一种隧道炮孔装药装置及方法

技术领域

本发明属于隧道爆破相关技术领域，更具体地，涉及一种隧道炮孔装药装置及方法。

背景技术

随着铁路、公路建设的发展和科技进步，隧道开挖方法得到了迅猛发展。目前比较常用的开挖方法包括钻爆法、盾构法混合掘进法等。由于钻爆法对地质条件适应性强，开挖成本低，因而在各类坚硬岩石隧道、破碎岩石隧道和山岭隧道的施工中得到广泛应用。

现有的隧道钻爆法施工中，针对药卷式炸药通常采用了人工填装，其工作效率低，操作不便，劳动强度大，极大影响了隧道施工的整体效率。专利检索发现，现有技术中已经提出了一些用于隧道钻爆开挖的装药装置。例如，CN201620349573.X提出了一种模拟隧道钻爆法开挖钻炮孔及装药一体化装置，CN201721146546.3提出了一种钻爆法施工装药杆，CN201921677180.1提出了一种隧道工程高压富水段抗水流冲击爆破结构，等等。

然而，进一步的研究表明，上述现有技术仍存在以下的缺陷或不足：首先，此类装置仅采用了简单的管状结构填装爆炸用药卷，然后用塞紧装置进行固定，这不可避免会导致药卷位置无法精确定位于炮孔中；其次，在各类复杂的工况环境下，这些装药操作对工程人员的要求仍然较高，自动化程度不足，操作效率有待进一步提高。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或需求，本发明的目的在于提供一种隧道炮孔装药装置及方法，其中通过对整个装置的构造组成重新进行设计，同时围绕一些关键模块的具体结构和设置方式进行针对性改进，相应能够以更高效率、结构紧凑及便于操控的方式，有效解决隧道炮孔装药所面临的一些技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种隧道炮孔装药装置，其特征在于，该装置包括送药管、外部固定管、药卷抵管、固定构件和定位垫块，其中：

所述送药管呈空心结构，其可滑动地设置在所述外部固定管中，并且该送药管上沿着延伸方向预制有水平开槽，用于连接雷管的导爆索从炮孔底部引出；

所述药卷抵管内嵌安装在所述送药管的后端，用于将已装填至所述送药管前段内部的雷管和炸药等进行抵紧；

所述固定构件经由所述外部固定管上预留的第一固定孔、所述送药管上预制的所述水平开槽以及所述药卷抵管上预留的第二固定孔，将外部固定管和药卷抵管进行固定连接；

所述定位垫块套合安装在所述送药管的后端外部，并且它预设有导向孔用于将雷管的导爆索从炮孔底部引出。

作为进一步改进，所述送药管的截面优选为圆形，其中它的前段呈完整圆形截面，并且从所述固定构件的位置开始至炮孔位置，在该送药管的底部沿着延伸方向预制有所述水平开槽。

作为进一步改进，所述送药管优选由防静电的柔性材质制成，并且其长度优选为3.0m～4.5m，管壁外径优选为38mm～45mm。

作为进一步改进，所述送药管的前端优选设置有保护帽，该保护帽通过销轴与所述送药管相连，用于防止送药管进入炮孔过程中渣土进入。

作为进一步改进，所述外部固定管的截面优选为圆形。

作为进一步改进，所述药卷抵管的截面优选为圆形，并采用实心的防静电柔性材料制成。

作为进一步改进，所述固定构件优选加工有便于自动化机械抓取或人工握持的延伸部分。

作为进一步改进，所述定位垫块优选为圆形截面的橡胶块，并且它被设计为当所述送药管的前段到达预定位置后，此时该定位垫块亦到达炮孔口处，并且该定位垫块挤紧炮孔口。

作为进一步改进，所述炮孔优选加工成45mm～50mm，并且从内到外依次布置有多节炸药、雷管、多节炸药以及孔口封闭水袋或炮泥。

作为进一步改进，上述送药管、外部固定管、药卷抵管、固定构件和定位垫块均优选采用模块化结构设计和制造。

按照本发明的另一方面，还提供了相应的装药方法，其特征在于，该方法包括：

S1：在隧道掌子面围岩处进行打孔，然后清孔；

S2：将炸药、雷管、孔口封闭水带或炮泥、药卷抵管依次预先放置在送药管中，并将导爆索经由送药管上预制的水平开槽引出；

S3：将送药管可滑动地设置在外部固定管内部，然后缓缓送入炮孔；接着通过固定构件，将外部固定管和药卷抵管执行固定连接；

S4：当送药管前段到达预制位置后，套合在送药管后端外部的定位垫块亦到达炮孔口处并挤紧炮孔；此时借助固定构件将送药管从炮孔缓缓退出，则药卷、雷管、孔口封闭水带或炮泥会按照设计要求留置在炮孔中，完成装药。

作为进一步改进，上述包括送药管、外部固定管、药卷抵管、固定构件和定位垫块的送药装置优选可回收重复使用。

作为进一步改进，上述包括送药管、外部固定管、药卷抵管、固定构件和定位垫块的送药装置优选采用自动化设备来执行整体操作。

按照本发明的又一方面，还提供了上述装药装置在山岭隧道之类的复杂工况钻爆法施工中的应用。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下技术优点：

(1)本发明通过对整个装置构造组成重新进行设计，能够一次性将药卷式炸药精准送入及定位到炮孔中，以结构紧凑、便于操控的方式实现整个隧道炮孔装药过程，并且显著提高了操作效率，有效减小了劳动强度；

(2)本发明还通过对一些关键组件如送药管、外部固定管、定位垫块的具体结构尤其是它们的相互设置方式作出了进一步针对性改进，较多的实际测试表明，其能够有效解决炮孔位置精确定位的问题，整个操作更为流畅便利，极大地提高了工作效率；

(3)本发明还进一步为固定构件设置了便于自动化机械抓取或人工握持的延伸部分，相应在完成一次送药操作之后，能够更为便利快捷地回收整个送药装置，有助于提高自动化程度，便于装药装置的回收使用，降低成本，因而尤其适用于山岭隧道之类的复杂工况钻爆法施工应用场合。

附图说明

图1是用于示范性说明本发明的隧道炮孔装药装置的整体结构剖视图；

图2a是按照本发明的一个优选实施例，用于更具体地显示送药管的底部结构示意图；

图2b是按照本发明的一个优选实施例，用于更具体地显示送药管的整体结构示意图；

图3是按照本发明的一个优选实施例，用于更具体地显示外部固定管的整体结构示意图；

图4是按照本发明的一个优选实施例，用于更具体地显示药卷抵管的整体结构示意图；

图5a是按照本发明的一个优选实施例，用于更具体地显示定位垫块的结构俯视图；

图5b是按照本发明的一个优选实施例、用于更具体地显示定位垫块的结构侧视图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：

1-送药管；2-外部固定管；3-药卷抵管；4-固定构件；5-定位垫块；11-水平开槽；12-保护帽；13-销轴；21-第一固定孔；31-第二固定孔；51-导向孔；100-隧道；101-炮孔；200-孔口封闭水袋或炮泥；201-炸药；202-雷管；203-导爆索。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1是用于示范性说明本发明的隧道炮孔装药装置的整体结构剖视图。如图1所示，该装置主要包括送药管1、外部固定管2、药卷抵管3、固定构件4和定位垫块5等组件，下面将逐一进行具体解释说明。

可参看图2a和2b，送药管1呈空心结构，其可滑动地设置在外部固定管2中，并且该送药管1上沿着延伸方向预制有水平开槽11，用于连接雷管202的导爆索203从炮孔底部引出。

更具体地，该送药管1可沿外部固定管2的内部进行滑动，即外部固定管2为送药管1提供滑行轨道。该送药管1的截面优选为圆形，其中它的前段呈完整圆形截面，并且从进入外部固定管2的位置开始至炮孔位置，并可以在其底部沿着延伸方向预制有水平开槽11，由此便于连接雷管202的导爆索203从炮孔101的底部引出。

按照本发明的一个优选实施例，所述送药管1优选由防静电的柔性材质制成，并且其长度优选为3.0m～4.5m，管壁外径优选为38mm～45mm。例如，它的材料优选为PVC材料，具有一定柔性，避免进入炮孔101时产生静电，同时能够适应炮孔101可能存在的一些弯曲情况。

按照本发明的另一优选实施例，所述送药管1的前端优选可设置有保护帽12，该保护帽譬如通过销轴13与所述送药管1相连，用于防止送药管1进入炮孔101过程中渣土进入。

参看图3，外部固定管2的截面优选可为圆形，它的底部预留有第一固定孔21，便于固定构件4通过第一固定孔21、水平开槽11与药卷抵管3进行固定连接，连接方式优选为螺栓连接。

参看图4，药卷抵管3内嵌安装在送药管1的后端，用于将已装填至所述送药管1前段内部的雷管202和炸药201等进行抵紧。更具体地，该药卷抵管3上预留有第二固定孔31，由此将外部固定管2和药卷抵管3进行固定连接。

以此方式，固定构件4经由所述外部固定管2上预留的第一固定孔21、所述送药管1上预制的所述水平开槽11以及所述药卷抵管3上预留的第二固定孔31，容易将外部固定管2和药卷抵管3进行固定连接，同时并不妨碍送药管1在外部固定管2中的自由滑动，相应极大便于后期的送药相关操作。

按照本发明的另一优选实施例，所述药卷抵管3优选为圆形截面，优选为实心PVC管。

参看图5a和5b，定位垫块5套合安装在送药管1的后端外部，并且它预设有导向孔51用于将雷管202的导爆索203从炮孔101底部引出。

更具体地，该定位垫块5譬如呈圆形橡胶块或方形橡胶块的具体形式，并且沿着径向方形加工有譬如呈竖向孔形式的导向孔，由此便于导爆索203的引出，同时当所述送药管1的前段到达预定位置后，此时该定位垫块5亦到达炮孔口处，并且该定位垫块5挤紧炮孔口，由此更好地起到将药卷式炸药精准放置及定位于炮孔的作用。

按照本发明的另一优选实施例，所述炮孔101优选为45mm～50mm，炮孔从内到外一般顺序为两节炸药201、雷管202、若干节炸药201以及孔口封闭水袋或炮泥200。

下面将具体解释说明按照本发明的整体装药方法。

S1：使用人工手持式钻具或液压凿岩台车，在隧道掌子面围岩处进行打孔，然后清孔；

S2：将孔口封闭水带或炮泥、炸药、雷管依次预先放置在送药管1中，并将导爆索203经由送药管上预制的水平开槽11引出；

S3：通过机械装置或人工将送药管1前段到达预制位置后，套合在送药管1后端外部的定位垫块5亦到达炮孔口处并挤紧炮孔；此时可借助于固定构件4上便于自动化机械抓取或人工握持的延伸部分，将送药管1从炮孔缓缓退出，则药卷、雷管202、孔口封闭水带或炮泥200会按照设计要求留置在炮孔101中，完成装药。

综上，按照本发明的隧道炮孔装药装置整体结构紧凑、便于操控，能够显著提高操作效率，装置可回收利用，并有助于提高自动化程度及减小操作人员的劳动强度，因而具备广阔的应用前景。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。