一种隧道爆破施工用爆破管固定装置及方法

技术领域

本发明属于爆破装置技术领域，尤其涉及一种隧道爆破施工用爆破管固定装置及方法。

背景技术

在山体开挖隧道的过程中，通常需要采取爆破作业的方式，传统的爆破工程普遍是将炸药和水袋放置在炮孔中，通过炮棍将炸药缓慢捣实，往往过程中容易对水袋和炸药造成损坏，因此需要使用固定装置，然而其仍存在一定的使用缺陷，如在专利号为CN113008092B的一种隧道掘进用自降尘节材聚能管稳定装药组装装置中，通过两个半管扣合，利用半管上设置的聚能槽对爆炸射能产生导向作用，提高爆破效率，但是由于其水袋分别设置在爆破管的前后端，在安装水袋和爆破管时，对于水袋产生水楔效果的方向不能有效控制，从而导致其不能实现精准控制能量释放方向的效果，另外，其爆破管无法实现与炮孔内壁的固定，从而导致对于爆破位置不能灵活调节，因此具有一定的使用缺陷。

发明内容

本发明的目的是提供一种隧道爆破施工用爆破管固定装置及方法，以解决上述问题，能够实现便于灵活固定爆破管，提高施工效率，并能够沿爆破轮廓线实现对爆炸射能方向的控制，提高爆破效果。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：一种隧道爆破施工用爆破管固定装置，包括：

爆破管，所述爆破管侧壁上设置有聚能槽；

套管，包覆在所述爆破管外，所述套管上设置有容纳腔，所述容纳腔与所述聚能槽配合以构成容纳区间，所述容纳区间用于容纳水，所述容纳区间的两端为贯通式结构；

连接组件，包括套设在所述套管外的箍环，所述箍环的两侧分别与两所述爆破管相连，所述箍环上设置有栓塞，所述栓塞被配置为与相邻所述容纳区间可拆卸连接、且将所述容纳区间封堵，所述箍环上设置有固定件，所述固定件的固定端转动配合在所述箍环的外壁、且被配置为与炮孔内壁有选择的滑动接触或相抵，其中，当所述固定端与所述炮孔相抵时，所述爆破管相对于所述炮孔固定。

优选的，所述固定件包括：

一对顶板，所述箍环外壁面相对侧分别开设有凹槽，一对所述顶板分别转动配合在两所述凹槽内；

一对第一转杆，分别穿设在两所述顶板上，且所述第一转杆的两端伸出所述顶板与所述凹槽弹性连接，其中，一对所述顶板分别通过一对所述第一转杆沿相同方向转动伸出所述凹槽、且与所述炮孔内壁滑动接触；

支撑机构，设置在所述箍环上，所述支撑机构的支撑端被配置为与所述顶板滑动接触，且所述支撑端相对于所述顶板沿第一方向滑动，当所述顶板相对于所述支撑端产生有与所述第一方向相反的第二方向作用时，所述顶板通过所述支撑端相对于所述箍环固定。

优选的，所述支撑机构包括：

一对卡板，所述凹槽内开设有嵌槽，一对所述卡板分别转动配合在两所述嵌槽内；

一对第二转杆，分别穿设在两所述卡板上，所述第二转杆的两端伸出所述卡板与所述嵌槽弹性连接，其中，一对所述卡板分别通过一对所述第二转杆沿相同方向转动伸出所述嵌槽，且所述卡板与所述顶板转动方向相反；

若干棘齿，分别固接在一对所述顶板的内壁面，当所述顶板沿所述第一方向转动时，所述卡板与相邻所述棘齿滑动接触，当所述顶板沿第二方向转动时，所述卡板与相邻所述棘齿卡接固定。

优选的，所述固定件还包括：

第一扭簧，绕设在所述第一转杆上，所述第一扭簧的两端分别与所述顶板和所述凹槽内壁面固接；

第二扭簧，绕设在所述第二转杆上，所述第二扭簧的两端分别与所述卡板和所述嵌槽内壁面固接；

一对抵块，分别固接在一对所述顶板的外壁面，所述抵块上固接有若干防滑条，所述抵块被配置为与所述炮孔内壁面接触。

优选的，所述连接组件还包括：

顶环，环设固接在所述箍环内，所述顶板的两侧分别固接有所述栓塞；

聚能漏斗，固接在所述顶环内，所述聚能漏斗的尖端被配置为朝向所述爆破管的爆破起始端，所述聚能漏斗的底圆朝向所述爆破管的爆破终止端。

优选的，所述爆破管包括：

管体，所述管体内用于放置炸药，所述管体的一侧开设有缺口；

聚能板，固接在所述缺口内，所述聚能板靠近所述管体内腔的一侧形成有弧形凸出，所述聚能板的内腔构成所述聚能槽；

其中，所述聚能板的厚度低于所述管体壁厚。

优选的，所述套管套设于所述管体外，所述套管与所述聚能板之间产生有缝隙，所述栓塞用于将所述缝隙的两端封堵。

优选的，所述套管侧壁面对应所述聚能槽一体成型有外壳，所述外壳内腔与所述聚能槽连通以构成所述容纳区间。

一种隧道爆破施工用爆破管固定方法，基于上述所述的隧道爆破施工用爆破管固定装置，包括以下步骤：

沿隧道轮廓线开设炮孔；

将炸药放入爆破管，并向容纳区间内注水后通过栓塞封堵；

将爆破管放入炮孔，过程中沿与顶板转动方向相同的方向旋转爆破管；

在爆破管位于起爆位置后，沿与顶板转动方向相反的方向转动爆破管待顶板与炮孔内壁面抵紧后停止；

继续沿与顶板转动方向相同的方向旋转爆破管致使容纳腔朝向爆破区域；

利用导爆线引爆炸药完成爆破作业。

优选的，在开设炮孔时，根据需要通过箍环和栓塞增设爆破管，并且炮孔内径小于箍环直径与一对卡板相对于嵌槽的最大伸出长度之和。

与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：

本发明通过在爆破管上设置聚能槽，用以将爆破产生的射能进行导向，从而实现准确控制爆破方向，并在爆破管包覆套管，将套管上设置的容纳腔对应朝向聚能槽，将容纳腔与聚能槽配合构成容纳区间，在容纳区间内容纳水，使得爆破射能作用在水上，利用水的不可压缩性，实现对爆破岩体的水楔作用，增强爆破效果，并且相较于传统布置爆破管的过程，能够避免对炸药和水袋产生损坏的风险，提高爆破效果，另外，本技术方案在爆破管的两端设置有箍环，箍环上设置的栓塞不仅用于封堵容纳区间避免水外漏，同时也可用于增设爆破管，根据不同的爆破需求提供适用的爆破射能，而且箍环上设置的固定件可与炮孔内壁滑动接触或相抵，在固定件与炮孔滑动接触时能够灵活调节爆破管的位置，而在固定件与炮孔相抵时，整体爆破管能够在爆破位置固定，从而有效的实现了便于安放爆破管加快施工效率的目的。

附图说明

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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图：

图1为箍环与套管的连接关系图；

图2为管体与套管的连接关系图；

图3为聚能漏斗与箍环的连接关系图；

图4为卡板固定顶板状态时的结构示意图；

图5为第一转杆与第二转杆的位置关系图；

其中，1、套管；2、管体；3、聚能槽；4、聚能板；5、箍环；6、栓塞；7、顶板；8、第一转杆；9、卡板；10、第二转杆；11、第一扭簧；12、第二扭簧；13、棘齿；14、抵块；15、顶环；16、聚能漏斗；17、外壳；18、防滑条。

具体实施方式

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。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例：参照图1-图5，一种隧道爆破施工用爆破管固定装置，包括：

爆破管，爆破管侧壁上设置有聚能槽3；

套管1，包覆在爆破管外，套管1上设置有容纳腔，容纳腔与聚能槽3配合以构成容纳区间，容纳区间用于容纳水，容纳区间的两端为贯通式结构；

连接组件，包括套设在套管1外的箍环5，箍环5的两侧分别与两爆破管相连，箍环5上设置有栓塞6，栓塞6被配置为与相邻容纳区间可拆卸连接、且将容纳区间封堵，箍环5上设置有固定件，固定件的固定端转动配合在箍环5的外壁、且被配置为与炮孔内壁有选择的滑动接触或相抵，其中，当固定端与炮孔相抵时，爆破管相对于炮孔固定。

本发明通过在爆破管上设置聚能槽3，用以将爆破产生的射能进行导向，从而实现准确控制爆破方向，并在爆破管包覆套管1，将套管1上设置的容纳腔对应朝向聚能槽3，将容纳腔与聚能槽3配合构成容纳区间，在容纳区间内容纳水，使得爆破射能作用在水上，利用水的不可压缩性，实现对爆破岩体的水楔作用，增强爆破效果，并且相较于传统布置爆破管的过程，能够避免对炸药和水袋产生损坏的风险，提高爆破效果，另外，本技术方案在爆破管的两端设置有箍环5，箍环5上设置的栓塞6不仅用于封堵容纳区间避免水外漏，同时也可用于增设爆破管，根据不同的爆破需求提供适用的爆破射能，而且箍环5上设置的固定件可与炮孔内壁滑动接触或相抵，在固定件与炮孔滑动接触时能够灵活调节爆破管的位置，而在固定件与炮孔相抵时，整体爆破管能够在爆破位置固定，从而有效的实现了便于安放爆破管加快施工效率的目的。

进一步的，固定件包括：

一对顶板7，箍环5外壁面相对侧分别开设有凹槽，一对顶板7分别转动配合在两凹槽内；

一对第一转杆8，分别穿设在两顶板7上，且第一转杆8的两端伸出顶板7与凹槽弹性连接，其中，一对顶板7分别通过一对第一转杆8沿相同方向转动伸出凹槽、且与炮孔内壁滑动接触；

支撑机构，设置在箍环5上，支撑机构的支撑端被配置为与顶板7滑动接触，且支撑端相对于顶板7沿第一方向滑动，当顶板7相对于支撑端产生有与第一方向相反的第二方向作用时，顶板7通过支撑端相对于箍环5固定。

通过在箍环5上开设凹槽，将一对顶板7通过第一转杆8转动配合在箍环5上，并在顶板7沿第一方向转动伸出凹槽时，支撑机构的支撑端与顶板7滑动接触，在第一转杆8与凹槽弹性连接下，使得顶板7保持与炮孔内壁滑动接触，便于人员放置爆破管，而爆破管移动至合适位置后，只需反向转动爆破管使炮孔内壁相对于顶板7产生与第一方向相反的第二方向作用，利用支撑端与顶板7固定，使顶板7与炮孔内壁面固定保障整体爆破管的连接稳定性。

进一步的，支撑机构包括：

一对卡板9，凹槽内开设有嵌槽，一对卡板9分别转动配合在两嵌槽内；

一对第二转杆10，分别穿设在两卡板9上，第二转杆10的两端伸出卡板9与嵌槽弹性连接，其中，一对卡板9分别通过一对第二转杆10沿相同方向转动伸出嵌槽，且卡板9与顶板7转动方向相反；

若干棘齿13，分别固接在一对顶板7的内壁面，当顶板7沿第一方向转动时，卡板9与相邻棘齿13滑动接触，当顶板7沿第二方向转动时，卡板9与相邻棘齿13卡接固定。

参照图5，通过在顶板7内壁面固接若干棘齿13，利用卡板9与棘齿13啮合，在顶板7沿第一方向转动时，卡板9与棘齿13滑动接触，保障顶板7与炮孔内壁的接触效果，当反转爆破管时，顶板7与炮孔内壁的岩体相互作用，此时卡板9与棘齿13卡接，从而将顶板7相对固定，进而通过一对顶板7实现对箍环5的固定，通过一个爆破管上设置有至少两个箍环5即四个顶板7，充分保障了爆破管与炮孔的固定效果，并当需要再次调节爆破管的位置时，只需沿第一方向转动使顶板7与卡板9之间产生卸力，此时顶板7与炮孔岩体之间的接触作用力降低，即可再次移动爆破管，实现灵活调节爆破管与炮孔之间的移动和固定。

进一步的，固定件还包括：

第一扭簧11，绕设在第一转杆8上，第一扭簧11的两端分别与顶板7和凹槽内壁面固接；

第二扭簧12，绕设在第二转杆10上，第二扭簧12的两端分别与卡板9和嵌槽内壁面固接；

一对抵块14，分别固接在一对顶板7的外壁面，抵块14上固接有若干防滑条18，抵块14被配置为与炮孔内壁面接触。

参照图4，通过在第一转杆8和第二转杆10上分别绕设第一扭簧11和第二扭簧12，利用弹性作用使顶板7保持沿第一方向的转动趋势，而同时使卡板9保持与第一方向转向相反的第二方向转动趋势，通过顶板7外壁面固接抵块14增加与炮孔内壁的摩擦作用，并且抵块14相对于顶板7产生有与棘齿13方向相反的齿凸结构，在转动爆破管使顶板7沿第二方向转动时，能够保障顶板7与炮孔内壁之间的抵紧固定效果，保障对整体爆破管的固定。

进一步的，连接组件还包括：

顶环15，环设固接在箍环5内，顶环15的两侧分别固接有栓塞6；

聚能漏斗16，固接在顶环15内，聚能漏斗16的尖端被配置为朝向爆破管的爆破起始端，聚能漏斗16的底圆朝向爆破管的爆破终止端。

参照图3，利用顶环15提高箍环5的结构强度，并可将相邻爆破管之间除聚能漏斗16的其余区域封堵，保障聚能漏斗16的射能导向性，在爆破起始端起爆后，爆炸产生的引爆作用能够准确有效的通过聚能漏斗16朝向爆破终止端即下一段爆破管内，从而提高爆破效率。

进一步的，爆破管包括：

管体2，管体2内用于放置炸药，管体2的一侧开设有缺口；

聚能板4，固接在缺口内，聚能板4靠近管体2内腔的一侧形成有弧形凸出，聚能板4的内腔构成聚能槽3；

其中，聚能板4的厚度低于管体2壁厚。

在管体2上开设缺口，利用聚能板4封堵缺口，可以理解的，管体2上的缺口以及聚能板4可相对布置有两个，用以增加射能导向位置，通过使凸出部分朝向管体2，从而对爆破发生的射能进行精准导向，实现沿设定的爆破轮廓线，进行爆破作业。

进一步的，套管1套设于管体2外，套管1与聚能板4之间产生有缝隙，栓塞6用于将缝隙的两端封堵。

通过栓塞6将缝隙封堵，不仅避免水漏出，保障了爆破作用至容纳区间后产生水楔作用的强度，并且可通过箍环5两侧固接的栓塞6实现爆破管相互之间的连接固定，便于增设爆破管。

进一步的，套管1侧壁面对应聚能槽3一体成型有外壳17，外壳17内腔与聚能槽3连通以构成容纳区间。

将爆破管、箍环5、顶板7、卡板9以及套管1采用一体冲压成型的PVC、PE材质中的一种，降低整体爆破施工成本，提高固定装置的适用性。

一种隧道爆破施工用爆破管固定方法，基于上述的隧道爆破施工用爆破管固定装置，包括以下步骤：

沿隧道轮廓线开设炮孔；

将炸药放入爆破管，并向容纳区间内注水后通过栓塞6封堵；

将爆破管放入炮孔，过程中沿与顶板7转动方向相同的方向旋转爆破管；

在爆破管位于起爆位置后，沿与顶板7转动方向相反的方向转动爆破管待顶板7与炮孔内壁面抵紧后停止；

继续沿与顶板7转动方向相同的方向旋转爆破管致使容纳腔朝向爆破区域；

利用导爆线引爆炸药完成爆破作业。

进一步的，在开设炮孔时，根据需要通过箍环5和栓塞6增设爆破管，并且炮孔内径小于箍环5直径与一对卡板9相对于嵌槽的最大伸出长度之和。

本专利通过在隧道层处开设炮孔，深处大致在四到五米左右，并且炮孔内径小于箍环5直径与一对卡板9相对于嵌槽的最大伸出长度之和，用以保障通过卡板9支撑顶板7与炮孔固定的效果，根据爆破需求将爆破管的两端套设箍环5，通过栓塞6将多个爆破管连接固定，并在固定前预先向爆破管内放入炸药，在容纳区间注入水，通过人工或者夹杆等常见的夹固结构沿爆破终止端至起始端的方向将爆破管放入，过程中如遇到卡顿通过沿顶板7转动方向旋转整体爆破管即可调节顶板7与炮孔之间的接触作用，从而保障爆破管顺利放入炮孔内的爆破位置，通过反向转动爆破管使顶板7与炮孔内壁抵接紧密，将爆破管固定，并且在固定过程中，工作人员可通过反复转动爆破管调节容纳腔位置，使爆破管固定时容纳腔对应朝向爆破区域，(通过调节沿第一方向转动爆破管的角度值，使得容纳腔在沿第二方向转动一定角度后，能够对应爆破区域的同时将顶板7与炮孔内壁抵紧固定)，从而完成爆破管的固定，通过炸药上连接的导爆线引爆炸药即可，可以理解的，爆破管固定后在炮孔沿口处封堵有炮泥。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，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。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。