楔形构件在连接在一起时形成近圆柱形塞子，具有成型的近圆形脊部，以为不同直径的爆破孔提供接触表面。

8.一种用于堵塞塞子的细长楔形构件，所述堵塞塞子用于堵塞矿井中的爆破孔，所述楔形构件由合适的塑料材料制成；

所述楔形构件具有较大端部，具有朝向较小端部倾斜的基本平坦面，所述基本平坦面与基本相同的楔形构件的匹配面滑动关系地接收，其中，在使用中，当两个楔形构件以滑动关系定位在爆破孔中以形成堵塞塞子时，较大端部最靠近爆破孔中的爆炸材料的楔形构件具有比另一楔形构件更大的面向爆炸材料的表面区域；

其中，所述楔形构件形成有细长主体，所述细长主体在主体的一侧具有所述基本平坦面，并且在主体的相对侧具有成型表面，其适于与爆破孔的壁接合，所述楔形构件的主体设置有多个取芯孔，以减小楔形构件的主体中的塑料材料的厚度，所述取芯孔设置在所述成型表面中；并且

其中所述楔形构件设置有缩回环，用于在安装后在失火的情况下从爆破孔缩回塞子，并且所述缩回环与爆破孔充分干涉，以保持楔形构件在孔中的位置，并提供所需的运动的摩擦阻力；

因此，在使用中，当来自爆破孔中的爆炸材料的引爆的冲击波遇到较大端部最靠近爆炸材料的楔形构件时，它充当活塞，在另一楔形构件上滑动，使得两个楔形构件都对爆破孔的壁施加径向相反的力，以将塞子锁定就位。

9.如权利要求8所述的用于堵塞塞子的细长楔形构件，其中，将具有最靠近爆破孔中的爆炸材料的较大端部的楔形构件没有缩回环或者在安装前移除了缩回环。

10.如权利要求8所述的用于堵塞塞子的细长楔形构件，其中，所述楔形构件的主体在一端形成有保持突起，在另一端形成有保持环，其中，在使用中，当楔形构件与匹配的基本相同的楔形构件形成滑动关系时，一个楔形构件上的保持环与另一个楔形构件上的保持突起接合。

11.如权利要求10所述的用于堵塞塞子的细长楔形构件，其中，所述保持突起还用作爆炸物装料软管的连接点，其中，在使用中，当形成堵塞塞子的两个楔形构件在安装过程中拧到装料软管上时，使得较大端部最靠近爆炸材料的楔形构件比另一个楔形构件更强有力地连接到装料软管。

12.如权利要求11所述的用于堵塞塞子的细长楔形构件，其中，在安装位置缩回所述装料软管将强有力地将两个楔形构件锁定就位，这是在装料软管顺序地从两个楔形构件断开时，首先从另一个楔形构件断开，其次从较大端部最靠近爆炸材料的楔形构件断开，因为后者楔形构件锁定在爆破孔中靠在另一个楔形构件上。

13.如权利要求8所述的用于堵塞塞子的细长楔形构件，其中，所述楔形构件的主体还设置有雷管引线通道，其延伸楔形构件的整个长度，用于在安装前接收一个或两个雷管引线。

14.如权利要求13所述的用于堵塞塞子的细长楔形构件，其中，所述雷管引线通道沿着所述基本平坦面的边缘延伸。

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