一种隧道超前地质预报炮孔填充堵塞装置及方法与流程

本发明涉及隧道工程，特别是涉及一种隧道超前地质预报炮孔填充堵塞装置及方法。

背景技术：

tsp(tunnelseismicprediction)法，又称隧道地震反射地质预报法，是反射地震波法的一种，以波的传播、反射原理为基础。地震波在指定的震源点，用少量炸药激发产生。地震波在岩石中以球面波形式传播，当遇到岩石物性界面(即波阻抗差异界面，例如断层、破碎带及岩性变化界面等)时，一部分地震信号被反射回来，一部分信号透射进入前方介质，反射的地震信号将被高灵敏度的地震检波器接收。反射信号的传播时间与反射界面的距离成正比，故而能提供一种直接的测量，根据信号返回的时间和方向，通过专用软件处理，即可以得到岩性变化界面的基本位置。

对于tsp来讲，炮孔中放炮效果如何，直接决定到接收信号的频率高低、能量大小，影响最终实验效果，且爆破操作需要提高安全性，防止人员伤亡和财物损耗，为了实现爆破信号的产生和准确度，不允许方向控制，要求炮轰波为球面扩散；因此需要尽量降低炸药与炮孔接触孔隙。

然而在实际操作中，可通过水源来辅助爆破，但水源多数情况下是无法调用的，调用的话，施工工序较为复杂，调用成功后，有的在现场直接使用水管持续充水，造成水源浪费，且爆炸后易损伤水管，现场条件往往无法满足技术要求；有的单纯使用锚固剂封堵，使炸药与孔壁未完全接触造成爆破效果差，从而影响到信号返回的时间和方向，导致测量准确度降低。

因此，需要对炮孔填充堵塞装置及方法进行进一步地研究。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种隧道超前地质预报炮孔填充堵塞装置，该装置通过充水封药水囊和充水封堵水囊的设置，利用水不可压缩性质完全密封炮孔，提高炮孔爆破效果和爆破安全性能，并降低成本提高可操作性。

一种隧道超前地质预报炮孔填充堵塞装置的具体方案如下：

一种隧道超前地质预报炮孔填充堵塞装置，包括：

设于炮孔内的充水封药水囊以防止炮轰波沿炸药与孔壁间隙的大量消散，充水封药水囊内设置炸药及雷管，雷管引线一端部设于炮孔外，在炮孔内充水封药水囊的一侧设有至少一充水封堵水囊，以阻挡炮轰波传出炮孔。

充水封药水囊与所述充水封堵水囊接触并紧贴设置，避免爆轰波通过间隙作用到孔壁进行消散。

为了实现超前地质预报钻孔爆破信号的产生，保证密封效果，炮孔内炸药爆炸之后，爆轰波首先作用于充水封药水囊，充水封药水囊在重力作用下与炮孔壁紧贴，炮轰波即由水囊直接传送波动至岩体，防止爆轰波沿炸药与孔壁间隙大量消散，有效提高炸药能量利用率，提高爆破效果；之后，爆轰波冲击充水封堵水囊。充水封堵水囊，在重力作用下填充炮孔壁，利用水的不可压缩性有效阻挡炮轰波传出。

所述充水封药水囊包括可从外部向内部充水的水袋，水袋的材质为弹性材料，弹性材料可以是橡胶材料，水袋在充水后呈圆柱结构，以与炮孔形状配和，并与炮孔内壁进行有效地贴合。

所述充水封堵水囊包括可从外部向内部充水的水袋，水袋的材质为弹性材料，该水袋与上述水袋的形状与材料一致，能够于炮孔内变形完全封堵炮孔，且弹性材料的厚度在0.01mm～0.1mm以内，以避免影响信号的传输。

所述充水封药水囊的水袋在充水后可与炮孔岩壁接触设置，通过接触甚至是紧密贴合，有助于增强爆炸效果，避免爆轰波的过多消散。

所述充水封堵水囊的水袋在充水后可与炮孔岩壁接触设置。

一般情况下，所述充水封药水囊的外径为炮孔直径的0.70～0.80倍，长度为2～4倍炮孔直径，现场将炸药及雷管安装好后，置于充水封药水囊水袋中，再向水袋内充入水源，并进行封口。

在所述充水封堵水内设置水化后具有设定强度的锚固剂以增强封堵效果。这样的结构设置，形成三层封堵作用，其中充水封堵水囊中的锚固剂水化后形成一定强度，起主要封堵作用；充水封堵水囊中的水填充锚固剂与孔壁之间的间隙，起次要封堵作用；爆轰波冲破充水封堵水囊使水崩散，会形成屏障水幕，产生二次封堵作用。三层封堵相互结合相互作用有效提高炸药的能量利用率，改善爆破效果提高爆破安全性。

所述充水封堵水囊的外径为炮孔直径0.70～0.80倍，长度为1.2～2.5倍所述锚固剂的长度，在现场操作中，在充水封堵水囊的水袋中放入锚固剂，向水袋中充水后，对水袋进行封口。

当所述充水封堵水囊设有多个时，充水封堵水囊形成水囊阻隔带，相邻的充水封堵水囊接触设置，为了保证效果，相邻的充水封堵水囊最好是紧靠设置；

进一步地，所述水囊阻隔带的长度为20cm～40cm。

为了克服现有技术中能量利用率低的问题，本发明还提供了一种隧道超前地质预报炮孔填充堵塞方法，具体步骤如下：

1)将炸药及雷管置于充水封药水囊中，并将充水封药水囊置于炮孔内部，将雷管的引线保留在炮孔外；

2)在充水封堵水囊中设置锚固剂；

3)在炮孔内充水封药水囊的一侧设置至少一个充水封堵水囊以封堵炮孔。

该方法中，克服了现场操作难度大、无法调用水管持续对炮孔充水填充的困难，可有效避免爆轰波能量的消散，提高了爆破的效果。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)本发明装置克服现场操作难度大、无法调用水管持续对炮孔充水填充的困难，克服了仅使用锚固剂封堵炮孔、使炸药与孔壁无法紧密接触进而爆轰波沿间隙消散、能量利用率降低的缺点，有效提高了爆破效果和爆破安全性，提高可操作性并降低成本，有效保证了爆破信号的产生和准确性。

2)本发明装置中通过充水封药水囊使炸药与孔壁紧贴，防止能量从间隙大量消散，提高炸药的能量利用率，改善爆破效果。

3)本发明装置中通过多个充水封堵水囊形成的水囊阻隔带有效阻止炮轰波沿钻孔消散，降低能量消散，提高炸药能量利用率，提高爆破安全性。

4)本发明装置结构设置简单，无需复杂的施工工序，可降低材料使用量和物资消耗，易操作提高效率。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1是现有使用锚固剂封堵示意图。

图2是本tsp超前地质预报炮孔封堵装置使用示意图。

其中：1、炮孔，2、炸药及雷管，3、引线，4、锚固剂，5、充水封药水囊，6、充水封堵水囊，8、水。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在的无法调用水源、若调用后水量消耗大、能量消耗大的不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种隧道超前地质预报炮孔填充堵塞装置及方法。

本申请的一种典型的实施方式中，如图2所示，一种隧道超前地质预报炮孔填充堵塞装置，包括设于炮孔内的充水封药水囊以防止炮轰波沿炸药与孔壁间隙的大量消散，充水封药水囊内设置炸药及雷管，雷管引线3一端部设于炮孔外，在炮孔内充水封药水囊的一侧设有至少一充水封堵水囊，以阻挡炮轰波传出炮孔。充水封堵水囊6和充水封药水囊5采用高弹性橡胶水袋，这样二者能够于炮孔1内变形完全封堵炮孔1，该填充堵塞装置不同于现有技术，现有的封堵方式如图1所示。

充水封药水囊5的水袋内填装有安插好雷管的炸药2，炸药2被封药水囊5包裹，充水封药水囊5的水袋为高弹性橡胶材料制成，充水后可紧贴孔壁，增强爆炸效果。

充水封药水囊5呈圆柱状结构，每个充水封药水囊未充水时的外径为炮孔孔径0.70～0.80倍，长度约2～4倍炮孔直径，现场放入安插好雷管的炸药1后充水，封口。

充水封堵水囊内6放入一根锚固剂4或者多根，以增大封堵水囊6封堵效果。

同样地，为了适应炮孔的形状，充水封堵水囊6呈圆柱状结构，每个充水封堵水囊6未充水时外径为炮孔孔径0.70～0.80倍，长度约1.2～2.5倍锚固剂4长度，每个充水封堵水囊放入一根锚固剂4后充水，封口。

充水封堵水囊6设有多个时，充水封堵水囊6形成水囊阻隔带，水囊阻隔带长度为20cm～40cm，充水封堵水囊6相互紧贴，充水封堵水囊6变形后密封炮孔1。

上述装置使用后，可克服现场操作难度大、无法调用水管持续对炮孔1充水填充的困难，克服了仅使用锚固剂封堵炮孔1、使炸药与孔壁无法紧密接触进而爆轰波沿间隙消散、能量利用率降低的缺点，有效改善了炮孔封堵效果差、噪声灰尘大的缺点，提高爆破效果和爆破安全性，提高可操作性并降低成本。

同时，炮孔内炸药及雷管2爆炸之后，爆轰波首先作用于充水封药水囊5，由于充水封药水囊5具有高弹性，在重力作用下与炮孔壁紧贴，由充水封药水囊5直接传送波动至岩体，防止爆轰波沿炸药与孔壁间隙大量消散，有效提高炸药能量利用率，提高爆破效果。

之后，爆轰波冲击水囊阻隔带7。由于水囊6具有高弹性，在重力作用下密封炮孔壁，利用水的不可压缩性有效阻挡炮轰波传出。其中充水封堵水囊6中的锚固剂4水化后形成一定强度，起主要封堵作用；充水封堵水囊6中的水填充锚固剂与孔壁间隙，起次要封堵作用；爆轰波冲破充水封堵水囊6使水崩散，会形成屏障水幕，产生二次封堵作用。三层封堵相互结合相互作用有效提高炸药的能量利用率，改善爆破效果提高爆破安全性。

本发明另一实施方式是提供一种隧道超前地质预报炮孔填充堵塞方法，该方法的具体步骤如下：

1)获取充水封药水囊5，该充水封药水囊5的水袋为高弹性，呈圆柱状结构，外径为炮孔1直径0.70～0.80倍，其长度为2～4倍炮孔1直径。

2)获取充水封堵水囊6，该充水封药水囊6为高弹性，呈圆柱状结构，每个充水封堵水囊6的外径为炮孔1直径0.70～0.80倍，其长度为1.2～2.5倍锚固剂4长度。

3)将充水封药水囊5装入炮孔1，将2～5个充水封堵水囊6装入炮孔，紧贴充水封药水囊5并互相紧挨封堵炮孔，形成20cm～40cm水囊隔阻带。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。