CN112945042B - Vcr法炮孔孔底封堵器及封堵方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种VCR法炮孔孔底封堵器及封堵方法，旨在解决现有VCR法进行垂直深孔多次装药爆破落矿过程中出现的孔底堵塞质量差、人工劳动强度大以及需要消耗大量颗粒填塞物等问题。该封堵器包括刚性堵塞、固定销和弹性元件，刚性堵塞的中空腔体中铰接安装有固定销，固定销在所述中空腔体中朝下倾斜向外设置，中空腔体的侧壁上设有与固定销相对应的穿孔，弹性元件连接在固定销的尾端与所述刚性堵塞之间，刚性堵塞的底部还设有带动固定销绕铰接轴转动的顶杆，刚性堵塞的底部还通过转轴铰接安装有驱动顶杆上下移动的摆臂，摆臂具有相对的第一端和第二端，转轴到所述第一端的距离大于转轴到第二端的距离。
Description
技术领域
本发明属于矿山爆破技术领域，具体涉及一种VCR法炮孔孔底封堵器及封堵方法。
背景技术
在地下矿山爆破过程中，采用钻爆法进行掘进时经常遇上炮孔底部面临采空区的情况。当需要掘进竖井或者切割槽时，一般采用VCR法（球状药包倒漏斗后退式爆破回采法）从下往上依次爆破。由于炮孔底部与采空区连通，而采空区和补偿空间由于存在塞体易冒落、难以进入以及高度太大等问题，一般难以靠近开展堵孔工作，只能在上端孔口处对孔底进行堵塞再装填炸药起爆。传统的VCR法孔底堵塞方式主要有以下两种：（1）采用楔形木块进行堵塞，在下放楔形木块至一定深度后通过外力锤击，使其在孔内挤紧锁死。（2）采用绳子吊入沙袋，当沙袋到达孔底后其横截面积稍微增大，向上提拉完成堵孔作业。第一种方法需要根据炮孔孔径、孔深和孔壁光滑程度来准备好木块，且容易出现堵塞木块掉落、中途卡死情况，影响堵塞质量、爆破施工进度和施工安全性；第二种方法在每个炮孔起爆前都需要置入一个沙袋，采用VCR法从下往上依次爆破时堵塞工作繁琐，如果遇上孔壁有尖锐突石或破碎地层，很容易划破沙袋使堵塞失败，增加爆破作业的危险性。
综上所述，目前采用VCR法进行垂直深孔多次装药爆破落矿时孔底堵塞工作存在诸多问题，比如人工劳动强度大、需要消耗大量颗粒填塞物、堵塞质量不够理想以及存在一定的堵塞失败风险。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种VCR法炮孔孔底封堵器及封堵方法，旨在解决现有VCR法进行垂直深孔多次装药爆破落矿过程中出现的孔底堵塞质量差、人工劳动强度大以及需要消耗大量颗粒填塞物等问题。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种VCR法炮孔孔底封堵器，包括刚性堵塞、固定销和弹性元件，所述刚性堵塞的中空腔体中铰接安装有固定销，所述固定销在所述中空腔体中朝下倾斜向外设置，所述中空腔体的侧壁上设有与所述固定销相对应的穿孔，所述弹性元件连接在所述固定销的尾端与所述刚性堵塞之间；
所述刚性堵塞的底部还设有带动所述固定销绕铰接轴转动的顶杆，所述刚性堵塞的底部还通过转轴铰接安装有驱动所述顶杆上下移动的摆臂，所述摆臂具有相对的第一端和第二端，所述转轴到所述第一端的距离大于所述转轴到所述第二端的距离；
所述刚性堵塞通过顶部的主绳匹配置入炮孔孔底时，所述摆臂在重力作用下绕转轴转动，使所述第一端延伸至所述炮孔底部的采空区中，此时提拉所述主绳，所述第一端在提拉力作用下将卡住所述炮孔孔底的孔口，所述摆臂的第二端则抵住所述顶杆的底部，迫使所述固定销绕铰接轴转动，所述固定销的前端穿过所述穿孔刺入所述炮孔的孔壁中。
具体的，所述中空腔体的顶部敞开设置，所述中空腔体中匹配滑动安装有塞体，所述塞体的底部设有第一连杆，所述第一连杆的底部设有压板，所述压板的底端面与所述固定销的尾端抵触连接，所述塞体的顶部设有副绳。
具体的，所述中空腔体侧部的开孔处设有齿轮以及驱动所述齿轮嵌入所述炮孔的孔壁中的驱动机构，所述驱动机构包括滑套、第二连杆和第三连杆；
所述滑套滑动套在所述第一连杆上，所述第一连杆上位于所述滑套的上方设有限位块，所述第二连杆和所述第三连杆的一端铰接于所述齿轮的同一位置点，所述第二连杆的另一端铰接在所述中空腔体的侧壁上，所述第三连杆的另一端铰接在所述滑套上。
具体的，所述中空腔体侧部上围绕所述刚性堵塞的横截面圆周方向均匀设置多个开孔，每个开孔处均设有所述齿轮以及与所述齿轮一一对应的所述驱动机构。
具体的，所述固定销围绕所述刚性堵塞的横截面圆周方向均匀设置多个，所述刚性堵塞上设有与所述固定销一一对应的所述穿孔、顶杆以及摆臂。
具体的，所述弹性元件为弹簧。
具体的，所述固定销的前端为尖刺端。
具体的，所述顶杆竖直设置在所述固定销前端的正下方，所述顶杆的底端从所述刚性堵塞底部的导向孔伸出至所述刚性堵塞外与所述摆臂对接，所述顶杆上位于所述导向孔的上方还设有止位块。
一种采用上述封堵器的VCR法炮孔孔底封堵方法，包括如下步骤：
第一步、握住刚性堵塞顶部的主绳将封堵器放入炮孔内，当封堵器处于孔底时，摆臂在重力作用下转动，此时向上提拉主绳使摆臂卡住孔底孔口，摆臂的第二端顶住顶杆并使其上移，从而使固定销绕铰接轴转动而刺入孔壁，实现炮孔孔底的封堵；
第二步、在炮孔的待爆破段中倒入炸药，并且炸药的顶部被颗粒填塞物覆盖，底部同样通过颗粒填塞物与封堵器隔开；
第三步、当该待爆破段爆破结束后，握住副绳向上拉，带动塞体、第一连杆以及压板组成的活动件相对刚性堵塞向上移动，固定销在弹性元件的拉力下复位，此时握住主绳向上拉，带动封堵器整体向上移动，使得摆臂再次卡住下一待爆破段炮孔孔底的孔口后，重复第二步，即可实现垂直深孔的多次爆破落矿。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果在于：
（1）本发明提供的封堵器具有结构简单、使用方便和强度高的优点，且在爆破作用下不易变形，可循环使用。
（2）采用双重锁定结构，结合用于自动定位锁紧的摆臂，具备VCR法爆破时孔底定位并堵塞的功能，可对不同起伏形态的孔底围岩情况实现良好的堵塞效果。
（3）采用VCR法进行垂直深孔多次爆破落矿时需要消耗大量的颗粒填塞物和进行繁琐的堵孔操作，为克服上述不足，只需将本发明放入孔底，通过提拉主绳、副绳即可完成堵塞，在多次爆破作业中不需要反复将其取出、放入。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的封堵器状态示意图一；
图2是本发明实施例提供的封堵器状态示意图二；
图3是图1中A处放大结构示意图；
图4是图2中B处放大结构示意图；
图5是图2中C处放大结构示意图；
图6是本发明实施例提供的封堵器封孔示意图；
其中：1、封堵器；101、刚性堵塞；102、固定销；103、穿孔；104、顶杆；105、压板；106、弹性元件；107、摆臂；108、齿轮；109、限位块；110、第一连杆；111、塞体；112、主绳；113、副绳；114、滑套；115、第三连杆；2、颗粒填塞物；3、炸药；4、炮孔；5、采空区。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
参见图1和图2，一种VCR法炮孔孔底封堵器，包括刚性堵塞101、固定销102和弹性元件106，刚性堵塞101的中空腔体中铰接安装有固定销102，固定销102在该中空腔体中朝下倾斜向外设置，中空腔体的侧壁上设有与固定销102相对应的穿孔103，弹性元件106连接在固定销102的尾端与刚性堵塞101之间，刚性堵塞101的底部还设有带动固定销102绕铰接轴转动的顶杆104，刚性堵塞101的底部还通过转轴铰接安装有驱动顶杆104上下移动的摆臂107，摆臂107具有相对的第一端和第二端，摆臂107的转轴到摆臂107的第一端的距离大于摆臂107的转轴到摆臂107的第二端的距离，摆臂107的第一端在重力作用下摆动至刚性堵塞101侧部外时，摆臂107的第二端抵靠在顶杆104的底部上。
使用时，刚性堵塞101通过顶部的主绳112匹配置入炮孔4孔底时，摆臂107在重力作用下绕转轴转动，使第一端延伸至炮孔4底部的采空区5中，此时提拉主绳112，第一端在提拉力作用下将卡住炮孔4孔底的孔口，摆臂107的第二端则抵住顶杆104的底部，迫使固定销102绕铰接轴转动，固定销102的前端穿过穿孔103刺入炮孔4的孔壁中，实现炮孔4孔底的封堵，整个封堵器结构简单、使用方便，且在爆破作用下不易变形，可循环使用。
参见图3-图5，在一些可能实施的方案中，在实际应用中，中空腔体的顶部敞开设置，中空腔体中匹配滑动安装有塞体111，塞体111可以相对刚性堵塞101上下移动，塞体111的底部设有第一连杆110，第一连杆110的底部设有压板105，压板105的底端面与固定销102的尾端抵触连接，塞体111的顶部设有副绳113。
本实施例中，封堵器1将炮孔4的孔底封堵后，此时，倒入颗粒填塞物2和炸药3，松开副绳113使塞体111受压向下移动，使得压板105压紧固定销102的尾端，实现固定销102位置的锁止，因此在松开主绳112后，固定销102依然可以牢固嵌入孔壁中，封堵器1封堵牢靠。
参见图1和图2，需要解释说明的是，在刚性堵塞101的中空腔体侧部的开孔处设有齿轮108以及驱动齿轮108嵌入炮孔4的孔壁中的驱动机构，驱动机构包括滑套114、第二连杆和第三连杆115，滑套114滑动套在第一连杆110上，第一连杆110上位于滑套114的上方设有限位块109，第二连杆和第三连杆115的一端铰接于齿轮108的同一位置点（也即通过同一销轴连接），第二连杆的另一端铰接在中空腔体的侧壁上，第三连杆115的另一端则铰接在滑套114上。
本实施例中，当在炮孔4中倒入颗粒填塞物2和炸药3，松开副绳113使塞体111受压向下移动时，第三连杆115将带动齿轮108从中空腔体侧部的开孔处压入炮孔4壁，并配合固定销102将刚性堵塞101牢固固定在炮孔4孔底处，实现刚性堵塞101的双重锁定，当固定销102牢固嵌入孔壁中时，固定销102基本成水平状态，也即与炮孔的径向方向平行。
具体的，为提高封堵效果，中空腔体侧部上围绕刚性堵塞101的横截面圆周方向均匀设置多个开孔，每个开孔处均设有齿轮108以及与齿轮108一一对应的驱动机构。同样的，固定销102围绕刚性堵塞101的横截面圆周方向可以均匀设置多个，对应的穿孔103、顶杆104以及摆臂107也需要设置多个。
具体的，弹性元件106为弹簧，为便于固定销102嵌入孔壁中，固定销102的前端设计为尖刺状，固定销102的横截面可以为方形、圆形或其他形状。
参见图5，具体的，第一连杆110具有外螺纹段，外螺纹段上设有外螺纹，限位块109为旋在该外螺纹段上的一调节螺母，该调节螺母可根据炮孔4孔径来调整其在第一连杆110上的位置，从而更合理地调整初始状态下的齿轮108位置。
在实际设计中，顶杆104竖直设置在固定销102前端的正下方，顶杆104的底端从刚性堵塞101底部的导向孔伸出至刚性堵塞101外，与摆臂107对接，顶杆104上位于导向孔的上方还设有止位块，通过设置止位块，可以防止顶杆104从导向孔中滑出。
本实施例中，当刚性堵塞101的底端下沉至炮孔4孔底的采空区5时，因转轴到第一端的距离大于转轴到第二端的距离，摆臂107在重力作用下将绕转轴旋转，进而使得第一端伸入采空区5中，提升刚性堵塞101后，摆臂107的第一端将抵靠在采空区5的顶壁上，同时摆臂107的第二端将顶推顶杆104的底端，使得顶杆104在导向孔中向上移动，进而顶推固定销102的前端，使固定销102绕自身铰接轴旋转而嵌入孔壁中，实现刚性堵塞101的锁止。
参见图1-图6，一种采用上述实施例封堵器的VCR法炮孔孔底封堵方法，包括如下步骤：
第一步、握住主绳112、副绳113将封堵器1放入炮孔4内，摆臂107在放入炮孔4时呈收拢状态（前端朝上），当封堵器1下放至孔底时，摆臂107在重力作用下转动，并在主绳112向上提拉力作用下卡住孔底孔口，其尾端顶住顶杆104使固定销102绕铰接轴转动而刺入孔壁；
第二步、在炮孔4的待爆破段中倒入炸药3，并且炸药3的顶部被颗粒填塞物2覆盖，底部同样通过颗粒填塞物2与封堵器1隔开，松开副绳113使活动件受压向下移动，带动齿轮108压入炮孔4壁，最终实现刚性堵塞101的双重锁定；
第三步、当该待爆破段爆破结束后，握住副绳113向上拉，带动塞体111、第一连杆110以及压板105组成的活动件相对刚性堵塞101向上移动，带动齿轮108向中心收拢，与此同时，固定销102在弹性元件106的拉力下回收，此时握住主绳112向上拉，带动封堵器1整体向上移动，使得摆臂107再次卡住下一待爆破段炮孔4孔底的孔口后，重复第二步，即可实现垂直深孔的多次爆破落矿。
本发明提供的封堵器具有结构简单、使用方便和强度高的优点，且在爆破作用下不易变形，可循环使用，采用双重锁定结构，结合用于自动定位锁紧的摆臂，具备VCR法爆破时孔底定位并堵塞的功能，可对不同起伏形态的孔底围岩情况实现良好的堵塞效果；采用VCR法进行垂直深孔多次爆破落矿时需要消耗大量的颗粒填塞物和进行繁琐的堵孔操作，为克服上述不足，只需将本发明放入孔底，通过提拉主绳、副绳即可完成堵塞，在多次爆破作业中不需要反复将其取出、放入。
上述本发明所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本发明才公开部分数值以举例说明本发明的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本发明创造保护范围的限制。
同时，上述本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接(例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构(例如使用铸造工艺一体成形制造出来)所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。
另外，上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。
上述实施例仅仅是清楚地说明本发明所作的举例，而非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里也无需也无法对所有的实施例予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
Claims (9)
1.一种VCR法炮孔孔底封堵器，其特征在于：包括刚性堵塞(101)、固定销(102)和弹性元件(106)，所述刚性堵塞(101)的中空腔体中铰接安装有固定销(102)，所述固定销(102)在所述中空腔体中朝下倾斜向外设置，所述中空腔体的侧壁上设有与所述固定销(102)相对应的穿孔(103)，所述弹性元件(106)连接在所述固定销(102)的尾端与所述刚性堵塞(101)之间；
所述刚性堵塞(101)的底部还设有带动所述固定销(102)绕铰接轴转动的顶杆(104)，所述刚性堵塞(101)的底部还通过转轴铰接安装有驱动所述顶杆(104)上下移动的摆臂(107)，所述摆臂(107)具有相对的第一端和第二端，所述转轴到所述第一端的距离大于所述转轴到所述第二端的距离，所述摆臂(107)的第一端在重力作用下摆动至所述刚性堵塞(101)侧部外时，所述摆臂(107)的第二端抵靠在所述顶杆(104)的底部上；
所述中空腔体的顶部敞开设置，所述中空腔体中匹配滑动安装有塞体(111)，所述塞体(111)的底部设有第一连杆(110)，所述第一连杆(110)的底部设有压板(105)，所述压板(105)的底端面与所述固定销(102)的尾端抵触连接，所述塞体(111)的顶部设有副绳(113)。
2.根据权利要求1所述的封堵器,其特征在于：所述中空腔体侧部的开孔处设有齿轮(108)以及驱动所述齿轮(108)嵌入所述炮孔(4)的孔壁中的驱动机构，所述驱动机构包括滑套（114）、第二连杆和第三连杆(115)；
所述滑套（114）滑动套在所述第一连杆(110)上，所述第一连杆(110)上位于所述滑套（114）的上方设有限位块(109)，所述第二连杆和所述第三连杆(115)的一端铰接于所述齿轮(108)的同一位置点，所述第二连杆的另一端铰接在所述中空腔体的侧壁上，所述第三连杆(115)的另一端铰接在所述滑套（114）上。
3.根据权利要求2所述的封堵器,其特征在于：所述第一连杆(110)上设有外螺纹，所述限位块(109)为与所述外螺纹相匹配的调节螺母。
4.根据权利要求2所述的封堵器,其特征在于：所述中空腔体侧部上围绕所述刚性堵塞(101)的横截面圆周方向均匀设置多个开孔，每个开孔处均设有所述齿轮(108)以及与所述齿轮(108)一一对应的所述驱动机构。
5.根据权利要求1-4任一项所述的封堵器,其特征在于：所述固定销(102)围绕所述刚性堵塞(101)的横截面圆周方向均匀设置多个，所述刚性堵塞(101)上设有与所述固定销(102)一一对应的所述穿孔(103)、顶杆(104)以及摆臂(107)。
6.根据权利要求5所述的封堵器,其特征在于：所述弹性元件(106)为弹簧。
7.根据权利要求5所述的封堵器，其特征在于：所述固定销(102)的前端为尖刺端。
8.根据权利要求5所述的封堵器，其特征在于：所述顶杆(104)竖直设置在所述固定销(102)前端的正下方，所述顶杆(104)的底端从所述刚性堵塞(101)底部的导向孔伸出至所述刚性堵塞(101)外与所述摆臂(107)对接，所述顶杆(104)上位于所述导向孔的上方还设有止位块。
9.一种采用权利要求1-8任一项所述封堵器的VCR法炮孔孔底封堵方法，包括如下步骤：
第一步、握住刚性堵塞(101)顶部的主绳(112)将封堵器（1）放入炮孔(4)内，当封堵器（1）处于孔底时，摆臂(107)在重力作用下转动，此时向上提拉主绳(112)使摆臂(107)卡住孔底孔口，摆臂(107)的第二端顶住顶杆(104)并使其上移，从而使固定销(102)绕铰接轴转动而刺入孔壁，实现炮孔(4)孔底的封堵；
第二步、在炮孔(4)的待爆破段中倒入炸药(3)，并且炸药(3)的顶部被颗粒填塞物(2)覆盖，底部同样通过颗粒填塞物(2)与封堵器（1）隔开；
第三步、当该待爆破段爆破结束后，握住副绳(113)向上拉，带动塞体(111)、第一连杆(110)以及压板(105)组成的活动件相对刚性堵塞(101)向上移动，固定销(102)在弹性元件(106)的拉力下复位，此时握住主绳(112)向上拉，带动封堵器整体向上移动，使得摆臂(107)再次卡住下一待爆破段炮孔(4)孔底的孔口后，重复第二步，即可实现垂直深孔的多次爆破落矿。
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