CN115092842B - 一种高寒区炮孔高压气体破冰装置 - Google Patents

Abstract

一种高寒区炮孔高压气体破冰装置，设有破冰单元、提升单元、导向单元和高压气体动力单元；破冰单元包括破冰管体，破冰管体的表面分布有三角楔，三角楔的外侧形成有气体缝隙；破冰管体的顶端设有转接头；提升单元包括卷扬机和提升绳，提升绳一端缠绕于卷扬机，提升绳另外一端经导向单元和转接头固定连接；高压气体动力单元包括气体增压泵和高压气体传输管，高压气体传输管的进气端连接气体增压泵，高压气体传输管的出气端连接并导通转接头。本发明可根据现场冰层情况，调节高压气体动力单元输出的高压气体以及带隙三角楔的缝隙宽度，使破冰系统产生足够的气刃效果，从而到达炮孔冻冰破碎；安全可靠、经济环保、效率高、操作简单，可重复使用。

Description

一种高寒区炮孔高压气体破冰装置

技术领域

本发明属于破冰技术领域，具体涉及一种高寒区炮孔高压气体破冰装置。

背景技术

目前，在高寒地区的露天矿山进行爆破作业时，由于受海拔高度、季节、气候条件、温差变化、工程地质条件、水文地质条件的影响，爆破场地内炮孔常年出现孔内涌水、冰冻现象。尤其是每年6～9月份雨季期间最为严重，主要表现为：在炮孔成孔后3～12小时内，炮孔内部开始涌水，由于炮孔处于高海拔、低温的环境中，炮孔内部涌水的温度逐渐降低直至结冰，从而导致堵塞，无法实施装药工序，使现场爆破作业的紧后工序无法顺利进行。

现有技术中，炮孔内破冰方法应用最广泛的是钻机透孔法进行破冰处理，以达到去除炮孔内冻冰的目的，但钻机透孔在实际应用中有很多不足之处，其中最为明显的是存在较大的安全隐患，成本太高，影响爆破作业效率。如何进行高寒区炮孔破冰亟需一种新思路的技术方案。

发明内容

本发明目的在于提供一种高寒区炮孔高压气体破冰装置，解决传统破冰方案存在安全隐患，成本太高，影响爆破作业效率的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种高寒区炮孔高压气体破冰装置，包括破冰单元、提升单元、导向单元和高压气体动力单元；

所述破冰单元包括破冰管体，所述破冰管体的表面分布有三角楔，所述三角楔的外侧形成有气体缝隙；所述破冰管体的顶端设有转接头；

所述提升单元包括卷扬机和提升绳，所述提升绳一端缠绕于所述卷扬机，所述提升绳另外一端经所述导向单元和所述转接头固定连接；

所述高压气体动力单元包括气体增压泵和高压气体传输管，所述高压气体传输管的进气端连接所述气体增压泵，所述高压气体传输管的出气端连接并导通所述转接头。

作为高寒区炮孔高压气体破冰装置优选方案，所述破冰管体采用中空的钢管，若干所述三角楔呈环状交错分布在所述破冰管体的外壁，所述气体缝隙导通所述破冰管体的中心，所述转接头经所述破冰管体导通所述气体缝隙。

作为高寒区炮孔高压气体破冰装置优选方案，还包括防水单元，所述防水单元设有防水膜，所述防水膜包裹在所述破冰管体的外壁，所述防水膜覆盖所述气体缝隙。

作为高寒区炮孔高压气体破冰装置优选方案，所述导向单元包括导向架和导向滑轮，所述导向架设置在炮孔的上方，所述导向滑轮连接所述导向架；

所述提升绳绕过所述导向滑轮后伸入炮孔内部。

作为高寒区炮孔高压气体破冰装置优选方案，所述高压气体动力单元还包括三通接头；所述气体增压泵的气体输出口连通所述三通接头的第一接口，所述三通接头的第二接口连接所述高压气体传输管的进气端。

作为高寒区炮孔高压气体破冰装置优选方案，还包括压力表，所述压力表连接所述三通接头的第三接口，所述压力表用于监测所述高压气体传输管的输送压力。

作为高寒区炮孔高压气体破冰装置优选方案，还包括阀门，所述阀门连接在所述高压气体传输管，所述阀门用于控制所述高压气体传输管的通断。

作为高寒区炮孔高压气体破冰装置优选方案，破冰步骤包括：

在炮孔成孔后，涌水结冰前，将导向单元固定在炮孔上方，使导向滑轮处于炮孔中心；

将提升单元的提升绳一端连接破冰单元的转接头，提升绳另一端通过导向滑轮连接卷扬机；

将高压气体动力单元的高压气体传输管一端与三通接头连接，另一端与转接头连接，气体增压泵与三通接头连接，压力表与三通接头连接，将阀门设置在高压气体传输管的炮孔口处；

将防水单元的防水膜包裹住破冰单元，防止所述破冰单元内三角楔充水结冰，再将破冰单元缓慢放入炮孔中；

在炮孔涌水结冰后，装药放炮前，检查高压气体动力单元的气密性；根据预先收集的冰层物理力学参数，调节气体增压泵的增压比，打开气体增压泵开关，读取压力表数据，当数据达到预设的破冰气压时，打开阀门，使高压气体通过高压气体传输管进入破冰单元；

高压气体经过三角楔的聚集作用从气体缝隙排出，产生气刃效果，高压气体气刃冲破防水膜后作用于冻冰，使冻冰破碎。

作为高寒区炮孔高压气体破冰装置优选方案，将破冰单元用提升单元的卷扬机通过提升绳提升至炮孔外，留作循环使用。

本发明的有益效果是：设有破冰单元、提升单元、导向单元和高压气体动力单元；破冰单元包括破冰管体，破冰管体的表面分布有三角楔，三角楔的外侧形成有气体缝隙；破冰管体的顶端设有转接头；提升单元包括卷扬机和提升绳，提升绳一端缠绕于卷扬机，提升绳另外一端经导向单元和转接头固定连接；高压气体动力单元包括气体增压泵和高压气体传输管，高压气体传输管的进气端连接气体增压泵，高压气体传输管的出气端连接并导通转接头。通过在炮孔成孔后，涌水结冰前，将导向单元固定在炮孔上方，使导向滑轮处于炮孔中心；将提升单元的提升绳一端连接破冰单元的转接头，提升绳另一端通过导向滑轮连接卷扬机；将高压气体动力单元的高压气体传输管一端与三通接头连接，另一端与转接头连接，气体增压泵与三通接头连接，压力表与三通接头连接，将阀门设置在高压气体传输管的炮孔口处；将防水单元的防水膜包裹住破冰单元，防止所述破冰单元内三角楔充水结冰，再将破冰单元缓慢放入炮孔中；在炮孔涌水结冰后，装药放炮前，检查高压气体动力单元的气密性；根据预先收集的冰层物理力学参数，调节气体增压泵的增压比，打开气体增压泵开关，读取压力表数据，当数据达到预设的破冰气压时，打开阀门，使高压气体通过高压气体传输管进入破冰单元；高压气体经过三角楔的聚集作用从气体缝隙排出，产生气刃效果，高压气体气刃冲破防水膜后作用于冻冰，使冻冰破碎。本发明可根据现场冰层情况，调节高压气体动力单元输出的高压气体以及带隙三角楔的缝隙宽度，使破冰系统产生足够的“气刃”效果，从而到达炮孔冻冰破碎；本发明适用于高寒区炮孔破冰，解决了结冰炮孔装药困难，影响爆破效果的问题，提高了爆破作业效率；安全可靠、经济环保、操作简单，而且可以重复使用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术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示例性的，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，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。

图1为本发明实施例中提供的高寒区炮孔高压气体破冰装置整体结构示意图；

图2为本发明实施例中提供的高寒区炮孔高压气体破冰装置破冰单元示意图；

图3为本发明实施例中提供的高寒区炮孔高压气体破冰装置中破冰单元置于炮孔的俯视示意图；

图4为本发明实施例中提供的高寒区炮孔高压气体破冰装置中破冰单元的三角楔示意图；

图5为本发明实施例中提供的高寒区炮孔高压气体破冰装置中高压气体动力单元示意图。

图中，1、破冰单元；2、提升单元；3、导向单元；4、高压气体动力单元；5、破冰管体；6、三角楔；7、气体缝隙；8、转接头；9、卷扬机；10、提升绳；11、防水单元；12、防水膜；13、导向架；14、导向滑轮；15、气体增压泵；16、高压气体传输管；17、三通接头；18、压力表；19、阀门。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。

参见图1、图2、图3、图4和图5，本发明实施例提供一种高寒区炮孔高压气体破冰装置，包括破冰单元1、提升单元2、导向单元3和高压气体动力单元4；

破冰单元1包括破冰管体5，破冰管体5的表面分布有三角楔6，三角楔6的外侧形成有气体缝隙7；破冰管体5的顶端设有转接头8；

提升单元2包括卷扬机9和提升绳10，提升绳10一端缠绕于卷扬机9，提升绳10另外一端经导向单元3和转接头8固定连接；

高压气体动力单元4包括气体增压泵15和高压气体传输管16，高压气体传输管16的进气端连接气体增压泵15，高压气体传输管16的出气端连接并导通转接头8。

本实施例中，破冰管体5采用中空的钢管，若干三角楔6呈环状交错分布在破冰管体5的外壁，气体缝隙7导通破冰管体5的中心，转接头8经破冰管体5导通气体缝隙7。

辅助图2、图3和图4，具体的，高压气体动力单元4的高压气体传输管16输送的高压气体，能够由转接头8进入到中空的破冰管体5内，然后高压气体经过带气体缝隙7的三角楔6的聚集作用，产生气刃效应，从而使炮孔冻冰破碎。三角楔6采用三棱柱样式，可以使高压气体聚集效果更好，从而产生更好的气刃效果。

本实施例中，还包括防水单元11，防水单元11设有防水膜12，防水膜12包裹在破冰管体5的外壁，防水膜12覆盖气体缝隙7。

辅助图3，具体的，防水单元11得防水膜12包裹住破冰单元1，防止破冰单元1中带气体缝隙7的三角楔6充水结冰，避免气体缝隙7堵塞，使高压气体“气刃”通道更加顺畅。当高压气体通过高压气体传输管16进入破冰单元1后，高压气体气刃可以冲破防水膜12，然后作用于冻冰,从而使冻冰破碎。

本实施例中，导向单元3包括导向架13和导向滑轮14，导向架13设置在炮孔的上方，导向滑轮14连接导向架13；提升绳10绕过导向滑轮14后伸入炮孔内部。

辅助图1，具体的，导向单元3不仅起到提升绳10的导向作用，方便提升破冰单元1，还可以使破冰单元1垂直固定在炮孔中心处，保证破冰效果。

本实施例中，高压气体动力单元4还包括三通接头17；气体增压泵15的气体输出口连通三通接头17的第一接口，三通接头17的第二接口连接高压气体传输管16的进气端。还包括压力表18，压力表18连接三通接头17的第三接口，压力表18用于监测高压气体传输管16的输送压力。还包括阀门19，阀门19连接在高压气体传输管16，阀门19用于控制高压气体传输管16的通断。

辅助图5，气体增压泵15产生的高压气体能够通过三通接头17由高压气体传输管16进入到破冰单元1的破冰管体5。在炮孔涌水结冰后，装药放炮前，检查相关设备运行及高压气体动力单元4的气密性。根据事先收集的冰层物理力学参数，调节气体增压泵15的增压比，打开气体增压泵15开关，然后读取压力表18数据，当数据达到能破冰的气压时，打开阀门19，高压气体通过高压气体传输管16进入破冰单元1，再经过破冰单元1内带气体缝隙7的三角楔6的聚集作用，从气体缝隙7排出，产生气刃效果，高压气体气刃冲破防水膜12后作用于冻冰,从而使冻冰破碎。

本实施例中，高寒区炮孔高压气体破冰装置的破冰工作过程如下：

步骤一：在炮孔成孔后，涌水结冰前，做好准备工作；首先将导向单元3固定在炮孔上方，使导向滑轮14处于炮孔中心；将提升单元2的提升绳10一端连接破冰单元1的转接头8，提升绳10另一端通过导向滑轮14连接卷扬机9；将高压气体动力单元4的高压气体传输管16一端与三通接头17连接，另一端与转接头8连接，气体增压泵15与三通接头17连接，压力表18与三通接头17连接，将阀门19设置在高压气体传输管16的炮孔口处；

步骤二：将防水单元11的防水膜12包裹住破冰单元1，防止破冰单元1内三角楔6充水结冰，避免气体缝隙7堵塞，使高压气体气刃通道顺畅，再将破冰单元1缓慢放入炮孔中；

步骤三：在炮孔涌水结冰后，装药放炮前，检查高压气体动力单元4的气密性；根据预先收集的冰层物理力学参数，调节气体增压泵15的增压比，打开气体增压泵15开关，读取压力表18数据，当数据达到预设的破冰气压时，打开阀门19，使高压气体通过高压气体传输管16进入破冰单元1；高压气体经过三角楔6的聚集作用从气体缝隙7排出，产生气刃效果，高压气体气刃冲破防水膜12后作用于冻冰，使冻冰破碎。

步骤四：另外，将破冰单元1用提升单元2的卷扬机9通过提升绳10提升至炮孔外，留作循环使用。

综上所述，本发明设有破冰单元1、提升单元2、导向单元3和高压气体动力单元4；破冰单元1包括破冰管体5，破冰管体5的表面分布有三角楔6，三角楔6的外侧形成有气体缝隙7；破冰管体5的顶端设有转接头8；提升单元2包括卷扬机9和提升绳10，提升绳10一端缠绕于卷扬机9，提升绳10另外一端经导向单元3和转接头8固定连接；高压气体动力单元4包括气体增压泵15和高压气体传输管16，高压气体传输管16的进气端连接气体增压泵15，高压气体传输管16的出气端连接并导通转接头8。通过在炮孔成孔后，涌水结冰前，将导向单元3固定在炮孔上方，使导向滑轮14处于炮孔中心；将提升单元2的提升绳10一端连接破冰单元1的转接头8，提升绳10另一端通过导向滑轮14连接卷扬机9；将高压气体动力单元4的高压气体传输管16一端与三通接头17连接，另一端与转接头8连接，气体增压泵15与三通接头17连接，压力表18与三通接头17连接，将阀门19设置在高压气体传输管16的炮孔口处；将防水单元11的防水膜12包裹住破冰单元1，防止所述破冰单元1内三角楔6充水结冰，再将破冰单元1缓慢放入炮孔中；在炮孔涌水结冰后，装药放炮前，检查高压气体动力单元4的气密性；根据预先收集的冰层物理力学参数，调节气体增压泵15的增压比，打开气体增压泵15开关，读取压力表18数据，当数据达到预设的破冰气压时，打开阀门19，使高压气体通过高压气体传输管16进入破冰单元1；高压气体经过三角楔6的聚集作用从气体缝隙7排出，产生气刃效果，高压气体气刃冲破防水膜12后作用于冻冰，使冻冰破碎。本发明可根据现场冰层情况，调节高压气体动力单元4输出的高压气体以及带隙三角楔6的缝隙宽度，使破冰系统产生足够的“气刃”效果，从而到达炮孔冻冰破碎；本发明适用于高寒区炮孔破冰，解决了结冰炮孔装药困难，影响爆破效果的问题，提高了爆破作业效率；安全可靠、经济环保、操作简单，而且可以重复使用。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (2)

1.一种高寒区炮孔高压气体破冰装置，其特征在于，包括破冰单元（1）、提升单元（2）、导向单元（3）、防水单元（11）和高压气体动力单元（4）；

所述破冰单元（1）包括破冰管体（5），所述破冰管体（5）的表面分布有三角楔（6），所述三角楔（6）的外侧形成有气体缝隙（7）；所述破冰管体（5）的顶端设有转接头（8）；

所述提升单元（2）包括卷扬机（9）和提升绳（10），所述提升绳（10）一端缠绕于所述卷扬机（9），所述提升绳（10）另外一端经所述导向单元（3）和所述转接头（8）固定连接；

所述高压气体动力单元（4）包括气体增压泵（15）和高压气体传输管（16），所述高压气体传输管（16）的进气端连接所述气体增压泵（15），所述高压气体传输管（16）的出气端连接并导通所述转接头（8）；

所述破冰管体（5）采用中空的钢管，若干所述三角楔（6）呈环状交错分布在所述破冰管体（5）的外壁，所述气体缝隙（7）导通所述破冰管体（5）的中心，所述转接头（8）经所述破冰管体（5）导通所述气体缝隙（7）；

所述防水单元（11）设有防水膜（12），所述防水膜（12）包裹在所述破冰管体（5）的外壁，所述防水膜（12）覆盖所述气体缝隙（7）；

所述导向单元（3）包括导向架（13）和导向滑轮（14），所述导向架（13）设置在炮孔的上方，所述导向滑轮（14）连接所述导向架（13）；

所述提升绳（10）绕过所述导向滑轮（14）后伸入炮孔内部；

所述高压气体动力单元（4）还包括三通接头（17）；所述气体增压泵（15）的气体输出口连通所述三通接头（17）的第一接口，所述三通接头（17）的第二接口连接所述高压气体传输管（16）的进气端；

所述高压气体动力单元（4）还包括压力表（18），所述压力表（18）连接所述三通接头（17）的第三接口，所述压力表（18）用于监测所述高压气体传输管（16）的输送压力；

所述高压气体动力单元（4）还包括阀门（19），所述阀门（19）连接在所述高压气体传输管（16），所述阀门（19）用于控制所述高压气体传输管（16）的通断；

破冰步骤包括：

在炮孔成孔后，涌水结冰前，将导向单元（3）固定在炮孔上方，使导向滑轮（14）处于炮孔中心；

将提升单元（2）的提升绳（10）一端连接破冰单元（1）的转接头（8），提升绳（10）另一端通过导向滑轮（14）连接卷扬机（9）；

将高压气体动力单元（4）的高压气体传输管（16）一端与三通接头（17）连接，另一端与转接头（8）连接，气体增压泵（15）与三通接头（17）连接，压力表（18）与三通接头（17）连接，将阀门（19）设置在高压气体传输管（16）的炮孔口处；

将防水单元（11）的防水膜（12）包裹住破冰单元（1），防止所述破冰单元（1）内三角楔（6）充水结冰，再将破冰单元（1）缓慢放入炮孔中；

在炮孔涌水结冰后，装药放炮前，检查高压气体动力单元（4）的气密性；根据预先收集的冰层物理力学参数，调节气体增压泵（15）的增压比，打开气体增压泵（15）开关，读取压力表（18）数据，当数据达到预设的破冰气压时，打开阀门（19），使高压气体通过高压气体传输管（16）进入破冰单元（1）；

高压气体经过三角楔（6）的聚集作用从气体缝隙（7）排出，产生气刃效果，高压气体气刃冲破防水膜（12）后作用于冻冰，使冻冰破碎。

2.根据权利要求1所述的一种高寒区炮孔高压气体破冰装置，其特征在于，将破冰单元（1）用提升单元（2）的卷扬机（9）通过提升绳（10）提升至炮孔外，留作循环使用。