技术领域
[0001] 本
发明涉及深孔爆破领域，具体地，涉及一种炮孔封堵装置及方法。
背景技术
[0002] 深孔爆破技术经常应用于
煤矿，例如，在煤矿的顶板强制放顶、巷道内的超长深孔的卸压爆破或者隧道内用于应
力释放缓解
应力集中等情况下都会用到深孔爆破。而炮孔封堵效果的好坏是深孔爆破的关键所在，特别是对于超过30米以上的特深孔预裂爆破尤其明显，这是因为超过30米以上的特深孔预裂爆破炮孔内药量比较大，只有对炮孔进行了完好的封堵，才能增加爆生气体的作用时间，从而获得较好的预裂爆破效果。
[0003] 传统的，通常使用炮泥封堵炮孔，但是由于炮泥仅仅是依靠其与炮孔壁的
摩擦力来封堵爆生气体，在爆破过程中，炮泥在高压爆生气体作用下被
压实，然后在爆生气体巨大压力作用下获取
动能，从而向炮孔的孔口方向运动。但是仅仅通过炮泥封堵炮孔的摩擦力不够，炮泥会被爆生气体吹出来，封堵作用时间较短，爆破效果较差。为此，
现有技术中也有采用了通过
水泥
砂浆对炮孔进行封堵，例如在炮孔中灌入
水泥砂浆，当其
凝固后进行爆破操作。然而，由于水泥砂浆的凝固时间不容易掌握，上述封堵方式容易出现水泥砂浆只是表面凝固而内部没有凝固的情况下就进行爆破操作，也没有起到良好的封堵效果，爆破效果不尽如意。
发明内容
[0004] 本发明的目的是提供一种炮孔封堵装置及方法，以克服现有技术中由于未能充分封堵炮孔而造成的爆生气体的作用时间短、爆破效果差问题。
[0005] 为了实现上述目的，本发明提供一种炮孔封堵装置，该炮孔封堵装置包括第一封堵部以及靠近炮孔口且与炮孔的内壁固定的第二封堵部，所述第一封堵部与所述第二封堵部的周向轮廓与所述炮孔的孔径相匹配，所述第一封堵部具有与所述炮孔的轴线成
角度的第一表面，所述第二封堵部具有与所述炮孔的轴线成角度的第二表面，所述第一封堵部和所述第二封堵部彼此通过所述第一表面和第二表面形成面
接触。
[0006] 优选地，所述第一封堵部与所述第二封堵部的对应
位置上均设置有用于穿过
雷管脚线的通孔，所述通孔沿所述炮孔的轴向方向设置。
[0007] 优选地，所述第一封堵部的设置有所述通孔的位置的端面为平面，所述端面的一侧与所述第一封堵部的周壁连接，另一侧与所述第一表面连接，所述端面上设有固定部，所述固定部上固定有用于
定位所述第一封堵部的拉绳。
[0008] 优选地，所述第一表面与所述炮孔的轴线的夹角以及所述第二表面与所述炮孔的轴线的夹角均为18°-30°。
[0009] 优选地，所述第二封堵部与所述炮孔的内壁通过粘结剂固定，所述第二封堵部的一侧设有用于放置所述粘结剂的第一凹槽。
[0010] 优选地，所述第一表面与所述第二表面均为光滑面。
[0011] 优选地，所述第一表面与所述第二表面中的一者沿所述第一表面或第二表面的倾斜方向设置有凹槽，另一者设置有用于与所述凹槽相匹配的轨道。
[0012] 优选地，所述第一封堵部与所述第二封堵部固定。
[0013] 优选地，所述第一封堵部与所述第二封堵部通过
螺栓固定。
[0014] 优选地，该炮孔封堵装置包括设置于所述第一封堵部的与所述第二封堵部相背的一侧并用于密封所述炮孔的内壁与所述第一封堵部的密封部。
[0015] 优选地，所述第一封堵部的与所述第二封堵部相背的一侧的端面为平面，且在该平面上设置有第二凹槽。
[0016] 优选地，所述第二封堵部的背离所述第一封堵部的一侧设有用于方便炮棍将所述炮孔封堵装置推动至所述炮孔内的第三凹槽。
[0017] 优选地，所述第一封堵部与所述第二封堵部的材料均为
混凝土或砂浆材料，或者，所述第一封堵部和/或所述第二封堵部具有金属
外壳，其金属外壳的内部浇注有混凝土或砂浆。
[0018] 本发明还提供一种炮孔封堵方法，所述封堵方法包括以下步骤：
[0019] S1：送入所述第一封堵部和第二封堵部至所述炮孔中的
指定位置并使所述第一封堵部的第一表面与所述第二封堵部的第二表面形成面接触；
[0020] S2：固定所述第二封堵部至所述炮孔的内壁。
[0021] 优选地，所述第一封堵部的设置有所述通孔的位置的端面为平面，所述端面的一侧与所述第一封堵部的周壁连接，另一侧与所述第一表面连接，所述端面上设有固定部，所述固定部上固定有用于定位所述第一封堵部的拉绳；所述封堵方法还包括：在所述步骤S1之前，先在所述固定部上固定所述拉绳，然后拉住所述拉绳将所述第一封堵部和第二封堵部送入所述炮孔中。
[0022] 优选地，所述封堵方法还包括在所述步骤S1之前，将所述第一封堵部和第二封堵部固定。
[0023] 通过上述技术方案，在爆破过程中，第一封堵部由于受到炮孔内爆生气体的压力，从而沿第二表面移动，即第一封堵部和第二封堵部发生相对错动，使得第一封堵部对炮孔的内壁施加
正压力，从而产生较大的摩擦力，该摩擦力减缓了第一封堵部和第二封堵部向炮孔外部移动，从而增加了爆生气体的作用时间，达到了良好的爆破效果。
[0024] 本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
[0025] 附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成
说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
[0026] 图1是本发明的具体实施方式提供的炮孔封堵装置的安装示意图(未示出第二封堵部的第三凹槽)。
[0027] 图2是图1中的炮孔封堵装置受到爆生压力后的结构示意图。
[0028] 图3是图2所示的炮孔封堵装置的受力示意图。
[0029] 图4是图1所示的炮孔封堵装置的第二封堵部的示意图。
[0030] 图5是本发明的另一具体实施方式提供的炮孔封堵装置的第一封堵部的示意图。
[0031] 图6是与图5所示的第一封堵部相对应的第二封堵部的示意图。
[0032] 附图标记说明
[0033] 11：第一封堵部； 12：第二封堵部； 12a：第一凹槽；
[0034] 12b：第三凹槽； 13：通孔； 20：炮孔。
具体实施方式
[0035] 以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0036] 在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指参考附图所示的上、下、左、右；“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外。
[0037] 根据本发明的一个方面，本发明提供一种炮孔封堵装置，该炮孔封堵装置包括第一封堵部11以及靠近炮孔口且与炮孔20的内壁固定的第二封堵部12，第一封堵部11与第二封堵部12的周向轮廓与炮孔20的孔径相匹配，第一封堵部11具有与炮孔20的轴线成角度的第一表面，第二封堵部12具有与炮孔20的轴线成角度的第二表面，第一封堵部11和第二封堵部12彼此通过第一表面和第二表面形成面接触。其中，优选地，第一表面与炮孔20的轴线的夹角以及第二表面与炮孔20的轴线的夹角均为18°-30°，从而有利于爆破时第一封堵部11的受力。
[0038] 在爆破过程中，炮孔底部装药后，先通过炮泥封堵炮孔20，然后将所述炮孔封堵装置送入炮泥与炮孔口之间(如图1所示，炮泥未示出)，当炮孔20中的炸药引爆后会产生大量的爆生气体，第一封堵部11由于受到炮孔内爆生气体的压力，从而沿第二封堵部12的第二表面移动(如图2所示)，也就是说，此时第一封堵部11和第二封堵部12发生相对错动。如图3为爆破过程中第一封堵部11的受力示意图，爆生气体对第一封堵部11施加的压力P可分解为沿第二表面的下滑力P′，该下滑力P′(P′＝PSinθ)使得第一封堵部11沿第二表面移动并挤紧炮孔20的内壁，从而使第一封堵部11对炮孔20的内壁施加正压力N，而第一封堵部11和炮孔20的内壁的摩擦力F＝Nμ＝P′Cosθ＝PSinθCosθ＝0.5PSin(2θ)＝0.5PSin(2θ)μ(其中，μ为
摩擦系数，θ为第一表面或第二表面与炮孔20的轴线的夹角的余角)，由于爆生气体压力P较大，因此第一封堵部11和炮孔20的内壁的摩擦力F也较大，该摩擦力F减缓了第一封堵部11和第二封堵部12向炮孔20外部移动，从而增加了爆生气体的作用时间，达到了良好的爆破效果。
[0039] 如图5和图6所示，为了防止压断雷管脚线，在第一封堵部11与第二封堵部12的对应位置上均设置有用于穿过雷管脚线的通孔13，通孔13沿炮孔20的轴向方向设置。优选地，通孔13的直径为8mm-12mm。另外，第一封堵部11的设置有通孔13的位置的端面为平面，该端面的一侧与第一封堵部11的周壁连接，另一侧与第一表面连接，所述端面上设有固定部(例如，金属环等)，固定部上固定有用于定位第一封堵部11的拉绳。可以理解的是，所述拉绳的长度至少要超过第二封堵部12的长度。需要说明的是，之所以将第一封堵部11的设置有通孔13的位置的端面设置为平面，一方面是为了方便设置固定部，另一方面是为了避免损坏第一封堵部11，例如，如果将第一封堵部11的设置有通孔13的位置的端部设置为尖状，这样容易损坏第一封堵部11。
[0040] 其中，第二封堵部12与炮孔20的内壁可以通过多种方式固定，优选地，第二封堵部12与炮孔20的内壁通过粘结剂固定，第二封堵部12的一侧设有用于放置粘结剂的第一凹槽
12a，该第一凹槽12a的截面(沿垂直于炮孔20轴线的面截取)可以为半圆形。所述粘结剂可以是水泥卷、速凝混凝土剂或
树脂药卷等。
[0041] 为了使第一封堵部11顺利的沿第二表面移动以挤紧炮孔20的内壁，优选地，第一表面与第二表面均为光滑面。当然，为了保证第一封堵部11的运动方向，第一表面与第二表面中的一者沿第一表面或第二表面的倾斜方向设置有凹槽(例如，半圆形凹槽或三角棱形凹槽)，另一者设置有用于与凹槽相匹配的轨道。
[0042] 为了提高爆破效果，可以将第一封堵部11与第二封堵部12固定。例如可以通过
胶带纸或者其他东西将第一封堵部11的第一表面和第二封堵部12的第二表面轻轻地固定，当将第一封堵部11和第二封堵部12一起送入炮孔20内后，突然对第二封堵部12的、背离第一封堵部11的一侧施加力(例如，可以通过下文提到的炮棍对第二封堵部12施力)，从而使第一封堵部11和第二封堵部12相对错动，以使第一封堵部11挤紧炮孔20的内壁。另外，还可以将第一封堵部11与第二封堵部12通过螺栓固定，这样，通过拧紧螺栓从而给第一封堵部11与第二封堵部12增加预紧力(预紧力可以根据侧向产生的第一封堵部11对炮孔20的内壁的摩擦力大于炮孔20的内壁的围岩自身摩擦角所产生的摩擦力来确定)，以预先使第一封堵部11和第二封堵部12相对错动，从而使第一封堵部11挤紧炮孔20的内壁，达到良好的封堵效果。
[0043] 另外，为了进一步提高封堵效果，所述炮孔封堵装置包括设置于第一封堵部11的与第二封堵部12相背的一侧并用于密封炮孔20的内壁与第一封堵部11的密封部，这样可以阻止产生的爆生气体向外泄露。其中，所述密封部可以为松软胶皮等。
[0044] 其中，第一封堵部11的与第二封堵部12相背的一侧的端面为平面，且在该平面上设置有第二凹槽，从而增大第一封堵部11的受力面积。
[0045] 如图4所示，为了方便炮棍将炮孔封堵装置推动至炮孔20内，可以在第二封堵部12的背离第一封堵部11的一侧设置第三凹槽12b，该第三凹槽12b的直径可以为25mm-60mm。
[0046] 另外，优选地，第一封堵部11与第二封堵部12的材料均为混凝土或砂浆材料，或者，第一封堵部11和/或第二封堵部12具有金属外壳，其金属外壳的内部浇注有混凝土或砂浆，而且，为了保证第一封堵部11与第二封堵部12的重量可以将第一封堵部11与第二封堵部12设置为实体。
[0047] 根据本发明的另一个方面，本发明还提供一种炮孔封堵方法，所述封堵方法包括以下步骤：S1：送入第一封堵部11和第二封堵部12至炮孔20中的指定位置并使第一封堵部11的第一表面与第二封堵部12的第二表面形成面接触；S2：固定第二封堵部12至炮孔20的内壁。
[0048] 通过上述方法封堵炮孔20，在爆破过程中，第一封堵部11受到爆破过程中产生的爆生气体的压力的作用，从而沿第二封堵部12的第二表面移动使第一封堵部11和第二封堵部12发生相对错动，爆生气体对第一封堵部11施加的压力P可分解为沿第二表面的下滑力P′，该下滑力P′(P′＝PSinθ)使得第一封堵部11沿第二表面移动并挤紧炮孔20的内壁，从而使第一封堵部11对炮孔20的内壁施加正压力N，而第一封堵部11和炮孔20的内壁的摩擦力F＝Nμ＝P′Cosθ＝PSinθCosθ＝0.5PSin(2θ)＝0.5PSin(2θ)μ(其中，μ为摩擦系数，θ为第一表面或第二表面与炮孔20的轴线的夹角的余角)，由于爆生气体压力P较大，因此第一封堵部11和炮孔20的内壁的摩擦力F也较大，该摩擦力F减缓了第一封堵部向炮孔20外部移动，从而增加了爆生气体的作用时间，达到了良好的爆破效果。
[0049] 其中，为了定位第一封堵部11，换句换说，为了使第一封堵部11的第一表面与第二封堵部12的第二表面保持良好的面接触，所述封堵方法还包括：在所述步骤S1之前，先在固定部上固定拉绳，然后拉住拉绳将第一封堵部11和第二封堵部12送入炮孔20中。当然，为了使第一封堵部11的第一表面与第二封堵部12的第二表面保持良好的面接触，还可以通过以下方法实现，即，所述封堵方法还包括在所述步骤S1之前，将第一封堵部11和第二封堵部12固定。
[0050] 以下将通过具体的
实施例对本发明提供的炮孔封堵方法加以说明，需要说明的是，以下实施例仅仅是为了详细说明本发明，而并非对本发明的限制：
[0051] 实施例1
[0052] 炮孔20为圆孔，其直径为89mm，对应地，第一封堵部11与第二封堵部12为圆柱体形，其直径均为75-80mm，所述炮孔封堵装置高度(这里的“炮孔封堵装置高度”是指当第一封堵部11和第二封堵部12彼此通过第一表面和第二表面形成面接触时，第一封堵部11和第二封堵部12的整体高度)为60mm，第一表面与炮孔20的轴线的夹角以及第二表面与炮孔20的轴线的夹角均为22°，所述通孔13的直径为10mm，当第二封堵部12的第一凹槽12a的截面为半圆形时，其直径为28mm等。
[0053] 当炮孔20向上(这里的“向上”指的是炮孔口的位置低于炮孔底部的位置)倾斜且其轴线与垂直方向的夹角在0-90°之间时，可以通过炮棍轻推第二封堵部12的第三凹槽12b，从而将所述炮孔封堵装置推到指定位置，然后挤实，最后将第二封堵部12固定至炮孔
20的内壁。
[0054] 实施例2
[0055] 炮孔20为圆孔，其直径为89mm，对应地，第一封堵部11与第二封堵部12为圆柱体形，其直径均为75-80mm，所述炮孔封堵装置高度(这里的“炮孔封堵装置高度”是指当第一封堵部11和第二封堵部12彼此通过第一表面和第二表面形成面接触时，第一封堵部11和第二封堵部12的整体高度)为60mm，第一表面与炮孔20的轴线的夹角以及第二表面与炮孔20的轴线的夹角均为18°，所述通孔13的直径为10mm，当第二封堵部12的第一凹槽12a的截面为半圆形时，其直径为28mm等。
[0056] 当炮孔20向下(这里的“向下”指的是炮孔口的位置高于炮孔底部的位置)倾斜时，所述炮孔封堵装置送入炮孔20的方式分为两种情况：1)炮孔20的轴线与垂直方向的夹角大于70°，此时炮棍在所述炮孔封堵装置的自重摩擦力作用下轻推第二封堵部的第三凹槽12b，并将所述炮孔封堵装置推到指定位置，然后挤实，最后将第二封堵部12固定至炮孔20的内壁；2)炮孔20的轴线与垂直方向的夹角小于70°，为防止所述炮孔封堵装置滑落，可以在固定部上固定拉绳以保证第一封堵部11与第二封堵部12接触，当所述炮孔封堵装置被推到指定位置时，可以一边用力拉住拉绳，一边用力推压炮棍，从而挤实炮孔封堵装置，最后将第二封堵部12固定至炮孔20的内壁另外，拉绳的强度优选为所述炮孔封堵装置的重量的
2-3倍。
[0057] 以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
[0058] 另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。
[0059] 此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
