CN111964541A - 一种重复性干冰致裂破岩孔口卡位装置及其使用方法 - Google Patents

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王小飞
王恩元
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Abstract

本发明公开了一种重复性干冰致裂破岩孔口卡位装置，包括卡位装置本体（2），所述卡位装置本体（2）包括上半段具有螺纹的半螺纹柱（7）；所述半螺纹柱（7）的顶端设置有上端头（1），所述上端头（1）的侧壁上设置有环形凹槽（3）；所述半螺纹柱（7）的底端设置有下活动端头（10），所述下活动端头（10）为顶端开口的箱体，所述下活动端头（10）的顶端开口与限位圆盘（15）的下表面固定连接，所述半螺纹柱（7）穿过所述限位圆盘（15）后活动连接在所述下活动端头（10）内部。本发明还公开了一种重复性干冰致裂破岩孔口卡位装置的使用方法。本发明可以有效减少冲孔现象发生，提高作业安全性。

Description

一种重复性干冰致裂破岩孔口卡位装置及其使用方法
技术领域
本发明属于工程爆破技术领域，具体涉及一种重复性干冰致裂破岩孔口卡位装置及其使用方法。
背景技术
干冰致裂筒爆破是一种新型的爆破方式，先通过加热棒系统将干冰加热融化至液态，再通过内部的药剂极速发热引发CO2的相变使CO2的体积急剧增加冲破钢管（即干冰致裂筒的筒壁）引发爆炸，实现爆破的目的。
在干冰致裂筒爆破过程中会由于恶劣天气或封孔材料不足等因素影响导致冲孔事件发生，冲孔材料和钢管飞出会伤害到工地工人和建筑物，造成人和物的损失。
故亟需一种重复性干冰致裂破岩孔口卡位装置，从而可以有效减少冲孔现象的发生，提高作业的安全性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种可以有效减少冲孔现象发生，提高作业安全性的重复性干冰致裂破岩孔口卡位装置。
同时，本发明还提供一种重复性干冰致裂破岩孔口卡位装置及其使用方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种重复性干冰致裂破岩孔口卡位装置，包括卡位装置本体，所述卡位装置本体包括上半段具有螺纹的半螺纹柱；
所述半螺纹柱的顶端设置有上端头，所述上端头的侧壁上设置有环形凹槽；
所述半螺纹柱的底端设置有下活动端头，所述下活动端头为顶端开口的箱体，所述下活动端头的顶端开口与限位圆盘的下表面固定连接，所述半螺纹柱穿过所述限位圆盘）后活动连接在所述下活动端头内部；
所述半螺纹柱上螺纹连接有套筒，所述套筒的中部外壁上固定连接有转盘，所述转盘上表面设置有手柄，所述套筒的底部外壁上固定连接有连接环，所述连接环与若干均匀分布的支架的顶端相铰接；所述限位圆盘上设置有若干用于穿过所述支架的长条孔，所述支架的底端设置有圆弧爪；
所述卡位装置本体上设置有用于穿过气管和导线的预留孔。
所述上端头的外径大于所述半螺纹柱的外径。
所述半螺纹柱的底端呈T型。
所述连接环上设置有钢丝槽，所述支架顶端设置有用于穿过钢丝的孔洞，所述钢丝穿过所述孔洞后捆绑固定在所述钢丝槽内。
所述卡位装置本体的高度为0.3m~0.6m。
所述圆弧爪的形状为能够贴合钻孔的孔壁以增大受力面积的圆弧形，所述圆弧爪由硅锰合金制成。
所述支架的个数为至少3个。
一种重复性干冰致裂破岩孔口卡位装置的使用方法，包括以下步骤：
步骤A，钻孔，在钻孔中放入干冰致裂筒，再放入封孔材料；
步骤B、将干冰致裂筒的导线和气管穿过卡位装置本体，再将卡位装置本体伸入钻孔口；
步骤C、固定住上端头，再转动转盘，使支架逐渐撑开，圆弧爪嵌入钻孔的孔壁，一直转动转盘直至无法转动；
步骤D、如上述步骤A~步骤C，将若干干冰致裂筒呈一排等距布置，再依次安装完卡位装置本体后，用钢丝索捆绑在上端头的环形凹槽上，并将所有卡位装置本体连接后拉紧钢丝索；
步骤E、在爆破作业完成后，撤去钢丝索，反向转动转盘，支架收缩，圆弧爪脱出孔壁，将卡位装置本体拿出，留待下次再次使用。
放入封孔材料的方法为：先放入细砂，使细砂没过干冰致裂筒后再放入封孔层。
所述细砂的粒度范围为0.1~2mm之间；所述封孔层的材质为石膏；干冰致裂筒的导线和气管穿过封孔材料。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供一种重复性干冰致裂破岩孔口卡位装置及其使用方法，开发孔口卡位装置可以有效减少冲孔现象的发生，极大地提高了作业的安全性，同时作为一种辅助装置可以减少封孔材料的使用，提高了经济效益，在使用完后还可以重复使用，极大地减少了成本。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1的剖视图；
图3为图1的俯视图；
图4为图1的工作原理图；
图5为图1的安装图；
图6为图5中A部分的放大图；
图7为本发明中多个卡位装置本体的安装图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步地说明。
如图1~图3所示，一种重复性干冰致裂破岩孔口卡位装置，包括卡位装置本体2，所述卡位装置本体2包括上半段具有螺纹的半螺纹柱7。
所述半螺纹柱7的顶端设置有上端头1，所述上端头1的侧壁上设置有环形凹槽3。上端头1起到对套筒4限位的作用，防止套筒4旋出半螺纹柱7，上端头1还能起到固定半螺纹柱7的作用，在旋转转盘6时，避免半螺纹柱7随之一起旋转。环形凹槽3用于捆绑钢丝索105。
所述半螺纹柱7的底端设置有下活动端头10，所述下活动端头10为顶端开口的箱体，所述下活动端头10的顶端开口与限位圆盘15的下表面固定连接，所述半螺纹柱7穿过所述限位圆盘15后活动连接在所述下活动端头10内部；所述下活动端头10用于固定所述限位圆盘15并随着限位圆盘15一起旋转，所述半螺纹柱7活动连接在下活动端头10内，从而避免半螺纹柱7随着限位圆盘15而旋转。具体地，活动连接的方式可以为：半螺纹柱7的底端为T型，T型的半螺纹柱7底端与下活动端头10内壁不接触。
所述半螺纹柱7上螺纹连接有套筒4，所述套筒4的中部外壁上固定连接有转盘6，所述转盘6上表面设置有手柄5，所述套筒4的底部外壁上固定连接有连接环12，所述连接环12与若干均匀分布的支架8的顶端相铰接；所述限位圆盘15上设置有若干用于穿过所述支架8的长条孔，所述支架8的底端设置有圆弧爪9；所述转盘6上加工有手柄5，手柄5用于旋转转盘6；所述支架8用于受压撑开，所述圆弧爪9用于嵌入钻孔的孔壁104，从而实现卡位装置本体2的固定。
所述卡位装置本体2上设置有用于穿过气管和导线的预留孔11。气管和导线均连接在干冰致裂筒101上，导线用于与干冰致裂筒101的加热棒系统相连，从而实现电加热，继而使干冰加热融化至液态；气管用于在出现起爆不成功情况时放气，从而保证安全；预留孔11优选为直径为1.5cm的圆孔。
所述上端头1的外径大于所述半螺纹柱7的外径，上端头1起到对套筒4限位的作用，防止套筒4旋出半螺纹柱7，上端头1还能起到固定半螺纹柱7的作用，在旋转转盘6时，避免半螺纹柱7随之一起旋转。
所述半螺纹柱7的底端呈T型，该设置，保证半螺纹柱7的底端始终位于限位圆盘15以下，具有限位作用。
所述连接环12上设置有钢丝槽，所述支架8顶端设置有用于穿过钢丝的孔洞，孔洞的直径优选为5mm，所述钢丝穿过所述孔洞后捆绑固定在所述钢丝槽内。
所述卡位装置本体2的高度为0.3m~0.6m。
所述圆弧爪9的形状为能够贴合钻孔的孔壁104以增大受力面积的圆弧形，所述圆弧爪9由硅锰合金制成，硬度高，加工成直径与孔壁104相符的圆弧可以更好贴合孔壁104，增大受力面积，从而起到更好的固定卡位装置本体2的作用。
所述支架8的个数为至少3个。
如图4所示，本实施例中，所述半螺纹柱7、支架8、圆弧爪9、限位圆盘15及下活动端头10组成的结构有防止冲击作用，当下活动端头10受到来自钻孔底的冲击力F1时，下活动端头10向上运动带动限位圆盘15向上运动，由于钻孔的限位作用，支架8撑开，圆弧爪9受到力水平方向上的F2和F3的作用力后，垂直于孔壁104嵌入更深，预紧力变大，从而更有效的卡位，从而避免冲孔事件发生，提高作业的安全性。
如图5~图7所示，一种重复性干冰致裂破岩孔口卡位装置的使用方法，包括以下步骤：
步骤A，钻孔，在钻孔中放入干冰致裂筒101，再放入封孔材料；
步骤B、将干冰致裂筒101的导线和气管穿过卡位装置本体2，再将卡位装置本体2伸入钻孔口；
步骤C、固定住上端头1，上端头1的固定方法可以为左手拿住上端头，再右手转动转盘6，使支架8逐渐撑开，圆弧爪9嵌入钻孔的孔壁104，一直转动转盘6直至无法转动；
步骤D、如上述步骤A~步骤C，将若干干冰致裂筒101呈一排等距布置，再依次安装完卡位装置本体2后，用钢丝索105捆绑在上端头1的环形凹槽3上，并将所有卡位装置本体2连接后拉紧钢丝索105；
步骤E、在爆破作业完成后，撤去钢丝索105，反向转动转盘6，支架8收缩，圆弧爪9脱出孔壁104，将卡位装置本体2拿出，留待下次再次使用。
放入封孔材料的方法为：先放入细砂102，使细砂102没过干冰致裂筒101后再放入封孔层103。
所述细砂102的粒度范围为0.1~2mm之间；所述封孔层103的材质为石膏；干冰致裂筒101的导线和气管穿过封孔材料。
本实施例的工作原理为：左手拿住上端头1，使半螺纹柱7不会发生转动，然后右手旋转转盘6，由于转盘6、套筒4和连接环12一体式固定连接，故转盘6正向旋转，套筒4向下运动，继而带动连接环12向下运动，连接环12上连接有支架8，支架8旋转亦带动限位圆盘15以及下活动端头10一起旋转，故支架8会受压逐渐向外撑开，圆弧爪9嵌入钻孔的孔壁104，一直转动转盘6直至无法转动，即完成了卡位装置本体2的安装，当下活动端头10受到来自钻孔底的冲击力F1时，下活动端头10向上运动带动限位圆盘15向上运动，由于钻孔的限位作用，支架8撑开，圆弧爪9受到力水平方向上的F2和F3的作用力后，垂直于孔壁104嵌入更深，预紧力变大，从而更有效的卡位，从而避免冲孔事件发生，提高作业的安全性。
在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下被实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语 “上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多特征。更确切地说，如权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。
尽管根据有限数量的实施例描述了本发明，但是受益于上面的描述，本技术领域内的技术人员明白，在由此描述的本发明的范围内，可以设想其它实施例。此外，应当注意，本说明书中使用的语言主要是为了可读性和教导的目的而选择的，而不是为了解释或者限定本发明的主题而选择的。因此，在不偏离所附权利要求书的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。对于本发明的范围，对本发明所做的公开是说明性的，而非限制性的，本发明的范围由所附权利要求书限定。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种重复性干冰致裂破岩孔口卡位装置，其特征在于：包括卡位装置本体（2），所述卡位装置本体（2）包括上半段具有螺纹的半螺纹柱（7）；
所述半螺纹柱（7）的顶端设置有上端头（1），所述上端头（1）的侧壁上设置有环形凹槽（3）；
所述半螺纹柱（7）的底端设置有下活动端头（10），所述下活动端头（10）为顶端开口的箱体，所述下活动端头（10）的顶端开口与限位圆盘（15）的下表面固定连接，所述半螺纹柱（7）穿过所述限位圆盘（15）后活动连接在所述下活动端头（10）内部；
所述半螺纹柱（7）上螺纹连接有套筒（4），所述套筒（4）的中部外壁上固定连接有转盘（6），所述转盘（6）上表面设置有手柄（5），所述套筒（4）的底部外壁上固定连接有连接环（12），所述连接环（12）与若干均匀分布的支架（8）的顶端相铰接；所述限位圆盘（15）上设置有若干用于穿过所述支架（8）的长条孔，所述支架（8）的底端设置有圆弧爪（9）；
所述卡位装置本体（2）上设置有用于穿过气管和导线的预留孔（11）。
2.根据权利要求1所述的一种重复性干冰致裂破岩孔口卡位装置，其特征在于：所述上端头（1）的外径大于所述半螺纹柱（7）的外径。
3.根据权利要求1或2所述的一种重复性干冰致裂破岩孔口卡位装置，其特征在于：所述半螺纹柱（7）的底端呈T型。
4.根据权利要求1所述的一种重复性干冰致裂破岩孔口卡位装置，其特征在于：所述连接环（12）上设置有钢丝槽，所述支架（8）顶端设置有用于穿过钢丝的孔洞，所述钢丝穿过所述孔洞后捆绑固定在所述钢丝槽内。
5.根据权利要求1所述的一种重复性干冰致裂破岩孔口卡位装置，其特征在于：所述卡位装置本体（2）的高度为0.3m~0.6m。
6.根据权利要求1所述的一种重复性干冰致裂破岩孔口卡位装置，其特征在于：所述圆弧爪（9）的形状为能够贴合钻孔的孔壁（104）以增大受力面积的圆弧形，所述圆弧爪（9）由硅锰合金制成。
7.根据权利要求1所述的一种重复性干冰致裂破岩孔口卡位装置，其特征在于：所述支架（8）的个数为至少3个。
8.根据权利要求1~7任意一项所述的一种重复性干冰致裂破岩孔口卡位装置的使用方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤A，钻孔，在钻孔中放入干冰致裂筒（101），再放入封孔材料；
步骤B、将干冰致裂筒（101）的导线和气管穿过卡位装置本体（2），再将卡位装置本体（2）伸入钻孔口；
步骤C、固定住上端头（1），再转动转盘（6），使支架（8）逐渐撑开，圆弧爪（9）嵌入钻孔的孔壁（104），一直转动转盘（6）直至无法转动；
步骤D、如上述步骤A~步骤C，将若干干冰致裂筒（101）呈一排等距布置，再依次安装完卡位装置本体（2）后，用钢丝索（105）捆绑在上端头（1）的环形凹槽（3）上，并将所有卡位装置本体（2）连接后拉紧钢丝索（105）；
步骤E、在爆破作业完成后，撤去钢丝索（105），反向转动转盘（6），支架（8）收缩，圆弧爪（9）脱出孔壁（104），将卡位装置本体（2）拿出，留待下次再次使用。
9.根据权利要求8所述的一种重复性干冰致裂破岩孔口卡位装置的使用方法，其特征在于：放入封孔材料的方法为：先放入细砂（102），使细砂（102）没过干冰致裂筒（101）后再放入封孔层（103）。
10.根据权利要求9所述的一种重复性干冰致裂破岩孔口卡位装置的使用方法，其特征在于：所述细砂（102）的粒度范围为0.1~2mm之间；所述封孔层（103）的材质为石膏；干冰致裂筒（101）的导线和气管穿过封孔材料。
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