本發(fā)明涉及用于爆破的炮孔塞領(lǐng)域，具體為一種用于隧道深孔爆破的自充氣脹式炮眼堵塞裝置。

背景技術(shù)：

長期以來，在隧道施工中，由于受打眼工具、爆破器材、支護(hù)手段的限制，大斷面隧道的掘進(jìn)進(jìn)尺一般為3.5m的范圍內(nèi)，而大于5m的深孔隧道爆破缺乏有效的技術(shù)手段。

目前，在工程爆破中，炮眼堵塞是鉆爆法施工的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，也是影響爆破效果的重要因素之一。炮眼堵塞有利于將爆生氣體壓力傳給被爆介質(zhì)，從而增加其所受的有效破壞力，提高炸藥能量的有效利用率和爆破效率。

現(xiàn)有的隧道爆破炮眼堵塞，大多采用傳統(tǒng)的純炮泥堵塞炮孔，材料有3類：i.松散固體堵塞材料，如巖粉、砂子和粘土等；ii.化學(xué)堵塞材料，如磷石膏、酸堿膨脹劑和速凝膠結(jié)物溶液等；iii.液體堵塞材料，如水等。但是，現(xiàn)有的這些方法由于炮眼堵塞的氣密性不佳，導(dǎo)致炸藥能量利用率低、炸藥單耗大，同時(shí)現(xiàn)場施工受人為因素影響大，極易導(dǎo)致炮眼堵塞不符合規(guī)定，造成隧道施工人、財(cái)、物的損失。因此，本發(fā)明提供一種用于隧道深孔爆破的自充氣脹式炮眼堵塞裝置，通過該發(fā)明裝置，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)充氣功能，使氣囊充氣膨脹，并在炮眼內(nèi)部形成氣密性的空間，使氣囊緊密貼合圍巖表面以堵塞炮眼。

公開號(hào)為102607351A的中國專利于2012年07月25日公開了一種適用于鉆孔爆破的堵塞方法及用于該方法的工具，所述工具包括帆布水袋、注水孔、射流孔、承重帶、承重桿、水，其中炮眼水袋中的水體一方面起到常規(guī)堵塞體的作用，同時(shí)在爆炸沖擊波作用下形成水中沖擊波。但是，采用水袋來堵塞炮眼，所選的堵塞材料質(zhì)量大，堵塞過程勢必受到重力影響，從而與圍巖上部堵塞效果差，導(dǎo)致炸藥的能量利用率低。

授權(quán)公告號(hào)為203534369U的中國專利于2014年04月09日公開了一種采礦用中深孔炮孔堵塞裝置，所述裝置包括圓柱形的木塞、橡皮套、一根母棍和若干根子棍，整體分為A與B部分，A與B通過墊塊與鋼釘連接。該裝置適用于采礦深孔炮眼堵塞，炮眼與地面垂直，而隧道深孔爆破，炮眼與地面水平，故并不適用于隧道深孔爆破。

授權(quán)公告號(hào)為203744858U的中國專利于2014年07月30日公開了一種礦山下向中深孔精確定位堵塞裝置，所述裝置包括固定環(huán)、繩索固定件、防爆尼龍布袋和防爆繩索，通過輸藥管下放到指定深度，然后進(jìn)行懸停，進(jìn)行裝藥，通過炸藥充填作用促使堵塞裝置張開，最終保證堵塞處炮眼封堵密實(shí)不露藥。該裝置堵塞材料與炮眼接觸面積小，也沒有對(duì)堵塞材料表面進(jìn)行處理，堵塞材料與圍巖間的摩擦力小，會(huì)導(dǎo)致堵塞材料滑動(dòng)，從而氣密性不佳。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種用于隧道深孔爆破的自充氣脹式炮眼堵塞裝置，該發(fā)明裝置通過自動(dòng)充氣功能，使氣囊充氣膨脹，并在炮眼內(nèi)部形成氣密性的空間，使氣囊緊密貼合圍巖表面以堵塞炮眼，確保隧道深孔爆破能量的充分利用，同時(shí)具有質(zhì)量輕，結(jié)構(gòu)簡單，抗滑能力強(qiáng)，堵塞效果好，性能可靠等特點(diǎn)。

本發(fā)明通過如下技術(shù)方案達(dá)到發(fā)明目的：

一種用于隧道深孔爆破的自充氣脹式炮眼堵塞裝置，該發(fā)明裝置包括：自動(dòng)充氣系統(tǒng)1、氣囊儲(chǔ)放系統(tǒng)2、氣脹堵塞系統(tǒng)3、炮眼4。自動(dòng)充氣系統(tǒng)1與氣囊儲(chǔ)放系統(tǒng)2使用塑料膠水進(jìn)行連接；氣囊儲(chǔ)放系統(tǒng)2氣脹堵塞系統(tǒng)3相互連接采用YH-818這種粘合產(chǎn)品進(jìn)行粘合。自動(dòng)充氣系統(tǒng)1是裝置的氣體發(fā)生單元，該部分采用塑料材質(zhì)。氣囊儲(chǔ)放系統(tǒng)2是裝置的儲(chǔ)放氣囊單元，該部分采用塑料材質(zhì)。

自動(dòng)充氣系統(tǒng)1包括材料盒5、發(fā)生盒6、注射孔7、閥門8、擋氣板9、第一通氣孔10、第二通氣孔11；材料盒5位于自動(dòng)充氣系統(tǒng)1上部，其中置放著大理石500克。發(fā)生盒6位于自動(dòng)充氣系統(tǒng)1的下部，為了讓反應(yīng)充分進(jìn)行，反應(yīng)室5中裝滿稀鹽酸，材料盒5與發(fā)生盒6之間設(shè)一道閥門8，閥門8在本發(fā)明裝置使用之前關(guān)閉，當(dāng)開始充氣時(shí)，打開閥門8，材料盒5的大理石落入發(fā)生盒6，反應(yīng)開始并產(chǎn)生氣體。在反應(yīng)過程中，發(fā)生盒6中氣體經(jīng)過閥門8，通過第一通氣孔11，流入氣囊14，并使氣囊14氣脹鼓起。在材料盒5，發(fā)生盒6之間設(shè)置了擋氣板9、第二通氣孔11，擋氣板設(shè)于自動(dòng)充氣系統(tǒng)的上表面，是控制過量氣體進(jìn)出的開關(guān)，第二通氣孔11位于自動(dòng)充氣系統(tǒng)1的下表面，其作用是當(dāng)氣體過量時(shí)，過量的氣體可以通過第二通氣孔11向外逸出。氣體發(fā)生器的上部還設(shè)置了注射孔7，注射孔7位于材料盒5的上部。在自動(dòng)充氣系統(tǒng)1下側(cè)的表面設(shè)置了第一通氣孔10，發(fā)生盒6中產(chǎn)生的氣體通過第一通氣孔10進(jìn)入氣囊14內(nèi)部。

氣脹堵塞系統(tǒng)3包括橡膠體12，橡膠粒13，氣囊14，云石膠15。氣脹堵塞系統(tǒng)3是裝置炮眼堵塞單元，其中氣囊14采用PVC橡膠材質(zhì)，橡膠體12，橡膠粒13設(shè)于氣囊14的外表面上，橡膠體13在氣囊14表面采用梅花形排列方式。氣囊14在氣脹后呈現(xiàn)圓柱體狀，隨著充氣的逐漸進(jìn)行，橡膠體12、橡膠粒13與周圍巖體逐漸接觸，并最終完全貼合，并堵塞炮眼。

該發(fā)明裝置的作用原理如下：

首先，打開閥門8，材料盒5中的大理石(CaCO3)落入反應(yīng)盒6的稀鹽酸(HCl)中，在自動(dòng)充氣系統(tǒng)1內(nèi)部的發(fā)生盒6進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，并產(chǎn)生氣體二氧化碳，其次，產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w由發(fā)生盒6，經(jīng)由閥門8傳遞到材料盒5中，并通過材料盒5的第一通氣孔10進(jìn)入到氣囊14當(dāng)中，隨著充氣的進(jìn)行，氣囊14逐漸鼓起，氣囊表面的橡膠體12與橡膠粒13與粗糙的巖石表面相互接觸并且貼合，當(dāng)氣囊14充氣量為100％時(shí)，氣囊14表面與周圍巖石緊密貼合，并在炮眼內(nèi)部產(chǎn)生氣密性的空間。在實(shí)際施工時(shí)，若氣囊14充氣量為100％時(shí)，即炮眼被堵塞，此時(shí)，若發(fā)生盒6中化學(xué)反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行，應(yīng)該打開擋氣板9，關(guān)閉閥門8，使多余的氣體由第二通氣孔11逸出。

所述的自動(dòng)充氣系統(tǒng)1，是本發(fā)明裝置的氣體發(fā)生單元，該部分整體為圓柱體狀，自動(dòng)充氣系統(tǒng)1具體構(gòu)造如下：材料盒5位于自動(dòng)充氣系統(tǒng)1上部，其中置放著大理石500克。發(fā)生盒6位于自動(dòng)充氣系統(tǒng)1的下部，為了讓反應(yīng)充分進(jìn)行，反應(yīng)室5中裝滿稀鹽酸，材料盒5與發(fā)生盒6之間設(shè)一道閥門8，閥門8在本發(fā)明裝置使用之前關(guān)閉，當(dāng)開始充氣時(shí)，打開閥門8，材料盒5的大理石落入發(fā)生盒6，反應(yīng)開始并產(chǎn)生氣體。在反應(yīng)過程中，發(fā)生盒6中氣體經(jīng)過閥門8，通過第一通氣孔11，流入氣囊14，并使氣囊14氣脹鼓起。在材料盒5，發(fā)生盒6之間設(shè)置了擋氣板9、第二通氣孔11，擋氣板設(shè)于自動(dòng)充氣系統(tǒng)的上表面，是控制過量氣體進(jìn)出的開關(guān)，第二通氣孔11位于自動(dòng)充氣系統(tǒng)1的下表面，其作用是當(dāng)氣體過量時(shí)，過量的氣體可以通過第二通氣孔11向外逸出。氣體發(fā)生器的上部還設(shè)置了注射孔7，注射孔7位于材料盒5的上部，其作用有兩點(diǎn)：一是在裝置充氣完成后，膠水通過注射孔7注入氣囊儲(chǔ)放系統(tǒng)2與周圍巖體之間空隙；二是作為炸藥引線通向外部的通道。在自動(dòng)充氣系統(tǒng)1下側(cè)的表面設(shè)置了第一通氣孔10，發(fā)生盒6中產(chǎn)生的氣體通過第一通氣孔10進(jìn)入氣囊14內(nèi)部。

所述的氣囊儲(chǔ)放系統(tǒng)2，該單元呈圓柱體狀，氣囊14氣脹之前儲(chǔ)放在氣囊儲(chǔ)放系統(tǒng)2。氣囊儲(chǔ)放系統(tǒng)2的作用一方面是為存放氣脹堵塞系統(tǒng)3，使得本發(fā)明裝置攜帶方便、儲(chǔ)藏簡單，提升了裝置便攜性。另一方面，在使用的過程當(dāng)中，儲(chǔ)放系統(tǒng)2的塑料材料本身就具有剛度，從而在炸藥洞口起了支撐作用。

所述氣脹堵塞系統(tǒng)3中的氣囊14展開后呈現(xiàn)的形狀為圓柱狀，氣囊13的表面設(shè)置了梅花形排列形式的橡膠體12以及橡膠粒13，充氣后，橡膠體逐漸鼓起，與周圍巖體接觸直到完全貼合，能夠有效地堵塞炮眼。

所述氣脹堵塞系統(tǒng)3的橡膠體12設(shè)于氣囊14的表面，作用為在充氣鼓起后，橡膠體12與圍巖接觸直到緊密貼合，從而對(duì)炮眼進(jìn)行堵塞。為進(jìn)一步提升堵塞炮眼的氣密性，在橡膠體12的表面添加了橡膠粒13，這些橡膠粒主要是針對(duì)在橡膠體與粗糙的周圍巖體表面之間所存在的小空隙，并對(duì)這些空隙進(jìn)行堵塞，最終能使氣密性進(jìn)一步提高。

所述的氣囊14表面的橡膠體12及橡膠粒13堵塞炮眼原理為(1)當(dāng)充氣量為0時(shí)，氣囊14未展開；(2)當(dāng)充氣量為25％時(shí)，氣囊14逐漸展開，為不規(guī)則的形狀，橡膠體12充氣膨脹，但沒有與周圍的巖體接觸；(3)當(dāng)充氣量為50％時(shí)，氣囊14繼續(xù)展開，橡膠體12鼓起，并與巖體接觸，橡膠體12之間的間距減小(4)當(dāng)充氣量為75％時(shí)，橡膠體12與周圍巖體相互擠壓，與巖體最外面接觸的表面跟巖體逐漸貼合，橡膠體12之間的空隙逐漸減小；(5)當(dāng)充氣量為100％時(shí)，氣囊14完全展開，橡膠體12與與巖體緊密貼合在一起，橡膠體之間的空隙被橡膠體上的橡膠粒13填滿，并形成氣密的空間，這也是本發(fā)明裝置的第一重阻塞。

所述氣囊儲(chǔ)放系統(tǒng)2的外圍與周圍的巖體留有間隙，為提升炮眼內(nèi)部的氣密性，通過注射孔7，向這段間隙內(nèi)注入具有良好的粘貼和高機(jī)械性抵抗能力且可在短時(shí)間內(nèi)凝固穩(wěn)定的云石膠15，從而堵塞間隙。這樣使得裝置與周圍巖體表面獲得更大的摩擦力，而且使得炮眼內(nèi)部的氣密性得到了進(jìn)一步的提升。這也是本發(fā)明裝置的第二重阻塞。

所述氣囊14的表面橡膠體的排列方式，采用了梅花形排列方式以及直線式排列，氣囊14采用的梅花形排列方式，一方面使橡膠體12與巖體周圍的所有空間都能夠接觸，另一方面，周圍巖石高低不平，梅花樁排列方式能使氣囊14更好地貼合在一起，由于巖石與橡膠之間的摩擦系數(shù)高，不易發(fā)生滑動(dòng)，因此炮眼內(nèi)部的氣密性增強(qiáng)。在注射孔7垂直往下的位置，設(shè)置了兩排直線式排列的橡膠體。這樣的設(shè)置，是由于炸藥引線的位置，炸藥的引線通過兩行直線排列的橡膠體之間的空隙，經(jīng)由注射孔7，通向外部。

本發(fā)明具有質(zhì)量輕，結(jié)構(gòu)簡單，抗滑能力強(qiáng)，堵塞效果好，性能可靠等特點(diǎn)，具體如下所述：

1.本發(fā)明具有自動(dòng)充氣功能，通過氣囊充氣膨脹并在炮眼內(nèi)部形成氣密性的空間，使氣囊緊密貼合炮眼內(nèi)壁以堵塞炮眼，確保隧道深孔爆破能量的充分利用；

2.本發(fā)明采用的材料均為建設(shè)活動(dòng)中常見的工程材料，結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低，并且滿足爆破的正常使用；

3.本發(fā)明不受現(xiàn)場限制，操作簡單，適合基層建設(shè)工程人員的使用；

4.本發(fā)明在氣囊外表面的處理上，設(shè)置了橡膠體以及橡膠粒，采用了梅花形的交錯(cuò)排列式方式，增大了摩擦力，有效地堵塞了炮眼，并使炮眼內(nèi)部氣密性得到進(jìn)一步提升；

5.本發(fā)明采用堵塞炮眼的材料為PVC橡膠材料，與炮眼之間摩擦大，不易發(fā)生滑動(dòng)并通過氣脹氣囊對(duì)炮眼堵塞，受到重力的影響小，堵塞效果好，氣密性佳。

附圖說明

圖1是本發(fā)明使用時(shí)且氣囊在充氣狀態(tài)下的剖面示意圖；

圖2是本發(fā)明氣囊在充氣狀態(tài)下視角在前部的軸測圖；

圖3是本發(fā)明氣囊在充氣狀態(tài)下視角在后部的軸測圖；

圖4是本發(fā)明氣囊在未充氣狀態(tài)下的主視圖；

圖5是圖4中的D-D向剖視圖；

圖6是本發(fā)明氣囊在未充氣狀態(tài)下的軸測圖；

圖7是本發(fā)明的俯視圖；

圖8是圖1中的A-A向剖視圖；

圖9是圖1中的B-B向剖視圖；

圖10是圖1中的C-C向剖視圖；

圖11是本發(fā)明中自動(dòng)充氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖12是本發(fā)明使用時(shí)氣囊充氣的演進(jìn)示意圖。

其中，1自動(dòng)充氣系統(tǒng)、2氣囊儲(chǔ)放系統(tǒng)、3氣脹堵塞系統(tǒng)、4炮眼、5材料盒、6發(fā)生盒、7注射孔、8閥門、9擋氣板、10第一通氣孔、11第二通氣孔、12橡膠體、13橡膠粒、14氣囊、15云石膠。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供一種用于隧道深孔爆破的自充氣脹式炮眼堵塞裝置，該裝置通過自動(dòng)充氣功能，使氣囊充氣膨脹，并在炮眼內(nèi)部形成氣密性的空間，使氣囊緊密貼合圍巖表面以堵塞炮眼，確保隧道深孔爆破能量的充分利用

以下結(jié)合附圖所示實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。

實(shí)施例1

如圖4、5、6所示，本發(fā)明裝置包括自動(dòng)充氣系統(tǒng)1、氣囊儲(chǔ)放系統(tǒng)2、氣脹堵塞系統(tǒng)3，使用前，氣囊14儲(chǔ)放在氣囊儲(chǔ)放系統(tǒng)2中。

如圖1所示，本發(fā)明裝置使用中，自動(dòng)充氣系統(tǒng)1、氣囊儲(chǔ)放系統(tǒng)2、氣脹堵塞系統(tǒng)3依次放置，其中自動(dòng)充氣系統(tǒng)1與氣囊儲(chǔ)放系統(tǒng)2通過塑料膠水粘合，氣囊儲(chǔ)放系統(tǒng)2與氣脹堵塞系統(tǒng)3通過YH-818這種粘合產(chǎn)品進(jìn)行粘合。

如圖11所示，自動(dòng)充氣系統(tǒng)1包括材料盒5、發(fā)生盒6、注射孔7、閥門8、擋氣板9、第一通氣孔10、第二通氣孔11，材料盒5為空間abcda’b’c’d’、發(fā)生盒6為空間hijh’I’j’、注射孔7為圖示7、閥門8為cdc’d’、擋氣板9為cehg、第一通氣孔10為圖示10、第二通氣孔11為圖示11。

如圖1，7，8所示，材料盒5位于自動(dòng)充氣系統(tǒng)1上部，其中置放著大理石500克。發(fā)生盒6位于自動(dòng)充氣系統(tǒng)1的下部，為了讓反應(yīng)充分進(jìn)行，反應(yīng)室5中裝滿稀鹽酸，材料盒5與發(fā)生盒6之間設(shè)一道閥門8，閥門8在本發(fā)明裝置使用之前關(guān)閉，當(dāng)開始充氣時(shí)，打開閥門8，材料盒5的大理石落入發(fā)生盒6，反應(yīng)開始并產(chǎn)生氣體。在反應(yīng)過程中，發(fā)生盒6中氣體經(jīng)過閥門8，通過第一通氣孔11，流入氣囊14，并使氣囊14氣脹鼓起。在材料盒5，發(fā)生盒6之間設(shè)置了擋氣板9、第二通氣孔11，擋氣板設(shè)于自動(dòng)充氣系統(tǒng)的上表面，是控制過量氣體進(jìn)出的開關(guān)，第二通氣孔11位于自動(dòng)充氣系統(tǒng)1的下表面，其作用是當(dāng)氣體過量時(shí)，過量的氣體可以通過第二通氣孔11向外逸出。氣體發(fā)生器的上部還設(shè)置了注射孔7，注射孔7位于材料盒5的上部，其作用有兩點(diǎn)：一是在裝置充氣完成后，膠水通過注射孔7注入氣囊儲(chǔ)放系統(tǒng)2與周圍巖體之間空隙；二是作為炸藥引線通向外部的通道。在自動(dòng)充氣系統(tǒng)1下側(cè)的表面設(shè)置了第一通氣孔10，發(fā)生盒6中產(chǎn)生的氣體通過第一通氣孔10進(jìn)入氣囊14內(nèi)部。

如圖1、9所示，氣囊儲(chǔ)放系統(tǒng)2呈圓柱體狀，氣囊14氣脹之前儲(chǔ)放在氣囊儲(chǔ)放系統(tǒng)2。氣囊儲(chǔ)放系統(tǒng)2的作用是為存放氣脹堵塞系統(tǒng)3，使得本發(fā)明裝置攜帶方便、儲(chǔ)藏簡單，提升了裝置便攜性。所述氣囊儲(chǔ)放系統(tǒng)2的外圍與周圍的巖體留有間隙，為提升炮眼內(nèi)部的氣密性，通過注射孔7，向這段間隙內(nèi)注入云石膠15，從而堵塞間隙。

如圖1、10所示，所述氣脹堵塞系統(tǒng)3中的氣囊14展開后呈現(xiàn)的形狀為圓柱狀，氣囊13的表面設(shè)置了梅花形排列形式的橡膠體12以及橡膠粒13，充氣后，橡膠體逐漸鼓起，與周圍巖體接觸直到完全貼合，能夠有效地堵塞炮眼。

如圖2、3所示，在注射孔7垂直往下的位置，設(shè)置了兩排直線式排列的橡膠體。這樣的設(shè)置，是由于炸藥引線的位置，炸藥的引線通過兩行直線排列的橡膠體之間的空隙，經(jīng)由注射孔7，通向外部。

如圖12所示，橡膠體12及橡膠粒13堵塞炮眼原理為(1)當(dāng)充氣量為25％時(shí)，氣囊14逐漸展開，為不規(guī)則的形狀，橡膠體12充氣膨脹，但沒有與周圍的巖體接觸；(2)當(dāng)充氣量為50％時(shí)，氣囊14繼續(xù)展開，橡膠體12鼓起，并與巖體接觸，橡膠體12之間的間距減小(3)當(dāng)充氣量為75％時(shí)，橡膠體12與周圍巖體相互擠壓，與巖體最外面接觸的表面跟巖體逐漸貼合，橡膠體12之間的空隙逐漸減??；(4)當(dāng)充氣量為100％時(shí)，氣囊14完全展開，橡膠體12與與巖體緊密貼合在一起，橡膠體之間的空隙被橡膠體上的橡膠粒13填滿，并形成氣密的空間。

工作流程如下：

1.打開閥門8，材料盒5中的大理石落入反應(yīng)盒6的稀鹽酸中，在自動(dòng)充氣系統(tǒng)1內(nèi)部的發(fā)生盒6進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，并產(chǎn)生氣體二氧化碳。

2.反應(yīng)盒6產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w由發(fā)生盒6，經(jīng)由閥門8傳遞到材料盒5中，并通過材料盒5的第一通氣孔10進(jìn)入到氣囊14當(dāng)中，隨著充氣的進(jìn)行，氣囊14逐漸鼓起，氣囊表面的橡膠體12與橡膠粒13與粗糙的巖石表面相互接觸并且貼合。當(dāng)氣囊14充氣量為100％時(shí)，氣囊14表面與周圍巖石緊密貼合，并在炮眼內(nèi)部產(chǎn)生氣密性的空間。

3.在實(shí)際施工時(shí)，若氣囊14充氣量為100％時(shí)，即炮眼被堵塞，此時(shí)，若發(fā)生盒6中化學(xué)反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行，應(yīng)該打開擋氣板9，關(guān)閉閥門8，使多余的氣體由第二通氣孔11逸出。