一种炮眼自动封堵炮泥装置及炮眼封堵方法

1.本发明涉及地下工程或边坡工程爆破技术领域，尤其涉及一种炮眼自动封堵炮泥装置及炮眼封堵方法。


背景技术：

2.钻爆法广泛应用于岩石井巷、隧道等地下工程爆破中，由于现阶段爆破中，炮孔(也称为炮眼)装炸药后需要进行堵塞，而堵塞常用的炮泥为水、黄土、砂石等组成的黄土炮泥，浪费黄土及砂石。
3.炮孔采用普通黄土炮泥堵塞，一般需要先将小于炮孔直径的炮泥放入到炮孔中与炸药接触在一起，如图1所示；再用木棍等将炮泥人工用力捣实，使炮泥与炮孔壁接触，炮泥体积不变，通过人为或外力挤压炮泥使其形状改变起到炮孔堵塞的效果，如图2所示。
4.发明人在实现本发明创造的过程中发现：传统炮泥封堵炮孔存在如下缺点： (1)浪费大量的黄土和砂子、石子，尤其是黄土资源。(2)人工制作的炮泥长度不一，随意性较大，配比不统一，炮泥捣实长度不易掌握，或堵塞长度不够，封堵质量低，影响后续爆破效果。(3)人工捣实炮泥需要时间较长，耽误循环作业时间，封堵施工效率低。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明实施例提供一种炮眼自动封堵炮泥装置及炮眼封堵方法，至少可以解决上述部分技术问题，便于提高封堵施工效率及质量。
6.为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
7.一种炮眼自动封堵炮泥装置，包括:上固定盘、下固定盘及支撑杆，所述支撑杆上端连接于所述上固定盘上，其下端连接于所述下固定盘上，位于所述支撑杆侧部设有膨胀组合物，所述膨胀组合物至少包括隔离设置的a料与b料，所述膨胀组合物外侧、位于所述支撑杆环向上包裹有封装袋，所述封装袋中装填有颗粒物，在所述上固定盘与下固定盘之间还设有用于解除a料与b料隔离状态的触发机构。
8.本发明实施例提供的炮眼自动封堵炮泥装置，在需要封堵炮孔时，将该装置塞入炮孔，通过所述触发机构解除a料与b料的隔离状态，使a料与b料混合自动发生化学反应，其生成物体积增大，自动向外挤压位于膨胀组合物外侧的装有颗粒物的封装袋，使装置整体外径膨胀变大紧贴于炮孔壁，实现所述炮孔的快速自动封堵；相比于普通的炮泥，无需浪费大量的黄土资源，且炮孔封堵过程中不需要捣炮泥，炮孔封堵长度由所述炮眼自动封堵炮泥装置本身尺寸决定，封堵长度预先可控，从而便于提高封堵施工效率及质量。
9.优选地，所述a料与b料至少有一种为液体，另一种为液体或固体，且通过所述触发机构解除a料与b料的隔离状态，a料与b料混合反应后生成物体积增大。
10.优选地，所述膨胀组合物还包括与a料和b料彼此隔离设置的c料，所述c 料为水或加快a料与b料反应的催化剂。
11.优选地，所述a料为硅酸钠溶液，b料为氯化钙溶液，所述催化剂为氟硅酸钠。
12.优选地，所述硅酸钠溶液与氯化钙溶液用量之比为45:5。
13.优选地，所述膨胀组合物的各组分分别独立封装，且位于所述封装袋的内侧表面与上固定盘及下固定盘围成的密闭空间内。
14.所述支撑杆为中空结构，且在所述支撑杆的侧壁上轴向设有滑道；
15.所述触发机构包括安装杆，在所述安装杆的圆周面上间隔设有多个向外伸出的切割片，所述安装杆插设于所述支撑杆的中空结构中，所述切割片对应安装于所述滑道中，所述安装杆的下端设有牵拉部；
16.初始状态下，所述触发机构位于所述上固定盘一端；通过所述牵拉部牵拉所述安装杆及切割片沿所述滑道向下滑动过程中，所述切割片将支撑杆侧部的a 料与b料的隔离结构割破，解除a料与b料的隔离状态，使a料与b料混合。
17.优选地，所述切割片的数量及设置方位与膨胀组合物的组分种类数及在支撑杆侧部的设置方位一致。
18.优选地，所述切割片具有切割刃，所述切割刃为锯齿状结构。
19.优选地，所述触发机构包括设置于膨胀组合物各组分的隔离结构上的易撕带，所有易撕带的一端束于固定环上，所述固定环上设有牵拉部；
20.初始状态下，所述固定环位于所述上固定盘一端；通过所述牵拉部向下牵拉所述固定环，带动各易撕带向下撕裂所述隔离结构，解除包括a料与b料在内的各组分的隔离状态，使各组分混合。
21.第二方面，本发明还实施例提供了一种炮眼封堵方法，包括：
22.炮眼中炸药完成装填后，将炮眼自动封堵炮泥装置塞入炮眼孔口中固定；所述炮眼自动封堵炮泥装置为第一方面任一所述的炮眼自动封堵炮泥装置，其中，上固定盘端朝向炮眼里端；
23.通过所述触发机构解除a料与b料的隔离状态，a料与b料混合发生化学反应得到的生成物体积增大，自动沿着炮孔径向进行挤压位于膨胀组合物外侧的装有颗粒物的封装袋；
24.装有颗粒物的封装袋在外力的挤压作用下，外径膨胀变大，自动将所述炮眼封堵。
25.本发明实施例提供的炮眼封堵方法，基于第一方面所述的自动炮泥封堵装置实施炮眼封堵，通过所述触发机构解除a料与b料的隔离状态，a料与b料混合发生化学反应得到的生成物体积增大，自动向外挤压位于膨胀组合物外侧的装有颗粒物的封装袋；装有颗粒物的封装袋在外力的挤压作用下，外径膨胀变大，可自动将所述炮眼封堵，简单高效，且封堵质量可靠，从而便于提高封堵施工效率及质量。
附图说明
26.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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它的附图。
27.图1为传统普通炮泥装入炮孔中的初始状态示意图；
28.图2为传统普通炮泥在炮孔中捣实后的最终状态示意图；
29.图3为本发明一实施例中自动封堵炮泥装置结构示意图；
30.图4为本发明另一实施例中自动封堵炮泥装置结构示意图；
31.图5本发明再一实施例中自动封堵炮泥装置结构示意图；
32.图6为图3至图5中自动封堵炮泥装置一实施例横截面示意图；
33.图7为图3至图5中自动封堵炮泥装置又一实施例横截面示意图；
34.图8为本发明一实施例自动封堵炮泥装置的支撑骨架结构示意图；
35.图9为图8中上、下固定盘一实施例结构示意图；
36.图10为图8中触发机构一实施例结构示意图；
37.图11a为包含有图8中触发机构的另一实施例结构示意图；
38.图11b为图11a的一个视角的基本视图；
39.图12为本发明一实施例自动封堵炮泥装置封堵炮孔过程的示意图；
40.图13本发明又一实施例自动封堵炮泥装置封堵炮孔过程的示意图；
41.图14及图15分别为膨胀组合物各组分的设置方式一实施例结构示意图；
42.图16a为包含有图8中触发机构的又一实施例结构示意图；
43.图16b为图16a的一个视角的基本视图。
具体实施方式
44.下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
45.应当明确，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
46.参看图3至图15所示，本发明实施例提供的炮眼自动封堵炮泥装置，主要用于矿井巷道、隧道或地铁旁通道等地下工程的钻爆法掘采应用中，对装药炮孔进行封孔。
47.所述装置包括上固定盘1、下固定盘2及支撑杆3，上固定盘1、下固定盘2及支撑杆3构成自动封堵炮泥装置的支撑骨架，如图8所示；所述支撑杆3上端连接于所述上固定盘1上，其下端连接于所述下固定盘2上，位于所述支撑杆3侧部设有膨胀组合物4，所述膨胀组合物4至少包括隔离设置的a料与b料，所述膨胀组合物4外侧、位于所述支撑杆3环向上包裹有封装袋5，所述封装袋 5中装填有颗粒物6，在所述上固定盘1与下固定盘2之间还设有用于解除a料与b料隔离状态的触发机构7。
48.所述a料与b料中至少有一种为液体，另一种为液体或固体，且通过所述触发机构7解除a料与b料的隔离状态，a料与b料混合反应后生成物体积增大，以向外挤压装填有颗粒物6的封装袋5，使装置整体发生膨胀，自动封堵炮孔。当其中一种料为固体时，优选固体粉末。
49.作为一可选实施例，所述膨胀组合物4还包括与a料和b料彼此隔离设置的c料，所述c料为水或加快a料与b料反应的催化剂。
50.a料和b料、c料可以分别封装于独立的袋子中，以实现初始状态下隔离设置的目的。
51.当所述膨胀部为a料与b料两种液体时，二者混合产生气体和泡沫，若两种液体混合时产生泡沫或气体速度较小，可增加第三种组分，即c料，如图6 所示；在该实施中，第三
种为催化剂，可以加快前两种液体反应速度。
52.在另一实施例中，第三种组分可以为水，封装袋5内侧与a料及b料之间具有间隙，如图7所示；两种被膜包裹的组分a、b外的间隙，可以用水来进行填充，替代传统水炮泥。
53.如图1、图2、图6及图7所示，当膨胀组合物4外形为圆柱形时，a、b、 c三种物料之间各自封闭，存在多余空间，在封装袋5内侧形成的空间内部可以充水，还能起到降尘作用。
54.如图3所示，当膨胀组合物4外形采用扇形布置时，可在自封堵炮泥装置端部设置水炮泥部；具体地，在上固定盘1上端设有储水部8，用于形成降尘部。
55.其中，降尘部与封堵组合物构成的膨胀部长度尺寸比例为2:8～4:6之间。当封堵组合物所在空间内部也充水时，比例为2:8，当封堵组合物所在空间内部不充水时，比例为3:7或4:6。经过实验验证，该处的比例选取，在炸药爆破之后，可较好地实现降尘效果。
56.当所述膨胀组合物4包括隔离设置的a料与b料时，即两种组分时，所述a 料为硅酸钠溶液，b料为氯化钙溶液。
57.为了提高反应速度，还可以加入c料，当所述膨胀组合物4包括隔离设置的a料与b料及c料时，即三种组分时，所述a料为硅酸钠溶液，b料为氯化钙溶液，所述催化剂为氟硅酸钠。a料、b料及c料也可以分别为高锰酸钾、洗衣液与过氧化钠溶液，比例为1:2:1。
58.如图6及图7所示，在一些实施例中，所述膨胀组合物4的各组分分别独立封装，且位于所述封装袋5的内侧表面51与上固定盘1及下固定盘2围成的密闭空间内。
59.所述封装袋5与其内的颗粒物6构成该装置的固体封堵部，其内侧表面51 承受来自膨胀组合物4混合反应膨胀的压力，将压力传导给炮孔壁，实现炮孔的自动封堵。
60.其颗粒物6级配合理，细度模数取2.5，颗粒直径不大于2.5mm，颗粒物6 材料可以为砂子或者经粉碎的矸石(石子)颗粒，优选为球形颗粒状。
61.所述封装袋5由内外两道高延伸率薄膜构成的封闭薄膜结构；当为高延伸率膜时，装有颗粒物6的封装袋5构成的固体封堵部被压缩最终与炮孔壁贴合，实现自动封堵，如图12所示。
62.或者，所述封装袋5由外部一道高延伸率薄膜及内部一道低延伸率薄膜组成封闭薄膜；在封装袋5内部填充砂子、石子或矸石粉末等颗粒物。当为低延伸率膜时，膨胀组合物4混合产生的混合物质侵入到装有颗粒物6的封装袋构成的固体封堵部中，体积膨胀与炮孔壁贴合，实现自动封堵，如图13所示。
63.需要说明的是，图12和图13分别表示两种不同的自动封堵方式的状态图，文字部分客观上已经表达清楚，但为了在图中直观、清楚地表达出二者工作机理的不同，图中采用灰度图的表示方式，该图的有无并不影响说明书公开的充分性。
64.其中，延伸率用于表征材料塑性性能的指标，直观地说就是表示膜受力破损的难易程度，延伸率高，则在受到同等程度的挤压力时，相比于延伸率低的膜不易破损；高延伸率膜与低延伸率膜是相对的概念，主要是为了区分技术特征进行的描述，其可根据实际环境需要设定延伸率阈值，高于该阈值则为高延伸率，低于该阈值则为低延伸率。
65.在膨胀组合物的各组分混合发生反应后，由于采用的内层薄膜的性质不同，产生不同的封堵机制。当为高延伸率膜时，固体部被压缩最终与炮孔壁贴合。当为低延伸率膜时，膨胀部产生的混合物质侵入到固体部中，体积膨胀与炮孔壁贴合。
66.参看图8及图9所示，在一些实施例中，所述支撑杆3为中空结构，且在所述支撑杆3
的侧壁上轴向设有滑道(图中未示出)。
67.如图10所示，所述触发机构7包括安装杆71，在所述安装杆71的圆周面上间隔设有多个向外伸出的切割片72，所述安装杆71插设于所述支撑杆3的中空结构中，所述切割片72对应安装于所述滑道中，所述安装杆71的下端设有牵拉部73a；
68.初始状态下，所述触发机构7位于所述上固定盘1一端；通过所述牵拉部 73a牵拉所述安装杆71及切割片72沿所述滑道向下滑动过程中，所述切割片 72将支撑杆3侧部的a料与b料的隔离结构9割破，解除a料与b料的隔离状态，使a料与b料混合。
69.所述切割片72的数量及设置方位与膨胀组合物4的组分种类数及在支撑杆 3侧部的设置方位一致。例如，当组分为a料与b料两种时，二者均分封装袋5 内侧表面的空间，二者对称设置，如图14所示，则切割片72可设置两个，且切割方位对应a料与b料所在方位设置。同样地，当组分为三种时，切割片72 可设置三个，在圆周方向上，呈120度间隔设置于对应组分的方位，如图15所示。
70.具体地，所述切割片72具有切割刃，所述切割刃为锯齿状结构，便于在切缝片沿安装杆71下滑过程中划破隔离结构9。
71.在一些实施例中，该装置长度根据不同工程具有不同规格，隧道及巷道规格为200mm，直径为40mm。边坡工程为500mm，直径不小于50mm。
72.参看图11a所示，在另一可替代实施例中，所述触发机构7包括设置于膨胀组合物各组分的隔离结构9上的易撕带91，所有易撕带91的一端束于固定环 10上，所述固定环上设有牵拉部73a；
73.初始状态下，所述固定环10位于所述上固定盘1一端；通过所述牵拉部73a 向下牵拉所述固定环10，带动各易撕带91向下撕裂所述隔离结构9，解除包括 a料与b料在内的各组分的隔离状态，使各组分混合。
74.所述隔离结构可以为封闭袋，封闭袋可以做成一体成型封闭结构，也可以制作成开口袋，在其开口部用封口环92封口；在封闭袋上沿纵向设置易撕带91，也称为易撕线，将包裹各组分的封闭袋上的易撕带捆绑在一起连接于固定环10 上，在固定环10上设置牵引绳(牵引部73a的一种实现方式)，牵引绳从两端的预留孔中引出，如图11b所示，通过牵引绳拉所述固定环10，即可轻松地解除各组分的隔离状态，使其混合发生反应。
75.参看图16a所示，在又一些可替代实施例中，所述触发机构7包括设置于膨胀组合物各组分的隔离结构9上的易撕带91，所有易撕带91的一端从自膨胀炮泥装置的一端预留孔中引出，如图16b所示。
76.初始状态下，所述固定环10位于所述上固定盘1一端；通过牵拉各易撕带 91向下撕裂所述隔离结构9，解除包括a料与b料在内的各组分的隔离状态，使各组分混合发生反应。其中，上固定盘1及下固定盘2分别包括底盘11，在底盘11一侧设有凹弧状凸台12，在所述凸台中心具有安装孔13，且自凸台端部纵向切割有切割片容纳槽(未示出)，所述切割片容纳槽底部低于所述安装孔底部位置。
77.在本实施例中，作为一可选的方案，上、下固定盘端部具有通孔，即所述安装孔13贯通底盘11设置，支撑杆3也为中空结构，所述牵引绳至少有部分穿设于所述中空结构中，并从所述下固定盘2端部的通孔中引出。
78.另外，通过在上、下固定盘2端部设置通孔，并将支撑杆3贯通设置为中空结构，在
一些需要对孔内进行灌浆施工的场景中，利用该封堵装置将炮孔封堵之后，可以通过该中空结构及两端的通孔，向炮孔中注浆。
79.本实施例中，作为一可选的方案，所述固定环内壁上设有滑扣，在所述支撑杆3外壁上设有滑槽，所述固定环套设于所述支撑杆3上，且通过所述滑扣配合设于所述滑槽中。
80.在本实施例中，各组分的封闭袋(隔离结构9的一种)为圆柱体，圆柱体上预留易撕带91，易撕带91撕裂后解除隔离状态，各封闭袋中物料溢出后混合。
81.本发明实施例提供的炮眼自动封堵炮泥装置，在需要封堵炮孔时，将该装置塞入炮孔，通过所述触发机构7解除a料与b料的隔离状态，使a料与b料混合自动发生化学反应，其生成物体积增大，自动向外挤压位于膨胀组合物4 外侧的装有颗粒物6的封装袋5，使装置整体外径膨胀变大紧贴于炮孔壁，实现所述炮孔的快速自动封堵；相比于普通的炮泥，无需浪费大量的黄土资源，且炮孔封堵过程中不需要捣炮泥，炮孔封堵长度由所述炮眼自动封堵炮泥装置本身尺寸决定，封堵长度预先可控，从而便于提高封堵施工效率及质量。
82.基于本发明实施例提供的自动封堵炮泥装置，还提供了一种炮眼封堵方法，应用于炮孔孔口的封堵中，包括步骤：
83.110、炮眼中炸药完成装填后，将炮眼自动封堵炮泥装置塞入炮眼孔口中固定；所述炮眼自动封堵炮泥装置为前述任一实施例所述的炮眼自动封堵炮泥装置，其中，上固定盘1端朝向炮眼里端；
84.120、通过所述触发机构7解除a料与b料的隔离状态，a料与b料混合发生化学反应得到的生成物体积增大，自动沿着炮孔径向进行挤压位于膨胀组合物4外侧的装有颗粒物6的封装袋5；
85.130、装有颗粒物6的封装袋5在外力的挤压作用下，外径膨胀变大，自动将所述炮眼封堵。
86.这样，基于所述自动封堵炮泥装置，通过所述触发机构7解除a料与b料的隔离状态，a料与b料混合发生化学反应得到的生成物体积增大，自动向外挤压位于膨胀组合物4外侧的装有颗粒物6的封装袋5；装有颗粒物6的封装袋5 在外力的挤压作用下，外径膨胀变大，可自动将所述炮眼封堵，简单高效，且封堵质量可靠，从而便于提高封堵施工效率及质量。
87.需要说明的是，在本文中，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系的用语，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。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“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；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。诸如，第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解。
88.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。