一种水下爆破用药仓安装辅助设备以及安装方法

技术领域

本发明涉及爆破工程领域，具体涉及一种水下爆破用药仓安装辅助设备以及安装方法。

背景技术

水下爆破指在水中、水底或临时介质中进行的爆破作业，水下爆破常用的方法有裸露爆破法、钻孔爆破法以及洞室爆破法等，水下爆破原理就是利用乳化炸药爆炸时产生的爆轰现象，主要由其中的冲击波能和高能量密度气体所产生的剧烈破坏作用将结构破坏。

爆破工程的主要材料是炸药，而水下爆破会受到水深、流速、泥沙类型、潮汐、风浪等影响，此外，传统水下爆破装炸药的时候因为水有浮力，大部分的炸药基于自身的材料以及必须保持干燥所以容易上浮，一般会通过将炸药与重物之间固定，然后再将该装置放置在水中，这就需要设计一个用于炸药安装装置设备；此外，现有技术的爆破过程中，水下的钻孔定位、打设均相对困难；此外，现有技术中有些爆破方法，采用水下钻机进行钻孔后再安装药仓的方式，水下定位还会受到水流冲击的问题，因此，一般采用的都是，钻孔后马上埋设药仓，而水下装药工况复杂容易出现意外药仓偏离设定位置，基于工况难以及时发现，或基于安装复杂导致药仓和起爆装置在水下放置调整时间较长，从而使得药仓和起爆装置受到损伤，均会影响爆破效果，使得最终爆破结果不理想达不到预定的需求，针对上述情况，我们提出水下爆破装药辅助装置。

发明内容

有鉴于现有技术，本发明的目的在于提供一种水下爆破用药仓安装辅助设备与安装方法，该设备通过在钻孔后，将前端定位器留在孔底进行定位，通过连索确保药仓精准安装，保障爆破预计效果。

为了实现以上目的，本发明采用的技术方案为：一种水下爆破用药仓安装辅助设备，包括投船以及安装设备，所述安装设备包括用于凿出的开爆孔的水下垂直钻机、药仓以及用于安装药仓并将药仓固定安装在开爆孔内的放药器；

所述放药器上还包括末端膨胀部、孔底定位器以及连接药仓与孔底定位器的连索,所述孔底定位器呈环套状，圆周外侧面设置有柔性膨胀套，所述柔性膨胀套用于抵接开爆孔内壁形成轴向摩擦力固定孔底定位器；

所述水下垂直钻机包括带有电源的钻机本体，所述钻机本体连接有钻杆，所述钻杆上设置电磁组件吸附在孔底定位器上，所述孔底定位器上还设置有钻头组件，所述钻头组件末端连接设置有脱离器上，所述脱离器与钻杆周向固定设置；

所述钻杆的中部还设置有过绳腔，所述脱离器的上设置有用于连索的绳环，所述连索穿过绳环连接水面漂浮装置或投船上设置。

作为上述方案的进一步设置，所述放药器相对药仓的前端还设置有连接节，所述连索一端就固定在连接节上，且所述连接节内设置有用于切断连索的电磁破坏结构。

作为上述方案的进一步设置，所述连接节内还设置有磁力触发组件，所述磁力触发组件包括动触头以及带有弹簧的静触头，所述动触头上设置有永磁铁，所述脱离器上设置有与永磁铁磁极相斥的永磁石，所述动触头受到斥力驱动移动接触静触头触发电路导通。

作为上述方案的进一步设置，所述钻机本体上还设置有第二电磁铁，所述孔底定位器包括上环以及下环，所述第二电磁铁吸附上环设置，所述下环设置有限位套用于周向固定上环与钻机本体。

作为上述方案的进一步设置，所述末端膨胀部包括电磁破孔器、扩展定位结构以及膨胀剂包，所述电磁破孔器用于破坏末端膨胀部外包，引入水液进入膨胀剂包内，膨胀剂包膨胀驱动扩展定位结构摆动支撑开爆孔内壁。

本发明还包括一种水下爆破用药仓安装辅助设备的安装方法，包括以下步骤：S1、预先计算药仓埋设的位置、坐标、地点；

S2、将投船移动到预定位置，将连索穿过脱离器上的绳环穿入过绳腔，将孔底定位器与水下垂直钻机进行连接；

S3、水下垂直钻机上设置的定位功能，将水下垂直钻机移至指定地点并垂直释放，通过移动水面投船或借助工具或人工水下干预的方式，确保水下垂直钻机准确的对准指定位置进行开凿开爆孔；

S4、待开爆孔达到预定的深度，控制水下垂直钻机停止工作，随后启动钻机本体相对钻杆下行，此时，钻杆保持固定钻机本体下行，会带动孔底定位器的上环靠近下环，此过程会对两者间的柔性膨胀套产生挤压压力，基于内环设置有限位套，因此，柔性膨胀套会向外侧膨胀，从而形成固定；

S5、在上环下行无法移动后，断开第二电磁铁磁力吸附，随后钻机本体上行复位，此时，钻机本体与孔底定位器相互间解除联动，随后位于钻杆内的电磁组件断开电源失去磁力，并向上活动缓慢抽出开爆孔，虽然此时脱离器带有一定的磁力，但基于柔性膨胀套的限位孔底定位器保持不动；

S6、此时，孔底定位器上伸出环状连索连接在水面的投船，当需要进行多孔同时爆破时，可设置水面装置进行定位，投船移动进行下一个开爆孔的加工；

S7、当需要进行药仓安装时，需要利用投船找到对应开爆孔的连索，并将连索的一端固定在放药器的连接节上，随后将放药器放入水下，通过收卷机构对连索的另一端进行收卷，基于连索穿过孔底定位器因此，会导引放药器进入开爆孔并正对孔底定位器进行放药；

S8、当放药器进入开爆孔并与孔底定位器接触后，首先，连接节会插入限位套，此时连索收到尽头，连接节的前端会与脱离器相抵，基于脱离器上的永磁铁磁力相斥动触头接触静触头，从而触发了电路导通；

S9、连接节上的动触头和静触头接触到通过电路后，末端膨胀部内的电磁破孔器的电磁线圈得电磁力驱动刺针刺破末端膨胀部外包，从而使得海水进入膨胀剂包内，膨胀剂包膨胀驱动扩展定位结构摆动支撑开爆孔内壁；

S10、同时，电磁破坏结构的电磁线圈延时后得电并驱动破坏刀移动，所上述破坏刀正对连索，在受到电磁驱动后相对连索伸出切断连索，从而使得连索断开与放药器的连接，药仓稳定的安装在指定位置，随后通过远程遥控药仓内的起爆装置即可进行实施爆破。

有益效果：本发明的水下爆破药仓安装辅助设备以及安装方法，通过设置孔底定位器从而确保钻孔位置的固定，并在进行多孔作业时，可确保在全部孔钻好后再进行药仓的安装，从而避免药仓预埋导致再水下破损问题，此外，本发明实施例的安装辅助设备，能够在钻孔完成后，便于作业人员在水面进行药仓的安装，水底定位器和连索可以减少水下安装时，作业环境不良导致安装不便的问题。

附图说明

图1为本发明的安装辅助设备结构示意图。

图2为本发明的水下垂直钻机示意图。

图3为本发明图2中局部放大图。

图4为本发明的药仓安装示意图。

图5为本发明图4中的局部放大图。

图6为本发明磁力触发组件以及电磁破坏结构结构示意图。

附图标记：2、水下垂直钻机；21、钻机本体；211、第二电磁铁；22、钻杆；23、电磁组件；24、钻头组件；25、脱离器；26、过绳腔；27、绳环；3、放药器；31、连接节；32、电磁破坏结构；33、磁力触发组件；331、动触头；332、静触头；333、弹簧；4、药仓；5、开爆孔；60、末端膨胀部；601、电磁破孔器；602、扩展定位结构；603、膨胀剂包；61、连索；62、孔底定位器；621、上环；622、下环；623、限位套；64、柔性膨胀套；9、投船。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在相互不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1-6所示的一种水下爆破用药仓安装辅助设备，包括投船9以及安装设备，所述安装设备包括用于凿出的开爆孔5的水下垂直钻机2、药仓4以及用于安装药仓4并将药仓4固定安装在开爆孔5内的放药器3；

如上述的水下垂直钻机2可采用人工水下钻孔或现有技术的带有水平和定位设计的水下作业机器人进行；

所述放药器3上还包括末端膨胀部60、孔底定位器62以及连接药仓4与孔底定位器62的连索61,所述孔底定位器62呈环套状，圆周外侧面设置有柔性膨胀套64，所述柔性膨胀套64用于抵接开爆孔5内壁形成轴向摩擦力固定孔底定位器62；

如上述的结构设置，本实施例的末端膨胀部60用于将药仓4限位在开爆孔5内，用于限位其向上浮起脱离开爆孔5，末端膨胀部60由所述孔底定位器62与放药器3前端的连接节31触发启动膨胀，而孔底定位器62还用于限位药仓4向下的位置限位，通过两者将药仓4固定在预计的深度和位置。

所述水下垂直钻机2包括带有电源的钻机本体21，所述钻机本体21连接有钻杆22，所述钻杆22上设置电磁组件23吸附在孔底定位器62上，所述孔底定位器62上还设置有钻头组件24，所述钻头组件24末端连接设置有脱离器25上，所述脱离器25与钻杆22周向固定设置,所述钻杆22的中部还设置有过绳腔26，所述脱离器25的上设置有用于连索61的绳环27，所述连索61穿过绳环27连接水面漂浮装置或投船9上设置；

如上述的设置，本实施例的水下垂直钻机2包括带有电源的钻机本体21，在钻机本体21上连接有钻杆22，此外如图1-2所示的水下垂直钻机2带有一个安装支架，在使用时，参考现有技术的水下垂直钻机2相对安装支架活动，且钻杆22也可相对钻机本体21进一步伸出，在开爆孔5到达预计位置时，钻机本体21不再旋转，钻杆22保持不懂，而钻机本体21相对钻杆22、开爆孔5向下活动，此时，孔底定位器62的下环622与限位套623顶在孔底，上环621受到钻机本体21的压力套设在限位套623外活动，并挤压柔性膨胀套64使其膨胀固定在孔底，随后，电磁组件23断电解除上环621和钻机本体21的磁吸连接，水下垂直钻机2的钻机本体21、钻杆22被拉起，此时，孔底定位器62基于柔性膨胀套64的限位留在孔底，而脱离器25上设置的绳环27绕设有连索61，此时的连索61呈环状两端均穿过钻杆22的过绳腔26连接在水面处，可以连接在投船9上直接用于放药器3或可临时连接在水面漂浮装置上，用于后续的安装药仓用。

作为上述方案的进一步设置，所述放药器3相对药仓4的前端还设置有连接节31，所述连索61一端就固定在连接节31上，且所述连接节31内设置有用于切断连索61的电磁破坏结构32，本实施例的电磁破坏结构32如图6所示的，在触发电磁结构后，驱动电磁破坏结构32的切刀基于磁力伸出切断连索61，用于解除连接节31与连索61的连接固定。

作为上述方案的进一步设置，所述连接节31内还设置有磁力触发组件33，所述磁力触发组件33包括动触头331以及带有弹簧333的静触头332，所述动触头331上设置有永磁铁，所述脱离器25上设置有与永磁铁磁极相斥的永磁石，所述动触头331受到斥力驱动移动接触静触头332触发电路导通。

如上述的结构设置，本实施例的连接节31前端设置磁力触发组件33，在连接节31靠近脱离器25时，脱离器25前端的永磁石基于磁力排开永磁铁，永磁铁带着动触头331靠近静触头332并完成电路导通，该电路导通后先触发末端膨胀部60，后触发电磁破坏结构32切断连索61，从而通过在放药器3和药仓4上设置的孔内抽离，连索61收回投船9。

作为上述方案的进一步设置，所述钻机本体21上还设置有第二电磁铁211，所述孔底定位器62包括上环621以及下环622，所述第二电磁铁211吸附上环621设置，所述下环622设置有限位套623用于周向固定上环621与钻机本体21。

作为上述方案的进一步设置，所述末端膨胀部60包括电磁破孔器601、扩展定位结构602以及膨胀剂包603，所述电磁破孔器601用于破坏末端膨胀部60外包，引入水液进入膨胀剂包603内，膨胀剂包603膨胀驱动扩展定位结构602摆动支撑开爆孔5内壁。

如上述结构设置的，末端膨胀部60在磁力触发组件33导通电路后，其内部的电磁破孔器601电路导通产生磁力，电磁破孔器601如图4的伸出扎破末端膨胀部60外包，水液流入膨胀剂包603，位于扩展定位结构602之间的膨胀剂包603接触水液膨胀，推开扩展定位结构602使其摆动扎入开爆孔5内壁，完成固定限位。

进一步的本发明还包括一种水下爆破用药仓安装辅助设备的安装方法，包括以下步骤：

S1、预先计算药仓4埋设的位置、坐标、地点；

S2、将投船9移动到预定位置，将连索61穿过脱离器25上的绳环27穿入过绳腔26，将孔底定位器62与水下垂直钻机2进行连接；

S3、进一步的基于水下垂直钻机2上设置的定位功能，将水下垂直钻机2移至指定地点并垂直释放，通过移动水面投船9或借助工具或人工水下干预的方式，确保水下垂直钻机2准确的对准指定位置进行开凿开爆孔5；

S4、待开爆孔5达到预定的深度，控制水下垂直钻机2停止工作，钻杆22不再旋转向下活动，随后启动钻机本体21相对钻杆22下行，此时，钻杆22保持固定，钻机本体21下行，从而带动孔底定位器62的上环621靠近下环622移动，此过程对两者间的柔性膨胀套64产生挤压压力，基于内环设置有限位套623，因此，柔性膨胀套64会向外侧膨胀，从而形成固定；

S5、在上环621下行无法移动后，断开第二电磁铁211磁力吸附，随后钻机本体21上行复位，此时，钻机本体21与孔底定位器62相互间解除联动，随后位于钻杆22内的电磁组件23断开电源失去磁力，并向上活动缓慢抽出开爆孔5，虽然此时脱离器25带有一定的磁力，但基于柔性膨胀套64的限位孔底定位器62保持不动；S6、此时，孔底定位器62上伸出环状连索61连接在水面的投船9，当需要进行多孔同时爆破时，可设置水面装置进行定位，投船9移动进行下一个开爆孔5的加工；

S7、当需要进行药仓4安装时，需要利用投船9找到对应开爆孔5的连索61，并将连索61的一端固定在放药器3的连接节31上，随后将放药器3放入水下，通过收卷机构对连索61的另一端进行收卷，基于连索61穿过孔底定位器62因此，会导引放药器3进入开爆孔5并正对孔底定位器62进行放药；

S8、当放药器3进入开爆孔5并与孔底定位器62接触后，首先，连接节31会插入限位套623，此时连索61收到尽头，连接节31的前端会与脱离器25相抵，基于脱离器25上的永磁铁磁力相斥动触头331接触静触头332，从而触发了电路导通；

S9、连接节31上的动触头331和静触头332接触到通过电路后，末端膨胀部60内的电磁破孔器601的电磁线圈得电磁力驱动刺针刺破末端膨胀部60外包，从而使得海水进入膨胀剂包603内，膨胀剂包603膨胀驱动扩展定位结构602摆动支撑开爆孔5内壁；

S10、同时，电磁破坏结构32的电磁线圈延时后得电并驱动破坏刀移动，所上述破坏刀正对连索61，在受到电磁驱动后相对连索61伸出切断连索61，从而使得连索61断开与放药器3的连接，药仓4稳定的安装在指定位置，随后通过远程遥控药仓4内的起爆装置即可进行实施爆破。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。