用于隧道爆破的弹药筒的制作方法与工艺

用于隧道爆破的弹药筒相关申请的交叉引用本申请要求于2013年10月14日提交的韩国专利申请号为10-2013-0121678的优先权，本发明完全引用上述申请的全部公开技术特征。技术领域本文中所描述的实施例大致关于用于隧道爆破的弹药筒(cartridge，筒)，尤其关于以下这种用于隧道爆破的弹药筒：其将包含水的弹药筒注入形成于岩石的钻孔，并且将被注入弹药筒中的水迅速冷却，由此能够通过利用水结冰时膨胀的特性容易地使岩石破碎。

背景技术：
最近，扩建社会基础设施的必要性正在增长。由此，有必要开发市区或人口密集的民用区域。然而，存在着一种常见的情况，各种形式的岩石等突出成为土建工程(例如在工程期间将要在区域中建设的道路或隧道的施工)的障碍因素。因此，当开发人口密集的民用区域、精密的电子区域、文化遗产区域等时，岩石破碎技术普遍且限制地被使用。然而，岩石破碎技术导致生产效率降低、间接地导致民事投诉、给气滞后和成本最大化。尤其，当在土建工程中发现大块岩石时，火药爆破方法和使用破碎机的剪切方法等通常被用于剪切岩石。火药爆破方法通过使用履带钻机等在岩石上形成多个插入孔，并且将火药插入插入孔中，以使火药爆炸。此外，使用破碎机的剪切方法通过利用单独的破碎机持续击打岩石的部分来使岩石破碎。然而，上述火药爆破方法由于爆炸时的爆发和压力而会导致地面晃动的问题，并且，当爆炸在由建筑物(例如，房屋)围绕的区域中进行时，其会导致重大损毁(例如，周围建筑物中裂缝的出现)的问题。进一步，在使用破碎机的剪切方法的情况下，破碎机持续击打岩石时所产生的噪声和振动甚至将被传到外面，并且由此导致对周边的严重损毁。因此，为了解决问题，已经开发出如韩国专利申请10-0614795中所描述的技术。该技术的特征在于，包括冷却管、冷却剂供应器以及真空吸收器，冷却管被纵向插入多个孔中的每一个中，多个孔在岩石上钻出以包含水，从而迅速使孔内的边缘水结冰，冷却剂供应器注入冷却管中并供应液体冷却剂，用于冷却管以及注入冷却管中的边缘水的迅速结冰，真空吸收器吸收冷却管中的空气，以使冷却管内部处于负压力状态，用于将冷却剂容易地注入冷却管中，并且收集冷却管中汽化的冷却剂，其中液体冷却剂被注入冷却管中，以迅速使冷却管的边缘水结冰，从而使得孔的边缘岩石通过水被冷却和结冰时产生的膨胀力而破碎。针对该技术的其他技术特征，冷却管具有柱状结构，其内部空间被密封，其中在内部空间的上部，提供分隔出上隔室和下隔室的阻隔壁以及用于将来自外部的冷却剂注射的注射管和穿透被纵向插入上隔室和下隔室的冷却管的顶端表面的内部空气和汽化冷却剂的排放的吸收管，由此通过上隔室的第一冷却和通过下隔室的第二冷却能够分阶段地实施。尽管韩国专利10-0614795中所描述的技术在以下方面是有利的：其能够在不引起噪声和振动的情况下容易地使岩石破碎，但这种技术难以处理，因为在岩石中形成孔时，孔应当具有与冷却管相同的尺寸，并且这种技术也存在问题，因为当尺寸不同时，膨胀力无法稳定地施加到形成于岩石中的孔的内圆周表面上。发明概述针对前述问题，示例实施例提供一种用于隧道爆破的弹药筒，其能够通过以下方式容易地使岩石破碎：将包含水的弹药筒插入利用钻孔装置在岩石中形成的钻孔中，并且将液氮注入所插入的弹药筒中，以通过利用水结冰时膨胀的特性来诱使岩石爆裂。示例实施例还提供用于隧道爆破的弹药筒，其中被插入形成于岩石中的钻孔中的弹药筒被形成为具有内管和外管，并且填缝构件以一定间隔被布置在内管的表面上，以使被包含在内管中的水的膨胀力能够容易地被传送到钻孔的内圆周表面。示例实施例还提供用于隧道爆破的弹药筒，其中用于杆状的第一和第二操作杆的端部的铰接连接的楔块装置被插入形成于岩石中的钻孔中，并且弹药筒被布置在楔块装置的内侧，从而使得当包含在弹药筒中的水结冰时所产生的膨胀力通过形成楔块装置的第一和第二操作杆被稳定地施加到整个钻孔，并且由此，岩石能够更容易地破碎。示例实施例还提供用于隧道爆破的弹药筒，其包括辐照装置，该辐照装置向包含在弹药筒中的水辐照某一频率，以激活水并帮助热传导，从而通过液氮的低温使水更快地变成冰。示例实施例还提供用于隧道爆破的弹药筒，其包括密封形成弹药筒的内管和外管的端部的盖中的发动机和由发动机旋转的搅拌器，从而使得包含在内管中的水被搅拌并且迅速变成冰。示例实施例还提供用于隧道爆破的弹药筒，其包括传感器，该传感器接收在向包含在弹药筒中的水辐照超声波的超声波装置上反射的超声波，以测量包含在弹药筒中的水的冰厚度，并且在水完全结冰之前停止搅拌器的操作，从而使得能够防止对搅拌器的损坏。为了解决上述问题，示例实施例的特征在于将包含水的弹药筒插入形成于岩石中的钻孔中，并且将液氮注入弹药筒中，以使水结冰。在此，弹药筒包括内管，其包含水；外管，其被布置在内管的外侧上；密封内管和外管的端部的盖；氮注射线，其被布置为穿透盖并将液氮注入形成在内管和外管之间的空间；以及氮排放线，其被布置为穿透盖并排放形成在内管和外管之间的空间中的氮。此外，示例实施例的特征在于填缝构件被布置在内管的外圆周表面上。此外，示例实施例的特征在于楔块装置被插入钻孔中，并且弹药筒被布置在楔块装置的内侧。此外，示例实施例的特征在于，楔块装置包括第一和第二操作杆以及引导杆，第一和第二操作杆中一侧端部通过铰链彼此连接，引导杆中两侧都装备有引导孔，第一和第二操作杆的另一端被插入其中。在此，引导杆的一侧装备有增压构件，其使弹药筒增压。此外，示例实施例的特征在于，第一和第二操作杆装备有固定构件，其防止引导杆的偏离。同时，示例实施例的特征在于，搅拌器进一步被包括在该的内侧，以被定位在内管的内侧中，并且旋转搅拌器的发动机被布置在盖的外侧。在这种情况下，其中含水的海绵进一步被布置在弹药筒的外侧。此外，示例实施例的特征在于，用于辐照具有某一频率的超声波或微波的辐照装置被进一步布置在弹药筒的外侧上，并且辐照装置激活包含在弹药筒中的水。此外，辐照装置进一步包含传感器，其感测所反射的波。根据上述示例实施例，钻孔通过使用钻孔装置被形成在岩石中，包含水的弹药筒被插入钻孔中，并且液氮被注入所插入的弹药筒中，由此，能够通过利用水结冰时膨胀的特性来诱使岩石爆裂，从而使得岩石能够容易地破碎。此外，根据上述示例实施例，被插入形成于岩石中的钻孔中的弹药筒被形成为具有内管和外管，并且填缝构件以一定间隔被布置在内管的表面上，从而使得包含在内管中的水的膨胀力能够容易地被传送至钻孔的内圆周表面。此外，根据上述示例实施例，用于杆状的第一和第二操作杆的端部的铰接连接的楔块装置被插入形成于岩石中的钻孔中，并且弹药筒被布置在楔块装置的内侧，从而使得包含在弹药筒中的水结冰时产生的膨胀力通过形成楔块装置的第一和第二操作杆被稳定地施加于整个钻孔，从而使得岩石能够容易地破碎。此外，上述示例实施例包括用于向包含在弹药筒中的水辐照某一频率的辐照装置，以激活水并帮助热传导，从而通过液氮的低温使水能够更快地变成冰。此外，上述示例实施例包括密封形成弹药筒的内管和外管的端部的盖中的发动机和由发动机旋转的搅拌器，从而使得包含在内管中的水被搅拌并快速变成冰。此外，示例实施例包括传感器，其接收在向包含在弹药筒中的水辐照超声波的超声波装置上反射的超声波，以测量包含在弹药筒中的水的冰厚度，并且在水完全结冰之前停止搅拌器的操作，从而能够防止对搅拌器的损坏。前面的概述仅仅是示例性的，而不意在以任何方式进行限制。通过参考附图以及下面的详细说明，除了上文所描述的示例性的方案、实施例和特征之外，另外的方案、实施例和特征将变得清晰可见。附图说明在以下的详细说明中，实施例仅仅作为说明来描述，因为对于本领域技术人员而言，通过以下的详细说明，各种改变和修改将变得清晰可见。在不同的附图中相同的参考编号的使用意味着类似或相同的项目；图1是根据一个示例实施例的用于隧道爆破的弹药筒的概念性视图；图2的(a)是根据一个示例实施例的装备有填缝构件的用于隧道爆破的弹药筒的横截面视图，并且图2的(b)是图2的(a)的A-A线横截面视图；图3是根据一个示例实施例的被布置在用于隧道爆破的弹药筒的内管中的另一种形式的填缝构件的横截面视图；图4是根据一个示例实施例用于隧道爆破的弹药筒进一步包括楔块装置的的状态的横截面视图；图5是根据一个示例实施例用于隧道爆破的弹药筒包括搅拌器的状态的概念性视图。发明详述以下将参考附图具体描述示例实施例，从而使得本发明构思可以易于由本领域技术人员实施。然而，应当注意，本公开并不限于示例实施例且能够以任何其他方法实现。在附图中，不与说明直接相关的某些部分被省略，以增强附图的清晰性，并且在整个文件中，类似参考编号表示类似部分。图1是根据一个示例实施例的用于隧道爆破的弹药筒的概念性视图；图2的(a)是根据一个示例实施例的装备有填缝构件的用于隧道爆破的弹药筒的内管的横截面视图，并且图2的(b)是图2的(a)的A-A线横截面视图；图3是根据一个示例实施例的被布置在用于隧道爆破的弹药筒的内管中的另一种形式的填缝构件的横截面视图；图4是根据一个示例实施例的用于隧道爆破的弹药筒进一步包括楔块装置的状态的横截面视图；图5是根据一个示例实施例的用于隧道爆破的弹药筒包括搅拌器的状态的概念性视图。示例实施例涉及用于隧道爆破的弹药筒。根据示例实施例，如图1所示，钻孔410被形成在岩石400中，并且包含水的弹药筒被注入钻孔410中。此后，水包含其中的海绵(其参考编号未示出)被插入在弹药筒100和钻孔410之间，以填充钻孔410的不规则部分，并且液氮被注入弹药筒100中，从而使得包含在弹药筒100中的水和包含在海绵中的水迅速结冰。在此，弹药筒100包括其中包含水的内管120、被布置在内管120的外侧上的外管130、密封内管120和外管130的端部的盖110以及被布置在盖110中的氮注射管线112和氮排放管线114。在这种情况下，内管120和外管130被形成为柱状，管的纵向方向上一侧端部可以被形成为开放的，并且它的其它侧端部可以被形成为密封的。此外，形成为开放的端部装备有盖110，以使其为可密封的。通过利用盖110密封形成为开放的端部的方法可以是各种方法中的一种，例如焊接或螺旋联接。此外，被布置在盖110中的氮注射管线112被形成为穿透盖110，从而使得液氮能够被注入内管120和外管130之间的空间中。此外，被布置在盖110中的氮排放管线114被形成为穿透盖110，从而使得被注入内管120和外管130之间的氮能够被向外排放。此外，当氮注射管线112注入相对低压的液氮时，独立的真空泵(未显示)可以在开始被连接至氮排放管线114，并且由此，帮助液氮的注入。当液氮利用注射装置320通过盖110的氮注射管线112被注射时，液氮被注入形成于内管120和外管130之间的空间，包含在内管120中的水和包含在被定位在外管130的外侧上的海绵中的水迅速结冰，并且被形成在岩石400上的钻孔410通过水结冰时体积增大而被增压，从而使得在钻孔410中发生破裂，并且岩石400能够容易地破碎。在这一过程中，如果钻孔410通过使用海绵而被密封，内管120和外管130都可以由具有高热传导性的金属材料形成。此外，如果不使用海绵，内管120可以由具有高热传导性的金属材料形成，并且外管130可以由具有高隔热性的合成树脂或橡胶材料形成，以防止液氮的低温被向外排放，从而能够改善热效率。此外，通过向形成于岩石100上的钻孔410中注入沙子、海绵或其他来填充弹药筒100和钻孔410之间的空间，膨胀力被稳定地传送，从而使得破裂能够更加容易地发生在岩石100中。此外，水可以被提前注入内管120中，或通过形成被连接至内管120的水注射管线(未示出)和泡沫排放管线(未示出)直接被注入。同时，针对另一示例实施例，如图2所示，填缝(pin)构件122可以以一定间隔被布置在形成弹药筒100的内管120的外周表面上。填缝构件122可以由各种金属材料形成，例如，主要使用轻且具有高强度的杜拉铝(duralminyum)(硬铝)。因此，当包含在内管120中的水由于液氮通过氮注射管112被注入而结冰并膨胀时，膨胀力可以更快地被传送至钻孔410的内周表面，从而使得破裂可以更加容易地发生。此外，如图3所示，填缝构件122可以通过独立的连接器124被相互连接。因此，填缝构件122能够更加容易地被布置在内管120的外周表面上。此外，针对另一示例实施例，如图4所示，楔块装置200被插入形成于岩石400上的钻孔410中，并且弹药筒100可以被布置在楔块装置200的内侧中。楔块装置200可以包括第一操作杆210和第二操作杆220以及弧形的引导杆240，第一操作杆210和第二操作杆220为棒状，并且弧形的引导杆240引导第一和第二操作杆210和220的移动。此外，第一和第二操作杆210和220的一侧端部(根据图4朝着3点钟方向的部分)可以通过铰链相互联接，并且弹药筒100可以被定位在第一和第二操作杆210和220之间。此外，第一和第二操作杆210和220的另一侧(根据图4大致朝着9点钟方向的部分)可以被插入引导孔242，引导孔242被形成在引导杆240的两侧并且为长孔形。因此，第一和第二操作杆210和220可以基于铰链联接部分沿引导孔242旋转。也就是说，液氮被供应至被定位在第一和第二操作杆210和220之间的弹药筒100，从而使得当弹药筒中的水迅速结冰时，水的体积增大，并且因此，第一和第二操作杆210和220基于铰接联接部分向外旋转，并且由于第一和第二操作杆210和220通过引导杆240的引导孔242沿引导孔242旋转，钻孔410的整个内周表面被加压，从而使得钻孔410能够稳定地破碎。同时，使弹药筒100的端部加压的加压构件244可以被布置在引导杆240的内侧中。换句话说，使弹药筒100加压的加压构件244可以被布置在引导杆240和弹药筒100之间。此外，防止引导杆240偏离的固定构件230可以被布置在第一和第二操作杆210和220中。例如，螺纹状固定构件230可以分别被布置在第一和第二操作杆210和220的另一侧。更具体地说，如图4所示，固定构件230可以被布置在引导杆240的另一侧表面上(根据图4大致朝向9点钟方向的表面)。这种固定构件230可以使将第一和第二操作杆210和220向一侧引导的引导杆240加压。因此，由于加压构件244使被布置在弹药筒100的端部部分中的盖110加压，能够防止盖110向着弹药筒的另一侧移动(即使在弹药筒中的水通过液氮结冰并膨胀时)，并且因此，水仅仅向侧面部分膨胀，从而使得破裂能够更加容易地发生在钻孔410中。此外，由于其他部件与上述相同，其单独的描述被省略。同时，针对另一示例实施例，如图5所示，被插入形成于岩石400上的钻孔410中的弹药筒100可以包括含水的内管120、被布置在内管120的外侧上的外管130和密封内管120和外管130的端部的盖110。此外，搅拌器140可以被布置在盖110的内侧，以被定位在内管120的内部。此外，电动机145可以被布置在盖110的外侧上。电动机145的旋转轴可以与搅拌器140连接。因此，搅拌器140能够由电动机145旋转。由于包含在内管120中的水被对流，从外部被传送的低温均匀地在水中散布，从而使得水能够更快地结冰。此外，由于其他部件与上述相同，其单独的描述被省略。同时，如图1和图4所示，照射装置310可以被布置在弹药筒100的外侧。照射装置310向弹药筒100发射具有某一频率的超声波或微波，以激活包含在弹药筒100中的水并帮助热能的传递。因此，被注入弹药筒100的液氮的低温更快地被传送至被包含在内管120中的整个水中，从而使得所包含的水能够更快地结冰。此外，照射装置310可以包括传感器(未显示)。示例实施例能够通过以下方式精确地确定包含在被插入岩石400的钻孔410中的弹药筒100中的水的结冰程度：传感器感应由照射装置310发射的超声波的反射。因此，如果搅拌器140被布置在弹药筒100中，当冰厚度接近搅拌器140的位置时，搅拌器140的操作可以被停止，并且因此，可以防止电动机145的破坏。同时，传感器可以与照射装置310结合。或者，传感器可以作为独立的装置被提供，以在照射装置310中发射超声波的方向被定位，从而使得其能够感测所发射的超声波并确定水的结冰程度。此外，多个钻孔410可以被形成在一块岩石400上，并且弹药筒100可以被插入钻孔410中的每一个中。此后，通过控制将液氮注入弹药筒100中的时间，弹药筒100可以根据岩石400的状态逐步地结冰。或者，弹药筒100可以通过同时注入液氮而同时结冰。由于其他部件与上述相同，其单独的描述被省略。本公开已经参考优选的示例来描述。然而，本领域技术人员应当理解本公开的保护范围不限于前述示例，并且对本公开的各种改变和修改能够在不背离本公开的技术构思和领域的前提下作出。工业实用性本文中所描述的实施例大致关于用于隧道爆破的弹药筒，尤其关于以下这种用于隧道爆破的弹药筒：其将包含水的弹药筒注入形成于岩石的钻孔，并且将被注入弹药筒中的水迅速冷却，由此能够通过利用水结冰时膨胀的特性容易地使岩石破碎。编号解释100：弹药筒110：盖112：氮注射线114：氮排放线120：内管122：填缝构件124：连接构件130：外管140：搅拌器145：电动机200：楔块装置210：第一操作杆220：第二操作杆230：固定构件240：引导杆242：引导孔244：加压构件310：照射装置320：注射装置400：岩石410：钻孔