一种机械膨胀式封孔及注浆一体化大孔径静态破岩装置的制作方法

本实用新型属于静态爆破技术领域，具体涉及一种机械膨胀式封孔及注浆一体化大孔径静态破岩装置。

背景技术：

静态爆破采用的破碎剂主要是无声破碎剂，无声破碎剂又称静态破碎剂，该爆破剂主要成分是由经高温煅烧以氧化钙为主体的无机化合物，掺入适量外加剂共同粉磨制成的具备高膨胀性能的非爆破性破碎用粉状材料。静态爆破不产生噪声、震动和粉尘等公害，能够平静而安全地破碎、解体岩石或混凝土构筑物等，已经广泛用于城市建筑物和构筑物的拆除、名贵石材的开采、无爆破掘进隧道等领域。

而静态破碎剂的膨胀过程是一个复杂的化学反应过程，某一个环节没有控制好，都极易发生喷孔现象，如果作业场所的人员稍不注意防范，极易冲伤作业人员的眼睛，甚至会失明；因此静态破碎剂的使用要求较高，其操作过程中的安全隐患比较大，由于目前对于静态破碎剂的封孔工艺研究比较少，缺少专用的封孔装置，在静态破碎剂作业过程中几乎都不封孔，即便封孔也是随机用一般物品封孔，这对静态破碎剂的安全高效使用产生了极大的不利，存在安全隐患大等技术问题。

技术实现要素：

本实用新型提供一种机械膨胀式封孔及注浆一体化大孔径静态破岩装置，在将静态破碎剂浆液注入钻孔前，先用该静态破岩装置的封孔塞对钻孔进行封孔，然后通过第一通孔向钻孔内注射高压静态破碎剂浆液，由于单向注浆阀的作用，只能向钻孔内注射浆液，而钻孔内的浆液不能向外流出，因而安全可靠，而且该静态破岩装置便于拆卸，进而便于清洁，且可重复使用。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种机械膨胀式封孔及注浆一体化大孔径静态破岩装置，包括封孔塞与单向注浆阀；封孔塞包括竖直且中部开竖直第一通孔的中心杆，中心杆上、下部均呈圆柱状，中心杆上、下部外侧壁连接处形成正圆台状，中心杆正圆台状外侧壁处于中心杆中部下方处，中心杆上部套设有与中心杆螺纹旋接的调节阀，中心杆中下部套设有呈圆柱状且下部内侧壁与中心杆正圆台状外侧壁相适配的膨胀体，膨胀体外包裹有处于绷紧状态的弹性橡胶管，橡胶管下部包裹住中心杆下部外侧壁，中心杆底面中部固定有竖直且中部开竖直第二通孔的连接筒；单向注浆阀包括竖直且中部开竖直第三通孔的外筒，外筒顶部与连接筒螺纹连接，第三通孔为圆孔且上部直径小于下部直径，外筒中部上方处设有向外均匀扩展且内径大于第三通孔下部直径的扩展壁，第三通孔下部内设有竖直且外侧壁与第三通孔下部内侧壁相适配的中筒，中筒顶部呈正圆台状且中筒顶端外径稍小于第三通孔上部直径，中筒下端中部向上开有竖直第一盲孔，第一盲孔内顶壁中部向下固定有竖直且中部开竖直第四通孔的第一安装筒，第一盲孔上部处的中筒侧壁开有多个贯通孔，外筒底部螺纹连有竖直且中部开第五通孔的底筒，底筒内上中部固定有竖直且外侧壁与第一安装筒内侧壁相适配并且上部处于第四通孔内下部的第二安装筒，第二安装筒上端中部向下开有竖直第二盲孔且第二盲孔内底壁中部向上固定有竖直杆体，杆体上套设有竖直弹簧且弹簧顶端固定于第一盲孔内顶壁中心处，弹簧底端固定于杆体下部外侧面处；弹簧处于自然状态时中筒顶端处于第三通孔上部内以封堵第三通孔上部，弹簧处于压缩状态时中筒顶部与多个贯通孔均处于扩展壁内以打开第三通孔上部。

进一步地，膨胀体上、下部内侧壁对称设置，膨胀体上部内侧壁呈倒圆台状，膨胀体下部内侧壁呈正圆台状，中心杆在膨胀体上端处还套设有上部呈圆柱形状且下部外侧壁与膨胀体上部内侧壁相适配并相贴合的压力块，橡胶管上部包裹住压力块，压力块上部外径与中心杆下部外径相等，膨胀体由多个相同的膨胀块周向拼接而成，膨胀体未膨胀时膨胀体外径等于中心杆下部外径。

进一步地，调节阀包括竖直且中部开竖直第六通孔的圆柱形状套筒，套筒内侧壁攻有内螺纹，中心杆上部外侧壁攻有外螺纹，套筒套设于中心杆上部处，且套筒内螺纹与中心杆上部外螺纹相适配，套筒上部外侧壁上通过多根水平连杆固定连有圆环形调节把手。

进一步地，连接筒上端与中心杆底面一体连接，第一安装筒上端与第一盲孔内顶壁一体连接，杆体下端与第二盲孔内底壁一体连接。

进一步地，外筒顶部外侧壁攻有外螺纹，外筒外侧壁在顶部外螺纹下端处固定一体连有向外突出的六角螺母形第一拧紧部，连接筒内侧壁攻有内螺纹，外筒顶部处于连接筒内且外筒顶部外螺纹与连接筒内螺纹相适配；外筒底部外侧壁攻有外螺纹，外筒外侧壁在底部外螺纹上端处固定一体连有向外突出的六角螺母形第二拧紧部，底筒顶部内侧壁攻有内螺纹，底筒外侧壁顶部处固定一体连有向外突出的六角螺母形第三拧紧部，外筒底部处于底筒顶部内且外筒底部外螺纹与底筒顶部内螺纹相适配，且第二拧紧部下端面与第三拧紧部上端面相贴合。

进一步地，第一安装筒下端与中筒下端处于同一水平高度，第二安装筒上端与杆体上端处于同一水平高度。

进一步地，第二安装筒下端一体向外连有竖直且呈圆柱状的底座，底座外侧壁中部固定连有多根水平固定杆，各固定杆末端固定于底筒上部内侧壁相应位置处。

进一步地，第一通孔、第二通孔、第四通孔、第五通孔与第六通孔均呈圆柱形状；外筒外侧壁呈圆柱形状，且扩展壁外侧壁呈圆柱形状，底筒外侧壁呈圆柱形状。

上述机械膨胀式封孔及注浆一体化大孔径静态破岩装置的使用方法，包括以下步骤：

（1）按施工设计要求对待爆破物体施工一定深度的大钻孔；

（2）将上述机械膨胀式封孔及注浆一体化大孔径静态破岩装置放入钻孔内，且封孔塞的调节阀处于钻孔外，拧动调节阀以使调节阀沿中心杆向压力块方向处旋进，当调节阀的套筒末端抵触到压力块时调节阀对压力块产生压力，进而压力块对膨胀体产生压力，从而膨胀体沿中心杆径向向外移动，这样膨胀体撑开橡胶管，一直到该机械膨胀式封孔及注浆一体化大孔径静态破岩装置不能从钻孔内拔出时再停止拧动调节阀，此时橡胶管外壁与相应位置处的钻孔内壁紧密接触，以实现膨胀封堵钻孔的目的；

（3）将静态破碎剂与水按一定重量比混合后搅拌成静态破碎剂浆液，通过第一通孔向钻孔内注射高压静态破碎剂浆液，高压静态破碎剂浆液依次进入第一通孔、第二通孔与靠近连接筒处的第三通孔内，进入靠近连接筒处的第三通孔内的高压静态破碎剂浆液对正圆台状中筒端部产生压力，进而使中筒沿外筒内壁向钻孔深度方向移动，这样弹簧处于压缩状态，且正圆台状中筒端部与多个贯通孔均处于扩展壁内，靠近连接筒处的第三通孔内的高压静态破碎剂浆液进而进入扩展壁内，扩展壁内的高压静态破碎剂浆液从多个贯通孔进入第一盲孔内，第一盲孔内的高压静态破碎剂浆液进入第五通孔内并射进钻孔内；

（4）步骤（3）中的静态破碎剂浆液注射完成后，再通过第一通孔向钻孔内注入一定温度的高压温水，以加速钻孔内静态破碎剂的反应，这样待爆破物体实现爆破，且向钻孔内注射完温水后，处于压缩状态的弹簧在自身弹性作用下开始伸长以至弹簧处于自然状态，此时正圆台状中筒末端处于靠近连接筒处的第三通孔内以封堵靠近连接筒处的第三通孔；

（5）待爆破物体爆破完成后，拧动调节阀以使调节阀沿中心杆向远离压力块方向处旋进，进而橡胶管外壁远离相应位置处的钻孔内壁，然后从钻孔内拔出该机械膨胀式封孔及注浆一体化大孔径静态破岩装置；

（6）拆卸该机械膨胀式封孔及注浆一体化大孔径静态破岩装置以进行清洗，清洗完毕后晾干组装。

进一步地，

步骤（3）中，静态破碎剂与水混合时的重量比为0.25-0.35；

步骤（4）中，温水的温度为50-60℃。

相对于现有技术，本实用新型的有益效果为：

本实用新型中，在将静态破碎剂浆液注入钻孔前，先将该静态破岩装置放入钻孔内，且封孔塞的调节阀处于钻孔外，拧动调节阀以使调节阀沿中心杆向压力块方向处旋进，当调节阀的套筒末端抵触到压力块时调节阀对压力块产生压力，进而压力块对膨胀体产生压力，从而膨胀体沿中心杆径向向外移动，这样膨胀体撑开橡胶管，一直到该静态破岩装置不能从钻孔内拔出时再停止拧动调节阀，以实现膨胀封堵钻孔的目的，然后通过第一通孔向钻孔内注射高压静态破碎剂浆液，高压静态破碎剂浆液依次进入第一通孔、第二通孔与靠近连接筒处的第三通孔内，进入靠近连接筒处的第三通孔内的高压静态破碎剂浆液对正圆台状中筒端部产生压力，进而使中筒沿外筒内壁向钻孔深度方向移动，这样弹簧处于压缩状态，且正圆台状中筒端部与多个贯通孔均处于扩展壁内，靠近连接筒处的第三通孔内的高压静态破碎剂浆液进而进入扩展壁内，扩展壁内的高压静态破碎剂浆液从多个贯通孔进入第一盲孔内，第一盲孔内的高压静态破碎剂浆液进入第五通孔内并射进钻孔内，静态破碎剂浆液注射完成后，再通过第一通孔向钻孔内注入一定温度的高压温水，以加速钻孔内静态破碎剂的反应，这样待爆破物体实现爆破，且向钻孔内注射完温水后，处于压缩状态的弹簧在自身弹性作用下开始伸长以至弹簧处于自然状态，此时正圆台状中筒末端处于靠近连接筒处的第三通孔内以封堵靠近连接筒处的第三通孔，这样钻孔内的浆液不能向外流出，因而安全可靠；

本实用新型中，由于调节阀与中心杆上部螺纹旋接，膨胀体直接套设于中心杆中下部处，橡胶管直接包裹于膨胀体外，外筒顶部与连接筒螺纹连接，外筒底部与底筒螺纹连接，这样该静态破岩装置便于拆卸，进而便于清洁，且可重复使用，并且使用期限长；

本实用新型中，中筒下端中部向上开有竖直第一盲孔，第一盲孔内顶壁中部向下固定有竖直且中部开竖直第四通孔的第一安装筒，外筒底部螺纹连有竖直且中部开第五通孔的底筒，底筒内上中部固定有竖直且外侧壁与第一安装筒内侧壁相适配并且上部处于第四通孔内下部的第二安装筒，第二安装筒上端中部向下开有竖直第二盲孔且第二盲孔内底壁中部向上固定有竖直杆体，杆体上套设有竖直弹簧且弹簧顶端固定于第一盲孔内顶壁中心处，弹簧底端固定于杆体下部外侧面处，这样弹簧与进入第一盲孔内的浆液完全隔离，进而能延长弹簧的使用寿命；

本实用新型的机械膨胀式封孔及注浆一体化大孔径静态破岩装置可以用于不同的爆破环境，如顶层、四周及底层，且密闭性极佳。

附图说明

图1为本实用新型的立体结构示意图；

图2为图1中封孔塞的剖视立体结构示意图；

图3为图2的另一方向结构示意图；

图4为图1中单向注浆阀的剖视立体结构示意图；

图5为图4的另一方向结构示意图；

图6为图4的再一方向结构示意图；

图7为图1中省略部分部件的剖视立体结构示意图；

图8为图1中封孔塞除去橡胶管时的立体结构示意图；

图9为图1中橡胶管的立体结构示意图；

图10为图8中中心杆与连接筒连接的立体结构示意图；

图11为图10的另一方向结构示意图；

图12为图4中第二安装筒、杆体、底座与多根固定杆连接的立体结构示意图；

图13为图12的另一方向结构示意图；

图14为图7中中筒与第一安装筒连接的立体结构示意图；

图15为图14的另一方向结构示意图；

图16为图14的再一方向结构示意图；

图17为图1中底筒的立体结构示意图；

图18为图17的另一方向结构示意图。

附图说明：1、封孔塞，2、单向注浆阀，3、第一通孔，4、中心杆，5、膨胀体，6、橡胶管，7、第二通孔，8、连接筒，9、第三通孔，10、外筒，11、扩展壁，12、中筒，13、第一盲孔，14、第四通孔，15、第一安装筒，16、贯通孔，17、第五通孔，18、底筒，19、第二安装筒，20、第二盲孔，21、杆体，22、弹簧，23、压力块，24、膨胀块，25、套筒，26、连杆，27、调节把手，28、第一拧紧部，29、第二拧紧部，30、第三拧紧部，31、底座，32、固定杆。

具体实施方式

如图1至图18所示，一种机械膨胀式封孔及注浆一体化大孔径静态破岩装置，包括封孔塞1与单向注浆阀2；封孔塞1包括竖直且中部开竖直第一通孔3的中心杆4，中心杆4上、下部均呈圆柱状，中心杆4上、下部外侧壁连接处形成正圆台状，中心杆4正圆台状外侧壁处于中心杆4中部下方处，中心杆4上部套设有与中心杆4螺纹旋接的调节阀，调节阀包括竖直且中部开竖直第六通孔的圆柱形状套筒25，套筒25内侧壁攻有内螺纹，中心杆4上部外侧壁攻有外螺纹，套筒25套设于中心杆4上部处，且套筒25内螺纹与中心杆4上部外螺纹相适配，套筒25上部外侧壁上通过多根水平连杆26固定连有圆环形调节把手27，中心杆4中下部套设有呈圆柱状且下部内侧壁与中心杆4正圆台状外侧壁相适配的膨胀体5，膨胀体5外包裹有处于绷紧状态的弹性橡胶管6，橡胶管6下部包裹住中心杆4下部外侧壁，中心杆4底面中部固定一体连有竖直且中部开竖直第二通孔7的连接筒8；单向注浆阀2包括竖直且中部开竖直第三通孔9的外筒10，外筒10顶部与连接筒8螺纹连接，第三通孔9为圆孔且上部直径小于下部直径，外筒10中部上方处设有向外均匀扩展且内径大于第三通孔9下部直径的扩展壁11，第三通孔9下部内设有竖直且外侧壁与第三通孔9下部内侧壁相适配的中筒12，中筒12顶部呈正圆台状且中筒12顶端外径稍小于第三通孔9上部直径，中筒12下端中部向上开有竖直第一盲孔13，第一盲孔13内顶壁中部向下固定一体连有竖直且中部开竖直第四通孔14的第一安装筒15，第一安装筒15下端与中筒12下端处于同一水平高度，第一盲孔13上部处的中筒12侧壁开有多个贯通孔16，外筒10底部螺纹连有竖直且中部开第五通孔17的底筒18，底筒18内上中部固定有竖直且外侧壁与第一安装筒15内侧壁相适配并且上部处于第四通孔14内下部的第二安装筒19，第二安装筒19下端一体向外连有竖直且呈圆柱状的底座31，底座31外侧壁中部固定连有多根水平固定杆32，各固定杆32末端固定于底筒18上部内侧壁相应位置处，第二安装筒19上端中部向下开有竖直第二盲孔20且第二盲孔20内底壁中部向上固定一体连有竖直杆体21，杆体21上端与第二安装筒19上端处于同一水平高度，杆体21上套设有竖直弹簧22且弹簧22顶端固定于第一盲孔13内顶壁中心处，弹簧22底端固定于杆体21下部外侧面处；弹簧22处于自然状态时中筒12顶端处于第三通孔9上部内以封堵第三通孔9上部，弹簧22处于压缩状态时中筒12顶部与多个贯通孔16均处于扩展壁11内以打开第三通孔9上部。

其中，膨胀体5上、下部内侧壁对称设置，膨胀体5上部内侧壁呈倒圆台状，膨胀体5下部内侧壁呈正圆台状，中心杆4在膨胀体5上端处还套设有上部呈圆柱形状且下部外侧壁与膨胀体5上部内侧壁相适配并相贴合的压力块23，橡胶管6上部包裹住压力块23，压力块23上部外径与中心杆4下部外径相等，膨胀体5由多个相同的膨胀块24周向拼接而成，膨胀体5未膨胀时膨胀体5外径等于中心杆4下部外径。

其中，外筒10顶部外侧壁攻有外螺纹，外筒10外侧壁在顶部外螺纹下端处固定一体连有向外突出的六角螺母形第一拧紧部28，连接筒8内侧壁攻有内螺纹，外筒10顶部处于连接筒8内且外筒10顶部外螺纹与连接筒8内螺纹相适配；外筒10底部外侧壁攻有外螺纹，外筒10外侧壁在底部外螺纹上端处固定一体连有向外突出的六角螺母形第二拧紧部29，底筒18顶部内侧壁攻有内螺纹，底筒18外侧壁顶部处固定一体连有向外突出的六角螺母形第三拧紧部30，外筒10底部处于底筒18顶部内且外筒10底部外螺纹与底筒18顶部内螺纹相适配，且第二拧紧部29下端面与第三拧紧部30上端面相贴合。

其中，第一通孔3、第二通孔7、第四通孔14、第五通孔17与第六通孔均呈圆柱形状；外筒10外侧壁呈圆柱形状，且扩展壁11外侧壁呈圆柱形状，底筒18外侧壁呈圆柱形状。

上述机械膨胀式封孔及注浆一体化大孔径静态破岩装置的使用方法，包括以下步骤：

（1）按施工设计要求对待爆破物体施工一定深度的大钻孔；

（2）将上述机械膨胀式封孔及注浆一体化大孔径静态破岩装置放入钻孔内，且封孔塞1的调节阀处于钻孔外，拧动调节阀以使调节阀沿中心杆4向压力块23方向处旋进，当调节阀的套筒25末端抵触到压力块23时调节阀对压力块23产生压力，进而压力块23对膨胀体5产生压力，从而膨胀体5沿中心杆4径向向外移动，这样膨胀体5撑开橡胶管6，一直到该机械膨胀式封孔及注浆一体化大孔径静态破岩装置不能从钻孔内拔出时再停止拧动调节阀，此时橡胶管6外壁与相应位置处的钻孔内壁紧密接触，以实现膨胀封堵钻孔的目的；

（3）将静态破碎剂与水按0.25-0.35的重量比混合后搅拌成静态破碎剂浆液，通过第一通孔3向钻孔内注射高压静态破碎剂浆液，高压静态破碎剂浆液依次进入第一通孔3、第二通孔7与靠近连接筒8处的第三通孔9内，进入靠近连接筒8处的第三通孔9内的高压静态破碎剂浆液对正圆台状中筒12端部产生压力，进而使中筒12沿外筒10内壁向钻孔深度方向移动，这样弹簧22处于压缩状态，且正圆台状中筒12端部与多个贯通孔16均处于扩展壁11内，靠近连接筒8处的第三通孔9内的高压静态破碎剂浆液进而进入扩展壁11内，扩展壁11内的高压静态破碎剂浆液从多个贯通孔16进入第一盲孔13内，第一盲孔13内的高压静态破碎剂浆液进入第五通孔17内并射进钻孔内；

（4）步骤（3）中的静态破碎剂浆液注射完成后，再通过第一通孔3向钻孔内注入50-60℃的高压温水，以加速钻孔内静态破碎剂的反应，这样待爆破物体实现爆破，且向钻孔内注射完温水后，处于压缩状态的弹簧22在自身弹性作用下开始伸长以至弹簧22处于自然状态，此时正圆台状中筒12末端处于靠近连接筒8处的第三通孔9内以封堵靠近连接筒8处的第三通孔9；

（5）待爆破物体爆破完成后，拧动调节阀以使调节阀沿中心杆4向远离压力块23方向处旋进，进而橡胶管6外壁远离相应位置处的钻孔内壁，然后从钻孔内拔出该机械膨胀式封孔及注浆一体化大孔径静态破岩装置；

（6）拆卸该机械膨胀式封孔及注浆一体化大孔径静态破岩装置以进行清洗，清洗完毕后晾干组装。