張艷軍

（山西大同大學(xué)建筑與測繪工程學(xué)院，山西大同037003）

一種可預(yù)緊堵塞結(jié)構(gòu)★

張艷軍

（山西大同大學(xué)建筑與測繪工程學(xué)院，山西大同037003）

一種可預(yù)緊堵塞器是工程爆破炮眼堵塞技術(shù)領(lǐng)域的關(guān)鍵部件，通過分析其預(yù)緊自鎖功能，可為堵塞結(jié)構(gòu)設(shè)計提供指導(dǎo)。

堵塞脹裂預(yù)緊

當(dāng)前井巷爆破工程中，井下工人為了方便，通常就地采用黏土作為堵塞器進(jìn)行封堵[1-4]。黏土堵塞成本較低，堵塞工藝簡單，但其存在堵塞效果差、封堵質(zhì)量不好，炮眼利用率低等缺陷。為了提高堵塞器的封堵質(zhì)量，工人們常常采用巖石、煤塊等堅硬物作為堵塞器或是加大火藥的用量，由此可能導(dǎo)致嚴(yán)重的后果，如圍巖損失超出預(yù)期，經(jīng)濟(jì)成本增加，斷面成形不達(dá)標(biāo)等[5,6]，本專利針對現(xiàn)有堵塞器存在堵塞效果差，堵塞工藝復(fù)雜，堵塞成本高，而設(shè)計此堵塞器。

1 堵塞器結(jié)構(gòu)設(shè)計

本結(jié)構(gòu)采用的技術(shù)方案：一種多級式雙開口脹裂可預(yù)緊堵塞器[7]，其特征為雙開口預(yù)緊脹筒1，分級推進(jìn)桿2，手動自鎖預(yù)緊桿3三部分，圖1為雙開口預(yù)緊脹筒示意圖；下頁圖2為分級推進(jìn)桿示意圖；下頁圖3為手動自鎖預(yù)緊桿示意圖；下頁圖4為實用新型結(jié)構(gòu)示意圖。

結(jié)合圖1對本實用新型的具體實施方式作進(jìn)一步說明。

所述的雙開口預(yù)緊脹筒外壁設(shè)置倒刺、內(nèi)設(shè)通孔，通孔內(nèi)壁由一個階梯錐孔和一個直錐孔組成，兩錐孔的小頭端相接；所述的階梯錐孔自外而內(nèi)包括凸起的滑道導(dǎo)向塊以及由若干脹緊斜道和緩沖道連接而成的徑向尺寸逐漸減小的結(jié)構(gòu)部分；所述的若干脹緊斜道和緩沖道連接而成的徑向尺寸逐漸減小的結(jié)構(gòu)部分包括依次連接的第一級脹緊斜道、第一級緩沖道、第二級脹緊斜道、第二級緩沖道、第三級脹緊斜道以及第三級緩沖道，所述直錐孔的小頭端與第三級緩沖道相交，直錐孔之內(nèi)臨近其大頭端設(shè)置有預(yù)緊推桿卡扣。倒刺外徑大于炮孔壁的內(nèi)徑，與水平夾角為45°，直接與炮孔壁結(jié)合，在裝入過程中也能夠起到一定程度的預(yù)緊，降低堵塞器整體沖出的可能。所述的雙開口預(yù)緊脹筒外壁末端設(shè)置有相對外壁凸起的外空受力座，外空受力座上有預(yù)留錘擊凸臺。

圖1 雙開口預(yù)緊脹筒示意圖

圖2包括依次連接且直徑遞減的扣蓋、各分級塞桿以及卡扣緩沖過渡桿，卡扣緩沖過渡桿端部連接卡扣，子彈推桿內(nèi)開設(shè)導(dǎo)線通孔；扣蓋為內(nèi)凹型圓球面，便于應(yīng)力波折射和反射，降低應(yīng)力波對雙開口預(yù)緊脹筒正面的沖擊能量。

圖3包括錐形體的預(yù)緊斜面，預(yù)緊斜面內(nèi)設(shè)雷管導(dǎo)線中間孔，預(yù)緊斜面的大頭端連接外圓柱凸起面，預(yù)緊斜面小頭端設(shè)置子彈推桿卡扣，預(yù)緊斜面上也設(shè)置卡扣。所述的外圓柱凸起面上設(shè)有雷管導(dǎo)線外圓出口與雷管導(dǎo)線中間孔連通。

圖2 分級推進(jìn)桿示意圖

圖2中移動滑道的作用：脹裂塞整體裝入炮眼中，由于炮孔與脹裂塞接合不合適（間隙過大），而要整體更換合適的脹裂塞，以取出方便而設(shè)計。分級推進(jìn)桿作為接受爆炸沖擊能量的結(jié)構(gòu)，雙開口預(yù)緊脹筒為主要的工作裝置，外面的倒刺與炮眼壁緊密結(jié)合在爆炸過程中主要起到堵塞炮眼使得爆炸能量全部用于巖石的受力脹裂過程中，并起到一定的降低粉塵改善工作環(huán)境的作用。

在爆破的準(zhǔn)備前期，需要將雙開口預(yù)緊脹筒與分級推進(jìn)桿組裝到一塊，留下手動自鎖預(yù)緊桿。然后將雙開口預(yù)緊脹筒與分級推進(jìn)桿組裝體塞進(jìn)炮孔中，旋轉(zhuǎn)外空受力座使炮孔壁與雙開口預(yù)緊脹筒接合的更加緊密，從而改善堵塞效果。最后將手動自鎖預(yù)緊桿裝入雙開口預(yù)緊脹筒中，手動自鎖預(yù)緊桿順著雙開口預(yù)緊脹筒的滑道裝入，并通過錘擊手動自鎖預(yù)緊桿使其完全進(jìn)入到雙開口預(yù)緊脹筒中，使得雙開口預(yù)緊脹筒的外開口脹緊并于炮眼壁接合的更加緊密，從而起到預(yù)緊的作用。同時二者間的卡扣扣緊，由于手動自鎖預(yù)緊桿與雙開口預(yù)緊脹筒的接合面角度小于其自鎖角，且有卡扣扣合的作用，保證了在爆炸工程中脹塞整體不會蹦出。

分級推進(jìn)桿在爆炸運(yùn)動的過程中，通過第一級脹緊斜道，使第一級脹緊斜道脹開使其與炮孔壁緊密結(jié)合，接著分級推進(jìn)桿通過第一級緩沖斜道與第二級脹緊斜道，使第一級緩沖斜道與第二級脹緊斜道同時脹裂，使雙開口預(yù)緊脹筒與炮孔壁結(jié)合更緊密，然后分級推進(jìn)桿繼續(xù)推進(jìn),使第二級緩沖斜道，第三級脹緊斜道脹裂和第一級緩沖斜道同時脹裂，最后進(jìn)入第三級緩沖斜道，最終使卡扣擠入子彈推桿卡扣。

本實用新型結(jié)構(gòu)（見圖4）具有如下有益效果：多級式雙開口脹裂可預(yù)緊堵塞器的端口在安裝的過程中，由于在炮眼孔靠外面一段距離處進(jìn)行了錘擊脹緊預(yù)緊（使用錘子將手動自鎖預(yù)緊桿錘入到雙開口預(yù)緊脹筒中形成預(yù)緊）。這樣可以有效地防止堵塞器在爆炸過程中整體沖孔的情況（不必再加一個分級推進(jìn)桿）。

圖4 實用新型結(jié)構(gòu)示意圖

2 結(jié)論

1）雙開口脹裂結(jié)構(gòu)具有可預(yù)緊作用，可增大堵塞結(jié)構(gòu)與炮孔壁的摩擦力。

2）該堵塞結(jié)構(gòu)具有封堵效果好，實用性強(qiáng)的特點，可以為堵塞結(jié)構(gòu)的設(shè)計提供參考。

[1]周志強(qiáng)，易建政，蔡軍鋒，等.炮孔填塞物的作用及其研究進(jìn)展[J].爆破器材，2009，38（5）：29-33.

[2]李顯寅，劉愷德，蒲傳金.炮孔爆破堵塞研究現(xiàn)狀及存在的問題（二）[J].化工礦物與加工，2010（9）：35-36.

[3]趙新濤，黃海龍.影響巖體爆破質(zhì)量的垂直炮孔堵塞長度研究[J].公路交通科技，2010，27（7）：95-98.

[4]新濤，劉東燕，程貴海，等.爆生氣體作用機(jī)理及巖體裂紋擴(kuò)展分析[J].重慶大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2011，34（6）：75-80.

[5]張艷軍，雷美榮，寧掌玄.炮孔楔形體堵塞器研究[J].煤炭工程，2015，47（1）：60-65.

[6]張艷軍，雷美榮，寧掌玄.基于淺孔水平爆破效果的堵塞參數(shù)研究[J].中國煤炭，2016，42（9）：41-45.

[7]張艷軍，雷美榮，?；⒒?，等.多級式雙開口脹裂可預(yù)緊堵塞器：zl2015210852205[P]，2016-08-17.

（編輯：苗運(yùn)平）

A Preloaded Block Structure

ZHANG Yanjun
（Building and Surveying and M apping Engineering College,Datong University,Datong Shanxi037003）

A preloaded block structure is a key component in technical field of engineering blasting hole blockage. This paper analyzes preloaded self-locked function,providing guidance for blocking structure design.

block,burst,preloaded

TN929

A

1672-1152（2017）02-0031-02

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2017.02.12

2016-12-15

山西省科學(xué)技術(shù)發(fā)展計劃（工業(yè)）項目（20140321003-05），山西大同大學(xué)校級科研項目（2016k11）

張艷軍（1982—），男，漢族，山西朔州人，碩士研究生，講師，主要從事工程力學(xué)，工程爆破方面的教學(xué)研究工作。