CN117329963B - 一种测深装置及包括该测深装置的露天炮孔验收仪 - Google Patents

Abstract

本申请涉及炮孔深度自动测量技术领域，具体涉及一种测深装置及包括该测深装置的露天炮孔验收仪，该测深装置具有高密度区和低密度区两个不同的密度区，高密度区外周固定有柔性的输送单元，输送单元的延长线与高密度区、低密度区的重心连接线相交，测深装置具有第一姿态和第二姿态，测深装置内设置有第一测量部，当测深装置与底面接触时，测深装置由第一姿态转换为第二姿态，第一测量部由断开状态转换为闭合状态并向外反馈触底信号。本申请中的测深装置的触底信号可准确、及时地向外反馈，且测深装置与控制单元电连接，控制单元基于触底信号实现孔深数据的自动测量，避免了人为的感觉误差混入孔深数据的测量误差，从而保证炮孔孔深的准确测量。

Description

一种测深装置及包括该测深装置的露天炮孔验收仪

技术领域

本申请涉及炮孔深度自动测量技术领域，具体涉及一种测深装置及包括该测深装置的露天炮孔验收仪。

背景技术

爆破是露天矿山开采的重要生产环节，爆破效果的好坏直接关系到后续生产的效率和成本。露天矿爆破主要分为干孔爆破和水孔爆破两类。当为干孔爆破时，需要对炮孔孔深进行测量，以此确定炸药的装填量；当为水孔爆破时，水的存在不仅影响炸药性能而且影响炮孔装药质量，为了克服水对炸药的影响，在炮孔装填之前，首先要对其内部的水深进行测量，以此确定炸药的装填量，进而达到最佳的爆破效果。因此，炮孔孔深及炮孔水深测量对控制爆破效果尤为重要。

其中，申请号为202111334978.8的专利公开了一种露天矿爆破炮孔水深测量装置，该测量装置的铅坠下放到水平面时，水位指示灯亮起，观看并记录标尺的数值；继续下放到炮孔底部后，再一次观看并记录标尺的数值，通过计算便可获得水的深度。该测量装置虽然可实现炮孔孔深数据的测量，但是在实际工作中，孔底的环境往往较为复杂，存在石块等异物，使得孔底存在凹凸不平的情况，普通的铅坠无法在此环境下准确反馈触底信号，而且该申请中的铅坠下放到炮孔底部是通过人的感觉进行判断的，存在炮孔孔深测量不准的问题，进而使得炸药的投放量无法准确掌握，会导致炸药的装填量过多或过少，造成“拒爆”或“窜孔”等事故。另外，若想实现自动测量的效果，可通过在配重上装配传感器等电子元器件的方式实现，但是由于炮孔深处的温度较高，传感器等电子元器件在高温环境下损坏率较高，也会造成炮孔孔深测量不准的问题。因此如何准确、稳定地反馈触底信号是一个亟需解决的问题，也是影响深度测量装置稳定性和准确性的关键因素。

因此，亟需一种在凹凸不平且高温的孔底环境下仍然可以实现炮孔深度准确、稳定测量的测深装置，且测深装置可与控制单元电连接，避免了人为的感觉误差，使得感觉误差混入孔深数据误差中，导致测量精度及准确度不高。因此，设计能够精确确定炮孔深度的深度测量装置具有十分重要的意义。

发明内容

本申请的目的在于提供一种在凹凸不平且高温的孔底环境下仍然可以实现炮孔深度准确、稳定测量的测深装置，进而有效降低炮孔环境对于爆破质量的影响，有效控制爆破作业的效果。

本申请的实施例可以通过以下技术方案实现：

一种测深装置，所述测深装置具有高密度区和低密度区两个不同的密度区，所述高密度区外周固定有柔性的输送单元，所述输送单元的延长线与所述高密度区、所述低密度区的重心连接线相交；

所述测深装置具有第一姿态、第二姿态这两种姿态，所述测深装置内设置有第一测量部；当所述测深装置未与底面接触时，所述测深装置处于第一姿态，所述第一测量部处于断开状态；当所述测深装置与底面接触，所述测深装置由第一姿态转换为第二姿态，所述第一测量部由断开状态转换为闭合状态。

进一步地，所述测深装置的外表面为弧形的结构。

优选地，所述测深装置为球形结构。

优选地，所述高密度区和所述低密度区的体积相同。

进一步地，所述高密度区由铅材料制成，所述低密度区由环氧树脂材料制成。

优选地，所述测深装置处于第一姿态时，所述低密度区与所述高密度区之间的交界面与水平面的夹角为52.5°-90°。

进一步地，所述第一测量部与所述输送单元引出的导线电连接。

优选地，所述低密度区的外表面设置有第二测量部，所述第二测量部与水接触时导通；

所述第二测量部位于所述测深装置第一姿态时的底端，所述第二测量部与所述输送单元引出的导线电连接。

一种露天炮孔验收仪，包括所述的测深装置，还包括：

控制单元，与所述第一测量部电连接，所述第一测量部可向所述控制单元传输与底面接触的信号；

驱动单元，通过所述输送单元与所述测深装置连接，且与所述控制单元电连接，用于驱动所述测深装置沿炮孔的深度方向移动；

记录单元，与所述驱动单元、所述控制单元电连接，所述记录单元用于记录所述测深装置沿炮孔深度方向移动的距离，并传输给所述控制单元处理；

外壳，用于安装所述测深装置、所述驱动单元、所述记录单元和所述控制单元。

进一步地，所述输送单元为线缆，所述驱动单元包括电机和滚轴套筒，所述电机安装于所述滚轴套筒内，所述输送单元一端连接所述电机，另一端连接所述测深装置，所述输送单元缠绕于所述滚轴套筒外周；

所述滚轴套筒的轴向两端分别安装轴承轮和转轮固定环，可实现所述电机的限位，且所述滚轴套筒与所述电机同步转动；

所述电机通过联轴器与所述记录单元连接，所述电机与所述记录单元同步转动。

本申请的实施例提供的一种测深装置及包括该测深装置的露天炮孔验收仪至少具有以下有益效果：

(1)本申请中的测深装置具有高密度区和低密度区两个不同的密度区，高密度区外周固定有输送单元，输送单元的延长线与高密度区、低密度区的重心连接线相交，该设置使得测深装置与底面接触时，可实现第一姿态转换为第二姿态，从而使得测深装置内的第一测量部由断开状态转换为闭合状态，使得触底信号可准确、及时地向外反馈，从而保证炮孔孔深的准确测量；

(2)本申请中的测深装置的外表面为弧形结构，使得测深装置到达孔底时克服了因石块等异物阻挡而无法翻转或倾斜的问题，进一步保证了炮孔孔深的准确与稳定测量；

(3)本申请中的测深装置的高密度区由铅材料制成，低密度区由环氧树脂材料制成，铅和环氧树脂的密度远大于水的密度，使得测深装置在炮孔内有水的情况下依然可以稳定向下移动；

(4)本申请中的测深装置的高密度区由铅材料制成，低密度区由环氧树脂材料制成，铅材料、环氧树脂材料具有耐高温的优点，使得测深装置在炮孔内高温的环境下依然可以实现炮孔孔深的准确与稳定测量；

(5)本申请中的第一测量部为水银开关，水银开关内有一定量的水银和两个金属触点，利用水银的导电性工作，不受高温环境的影响；

(6)本申请中的第二测量部为正负电极片，正负电极片具有灵敏度高、耐高温、不易损坏的特点，在高温环境下依然可以稳定、准确地工作。

附图说明

图1为本申请中的测深装置的透视图；

图2为炮孔内无水时，测深装置处于第一姿态时的受力情况图；

图3为炮孔内无水时，测深装置处于第二姿态时的受力情况图；

图4为炮孔内有水时，测深装置处于第二姿态时的受力情况图；

图5为本申请中露天炮孔验收仪的整体结构图；

图6为本申请中露天炮孔验收仪的爆炸图。

附图标记：1、外壳，11、顶盖，12、壳套，13、把手，14、底座支撑块，15、支架，21、电机，22、滚轴转筒，23、轴承轮，24、转轮固定环，25、电源，3、测深装置，31、高密度区，32、低密度区，33、第一测量部，34、第二测量部，4、记录单元，5、输送单元。

具体实施方式

以下，基于优选的实施方式并参照附图对本申请进行进一步说明。

本说明书中词汇是为了说明本申请的实施例而使用的，但不是试图要限制本申请。除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的技术人员而言，可以具体理解上述术语在本申请中的具体含义。

此外，在本申请实施例中的描述中，为了方便理解，放大或者缩小了图纸上的各种构件，但这种做法不是为了限制本申请的保护范围。

图1为本申请中测深装置3的透视图，如图1所示，该测深装置3包括高密度区31和低密度区32两个不同的密度区，高密度区31外周固定有柔性的输送单元5，输送单元5可给与测深装置3以向上的拉力F1，使得测深装置3可在拉力F1与自身重力G的作用下在炮孔内沿竖直方向平稳移动。

进一步地，为实现测深装置3在接触孔底时可准确反馈触底信号，以实现炮孔孔深H₁的准确测量，本申请中的测深装置3内设置有第一测量部33，第一测量部33与底面接触时可反馈触底信号，使得测深装置3通过第一测量部33实现炮孔孔深H₁的测量。

具体地，图2和图3分别示出了本申请中测深装置3分别处于第一姿态和第二姿态时的受力情况，如图2和图3所示，测深装置3具有第一姿态、第二姿态这两种姿态，第一测量部33具有断开状态和闭合状态这两种状态，当第一测量部33处于闭合状态时，可向外反馈触底信号。

具体地，如图2所示，当测深装置3只受到输送单元5的拉力F1和自身的重力G时，测深装置3悬空放置，由于输送单元5连接于高密度区31的外周，使得测深装置3的重心高于中心，此时测深装置3处于第一姿态，第一测量部33处于断开状态，第一测量部33不向外反馈触底信号；当测深装置3与底面接触，输送单元5对测深装置3的拉力F1消失，测深装置3受到自身的重力G和底面的向上的支持力F2，测深装置3发生翻转或倾斜，使得测深装置3沿某一方向的变化角度大于90°，进而使得测深装置3的重心低于中心，此时测深装置3由第一姿态转换为第二姿态，第一测量部33由断开状态转换为闭合状态，第一测量部33向外反馈触底信号。

进一步地，为保证测深装置3的测深准确性与稳定性，则测深装置3在与底面接触时需实现第一姿态向第二姿态的转换，从而实现第一测量部33可由断开状态转换为闭合状态。本申请中，由于输送单元5固定于高密度区31的外周，且输送单元5的延长线与高密度区31、低密度区32的重心连接线相交，即两条线不共线，使得测深装置3在与底面接触时必然发生偏转或倾斜，进而使得第一测量部33由断开状态转换为闭合状态，从而实现触底信号的反馈，进而实现炮孔孔深H₁的准确、稳定测量。

进一步地，由于孔底的环境较为复杂，往往存在石块等异物，使得孔底存在凹凸不平的情况，因此普通形状的测深装置3存在被石块等异物阻挡而无法实现翻转或倾斜的问题。因此，本申请中，测深装置3的外表面为弧形结构，弧形结构使得测深装置3在触碰到任何情况的角度时均可实现翻转或倾斜，避免了锥形、方形等结构插入石块/石块缝隙/泥土而无法翻转或倾斜的问题，进而保证了炮孔孔深H₁的准确与稳定测量。

可以想象的是，测深装置3可以为球形、椭圆形等结构。在本申请的一些优选的实施例中，测深装置3为球形结构，具有加工方便、易冲洗、翻转及倾斜效果稳定的优点，可更好地让测深装置3触碰底面时发生翻转或倾斜。

在本申请的一些优选的实施例中，高密度区31和低密度区32的体积相同，即高密度区31和低密度区32均为半球形结构。

进一步地，高密度区31由铅材料制成，低密度区32由环氧树脂材料制成。一方面，铅和环氧树脂的密度远大于水的密度，使得测深装置3在炮孔内有水的情况下依然可以稳定向下移动；一方面，铅材料、环氧树脂材料具有耐高温的优点，使得测深装置3在炮孔内高温的环境下依然可以实现炮孔孔深H₁的准确与稳定测量；另一方面，低密度区32可通过环氧树脂浇注的方式与半铅球融合固定在一起，具有加工方便、成本低且连接稳定的优点。

进一步地，当测深装置3处于第一姿态时，低密度区32与高密度区31之间的交界面与水平面的夹角α为52.5°-90°。

可以想象的是，触底信号可以为电信号、光信号等各种形式。

进一步地，由于炮孔内存在有水的情况，且由于炮孔内泥沙及石块的影响，使得炮孔内的水往往较为浑浊，若通过光信号的形式传递触底信号，存在看不清、无法及时感知触底信号的问题。因此，本申请中触底信号为电信号，第一测量部33与输送单元5引出的导线电连接，第一测量部33通过导线向外传递触底信号。

进一步地，本申请中的第一测量部33通过测深装置3姿态的改变实现断开状态与闭合状态的转换，而且第一测量部33还需要具备耐高温的特点，以实现第一测量部33在炮孔深处依然可以稳定、准确地反馈触底信号。因此，在本申请的一些优选的实施例中，第一测量部33为水银开关，水银开关内有一定量的水银和两个金属触点，利用水银的导电性工作，不受高温环境的影响。具体地，当测深装置3处于第一姿态时，水银开关的两个金属触点没有被水银浸泡，触点间没有连通，水银开关处于断开状态；当测深装置3处于第二姿态时，水银开关的两个金属触点被水银浸泡，触点间连通，水银开关处于闭合状态，此时第一测量部33可通过导线向外传递触底信号。

进一步地，由于水银开关通过水银的导电性工作，而高密度区31由铅材料制成，而铅具有导电性，因此，本申请中的第一测量部33设置于低密度区32内。

进一步地，部分露天炮孔由于地下水或降水的原因，使得炮孔内存在一定深度的水，为达到最佳的爆破效果，还需要对炮孔的水深进行测量。因此，如图1所示，在本申请的一些优选的实施例中，低密度区32的外表面设置有第二测量部34，第二测量部34与水接触时导通，使得第二测量部34可向外反馈触水信号，以实现炮孔顶端至水面的深度H₂的测量，则水深H₃＝H₂-H₁。

进一步地，第二测量部34位于测深装置3第一姿态时的底端，第二测量部34与输送单元5引出的导线电连接，使得第二测量部34一触水即可实现触水信号的反馈。

在本申请的一些优选的实施例中，第二测量部34为正负电极片，正负电极片具有灵敏度高、耐高温、不易损坏的特点。

进一步地，图4示出了炮孔内有水时的测深装置的第二姿态的示意图，如图4所示，由于测深装置3在与水接触时，除了受到输送单元的拉力F1和自身的重力G，还会受到水以向上的浮力F3，在与底面接触之前测深装置3依然处于第一姿态，但是由于向上的浮力F3的影响，使得测深装置3可能产生轻微的翻转或倾斜，存在测深装置3未与底面接触误导通的风险。因此，如图1所示，在本申请的一些优选的实施例中，第一测量部33的轴线沿竖直方向延伸，即与测深装置3处于悬空状态时的输送单元5平行，由于测深装置3与底面接触时沿某一方向的偏转或倾斜角度必然超过90°，因此即使第一测量部33沿竖直方向设置，也依然可以实现第一测量部33由断开状态转换为闭合状态。

综上，当测深装置3悬空放置时，即测深装置3未与水接触时，只受到输送单元的拉力F1和自身的重力G时，测深装置3处于第一姿态，第一测量部33处于断开状态，第二测量部34未导通；当测深装置3与水接触且未与底面接触时，即测深装置3受到输送单元的拉力F1、水的浮力F3和自身的重力G时，测深装置3依然处于第一姿态，第一测量部33处于断开状态，第二测量部34导通；当测深装置3与底面接触时，即测深装置受到底面向上的支持力F2、水的浮力F3和自身的重力G时，测深装置3由第一姿态转换为第二姿态，第一测量部33由断开状态转换为别喝状态，第二测量部34导通。

可以想象的是，可以通过人工或机械化的方式牵引输送单元5以实现测深装置3的下放或回收。具体地，为实现炮孔孔深及水深的自动化测量，本申请提供了一种露天炮孔验收仪。具体地，图5和图6分别示出了本申请中露天炮孔验收仪的整体结构图和爆炸图，如图5和图6所示，该露天炮孔验收仪包括测深装置3、控制单元、驱动单元、记录单元4和外壳1。其中，外壳1用于安装测深装置3、控制单元、驱动单元、记录单元4，用于实现整体装置的装配；驱动单元用于驱动测深装置3沿炮孔的深度方向移动，其通过输送单元5与测深装置3连接，驱动单元可驱动测深装置3在炮孔内上升或下降；控制单元与第一测量部33、第二测量部34、驱动单元、记录单元4电连接，第一测量部33可将触底信号反馈给控制单元，第二测量部34可将触水信号反馈给控制单元，控制单元接收到触底信号、触水信号后会读取记录单元4记录的数据并进行处理，而且在第二测量部34将触水信号反馈给控制单元后，控制单元可控制驱动单元的输出功率，以使得测深装置3以一定的速度继续下降；在第一测量部33将触底信号反馈给控制单元后，控制单元可控制驱动单元停止工作，待深度数据处理后再控制驱动单元继续工作，以实现测深装置3的回收；记录单元4用于记录测深装置3沿炮孔深度方向移动的距离。

进一步地，如图5所示，驱动单元包括电机21，输送单元5一端连接电机21，另一端连接测深装置3，电机21可通过输送单元5牵引测深装置3在炮孔内上升或下降。

进一步地，电机21通过联轴器与记录单元4连接，以实现记录单元4与电机21的同步转动，记录单元4可记录转动次数，通过计算即可得出输送单元5的收放长度，进而计算测深装置3沿炮孔深度方向移动的距离。

在本申请的一些优选的实施例中，记录单元4为编码器，电机21在工作过程中，即在收线或放线过程中，编码器随之转动并记录转动次数。

在本申请的一些优选的实施例中，输送单元5为线缆，线缆的材质较软，可较为方便、容易地收纳。

进一步地，驱动单元还包括滚轴套筒22，电机21安装于滚轴套筒22内，输送单元5缠绕于滚轴套筒22外周。一方面，滚轴套筒22使得电机21在收放过程中可更好地缠绕和固定，避免卷线导致记录单元4数据计算错误；另一方面，滚轴套筒22可实现对电机21的保护。

进一步地，滚轴套筒22的轴向两端分别安装轴承轮23和转轮固定环24。一方面，轴承轮23和转轮固定环24可实现电机21的轴向限位；另一方面，电机21通过轴承轮23带动滚轴套筒22同步转动。

在本申请的一些优选的实施例中，该露天炮孔验收仪还包括显示单元，显示单元可显示控制单元处理后的炮孔孔深H₂、炮孔顶端至水面的深度H₂和水深H₃。

进一步地，该露天炮孔验收仪还包括电源25，以为其他设备提供电能。

在本申请的一些优选的实施例中，外壳1包括顶盖11和壳套12，顶盖11和壳套12包围成安装测深装置3、驱动单元、记录单元4和控制单元的空腔，外壳1可实现内部结构的保护及固定。

进一步地，壳套12底端开设有供输送单元5通过并移动的通孔，使得该露天炮孔验收仪放置在炮孔上方时，电机21可通过驱动输送单元5在外壳1底端沿炮孔深度方向移动。

在本申请的一些优选的实施例中，壳套12由亚克力板或树脂材料通过滑轨方式拼接而成，具有装配方便、携带轻便的优点。

在本申请的一些优选的实施例中，外壳1底部还设置有多个底座支撑块14，可与地面直接接触，以实现露天炮孔验收仪与地面的稳定支撑。

在本申请的一些优选的实施例中，底座支撑块14由不锈钢材料制成，具有耐磨、支撑稳定的优点。

在本申请的一些优选的实施例中，底座支撑块14还铰接有支架15，以进一步增大露天炮孔验收仪的支撑面积，以提高露天炮孔验收仪的支撑稳定性，也可抬高露天炮孔验收仪便于将测深装置3收回。

在本申请的一些优选的实施例中，顶盖11上还设置有U型把手13以便于携带。

以上对本申请的具体实施方式作了详细介绍，对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也属于本申请权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种测深装置（3），其特征在于：

所述测深装置（3）具有高密度区（31）和低密度区（32）两个不同的密度区，所述高密度区（31）外周固定有柔性的输送单元（5），所述输送单元（5）的延长线与所述高密度区（31）、所述低密度区（32）的重心连接线相交；

所述测深装置（3）具有第一姿态、第二姿态这两种姿态，所述测深装置（3）内设置有第一测量部（33）；当所述测深装置（3）未与底面接触时，所述测深装置（3）处于第一姿态，所述第一测量部（33）处于断开状态；当所述测深装置（3）与底面接触，所述测深装置（3）由第一姿态转换为第二姿态，所述第一测量部（33）由断开状态转换为闭合状态；

所述测深装置（3）的外表面为弧形的结构，所述测深装置（3）为球形结构；

所述第一测量部（33）与所述输送单元（5）引出的导线电连接，所述低密度区（32）的外表面设置有第二测量部（34），所述第二测量部（34）与水接触时导通；所述第二测量部（34）位于所述测深装置（3）第一姿态时的底端，所述第二测量部（34）与所述输送单元（5）引出的导线电连接；

所述第一测量部（33）为水银开关，水银开关有一定量的水银和两个金属触点，所述第二测量部（34）为正负电极片。

2.根据权利要求1所述的一种测深装置（3），其特征在于：

所述高密度区（31）和所述低密度区（32）的体积相同。

3.根据权利要求2所述的一种测深装置（3），其特征在于：

所述高密度区（31）由铅材料制成，所述低密度区（32）由环氧树脂材料制成。

4.根据权利要求3所述的一种测深装置（3），其特征在于：

所述测深装置（3）处于第一姿态时，所述低密度区（32）与所述高密度区（31）之间的交界面与水平面的夹角为52.5°-90°。

5.一种露天炮孔验收仪，包括权利要求1-4中任意一项所述的测深装置（3），其特征在于，还包括：

控制单元，与所述第一测量部（33）电连接，所述第一测量部（33）可向所述控制单元传输与底面接触的信号；

驱动单元，通过所述输送单元（5）与所述测深装置（3）连接，且与所述控制单元电连接，用于驱动所述测深装置（3）沿炮孔的深度方向移动；

记录单元（4），与所述驱动单元、所述控制单元电连接，所述记录单元用于记录所述测深装置（3）沿炮孔深度方向移动的距离，并传输给所述控制单元处理；

外壳（1），用于安装所述测深装置（3）、所述驱动单元、所述记录单元（4）和所述控制单元。

6.根据权利要求5所述的一种露天炮孔验收仪，其特征在于：

所述输送单元（5）为线缆，所述驱动单元包括电机（21）和滚轴套筒（22），所述电机（21）安装于所述滚轴套筒（22）内，所述输送单元（5）一端连接所述电机（21），另一端连接所述测深装置（3），所述输送单元（5）缠绕于所述滚轴套筒（22）外周；

所述滚轴套筒（22）的轴向两端分别安装轴承轮（23）和转轮固定环（24），可实现所述电机（21）的限位，且所述滚轴套筒（22）与所述电机（21）同步转动；

所述电机（21）通过联轴器与所述记录单元（4）连接，所述电机（21）与所述记录单元（4）同步转动。