一种防止炮孔冻冰的可充气胶囊

1.本实用新型属于工程爆破施工技术领域，具体地说主要涉及高原地区寒季露天爆破施工封闭炮孔防止冻冰的器材。


背景技术：

2.青藏高原蕴藏着大量的矿产资源，目前我国对青藏高原资源的开发仅占极小的一部分。钻孔爆破法是在高原地区进行矿岩剥离、冻土开挖的主要施工方法。钻孔机械在岩体中钻完炮孔后，岩体内的孔隙水会慢慢渗出积聚在炮孔内，形成水孔，由于爆破区域海拔高，空气稀薄，昼夜温差大，导致在寒季进行露天爆破施工时经常会遇到炮孔内积水冻冰的问题，冻冰的位置有的在炮孔上部、有的在炮孔底部、有的整个炮孔全部冻冰，冻冰使炮孔孔径、深度达不到施工标准，作业人员无法向炮孔内正常装填炸药。因此需要采取措施除去结冰，才能正常作业，这样不仅延长了工人在高原缺氧环境下的工作时间、增加劳动强度，而且增加企业生产成本、影响爆破效果、增大爆破风险，甚至对生态环境造成破坏。高原
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一快二低’（温度变化快、含氧低、气压低）的特殊环境使得高原施工不同于平原地区，时间就是工人的健康、是企业的效益、更是
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绿水青山’生态的保障。
3.多年来，川藏线的修建、青藏铁路的建设以及新疆高寒地区水库大坝的修建、西藏矿产资源的开发，为高原高寒爆破施工积累了很多经验，对于炮孔冻冰的问题也提出了一些解决措施：1.采用ppr管悬吊于炮孔孔口部位，然后用装有煤灰的袋子覆盖；2.减少穿孔数量，确定合理的爆破规模；3.使用钻机二次钻孔；4.用钢管套在木棍上，前端打磨锋利，人工凿冰；5.遵循快速施工的原则，减小装药间隔时间、钻完孔后尽快装药；6.加热融冰；7.阻水防冰，即将水控制在炮孔外部，没有水自然就不能结冰。但是上述措施仍然存在很多问题：方法1在孔口位置仍然有冻冰存在；方法2是被动施工方法，并没有解决冻冰问题，而且限制了工程进度；方法3是去除冻冰的方法，但将极大增加钻孔成本、延长工期；方法4也是去除冻冰的方法，但将极大地增加工人的劳动量；方法5也是被动施工方法，同样没有从根本上解决炮孔冻冰的问题；方法6对于大量冻冰炮孔实施难度大，成本高而且会带来新的排水问题；方法7技术较复杂成本较高不利于推广。可见，上述方法并不能从根本上有效地解决高原地区炮孔冻冰的技术问题。


技术实现要素：

4.为了有效地解决多年来高原地区寒季露天爆破施工炮孔冻冰的技术难题，本实用新型提出了一种防止炮孔冻冰的可充气胶囊，能够封闭炮孔阻止炮孔内外空气对流和和热量交换，防止孔内温度降低，从根本上解决炮孔冻冰的问题。
5.本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：结构上由可充气弹性胶囊体、单向阀、充气软管三部分组成，第一部分可充气弹性胶囊体，是压缩空气的盛装容器，胶囊状，直径小于炮孔直径，直径5-10cm，长度15-30cm，具体尺寸依所匹配炮孔直径和深度确定，中间为圆柱形、两端为半球形，上端设置一圆形充气口，带有连接螺纹，胶囊体下部1/3
部分外表面有凸起颗粒，凸起颗粒为四棱锥形，凸起间距为5mm，凸起高度在1.5-3.0mm之间，凸起的作用是增大与炮孔周壁的摩擦力防止滑动，胶囊体材料为薄壁弹性橡胶，设有沿胶囊体长度方向的纤维线，作用是限制胶囊体充气后沿长度方向的膨胀，使胶囊体以横向膨胀为主，厚度0.3-1mm之间；第二部分为单向阀，与自行车轮胎气门芯相同，安装在胶囊体上使气流只能进不能出；第三部分为充气软管，一端带有螺纹，与胶囊体上螺纹匹配，另一端带有充气接口，软管上带有刻度尺，零起点位于与胶囊体连接的一端，用于充气的同时兼起测量、提绳的作用。将充气软管、单向阀、可充气弹性胶囊体依次连接安装好，根据充气软管刻度尺指示放入炮孔中指定位置，用充气设备进行充气，胶囊体开始膨胀体积变大紧紧贴合卡在炮孔中，这样在炮孔中形成了气塞，由于空气是良好的保温材料，因此能够起到封闭炮孔保温的作用。炮孔冻冰的两个必备条件是水和温度，即炮孔内有积水的存在和温度降低到冰点以下。岩体内含有孔隙水，在钻完炮孔后，孔隙水会从炮孔周壁岩石渗出在炮孔底部一定高度形成积水，即工程爆破中所说的水孔，孔隙水是一种自然现象，目前难以控制。在高原地区寒季气温低，另外空气稀薄大气层保温性差、温度散失快昼夜温差大，夜间气温骤降，加之寒季冻土活动层的出现，爆区内炮孔周壁岩石、孔底岩石、孔内逐渐增多的积水、孔内的空气以及外部低温空气以对流、辐射、热传导方式持续发生极其复杂的热量交换，导致炮孔内温度降低，当温度降低到冰点以下时就具备了结冰的条件，因而发生了在高原上进行爆破施工时爆区内钻完的炮孔隔日大量冻冰的现象。经过研究发现，一般情况下炮孔的孔口部位是孔内空气与孔外低温空气对流和热量交换的唯一必经通道，一旦将孔口部位封闭后，炮孔内外空气隔绝便不能发生对流和热量交换，将孔内不同部位进行隔绝后孔内不同部位的空气之间便不能发生对流和热量交换，这样炮孔内部将保持原有的温度不变，岩体孔隙水渗入到炮孔内形成的积水也将保持原有的温度不变，温度不降低因此也就不能结冰。根据这个原理，在每个炮孔钻完后立即用可充气胶囊将该炮孔的孔口部位进行封闭处理，阻止孔内外空气、孔内不同部位空气之间发生对流和热量交换，达到保持炮孔温度的目的，防止炮孔冻冰。
6.本实用新型的有益效果是，以防代治，阻止炮孔内部温度降低，破坏炮孔冻冰的条件使炮孔内的积水无法结冰，因此不用缩减施工规模和二次除冰，从根本上解决了寒季高原露天爆破炮孔冻冰的施工技术难题，方法简单、操作快捷、工人劳动强度低、节能环保，施工效率高并且成本极低，利于推广应用。
附图说明
7.下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
8.图1是本实用新型的结构示意图。
9.图1中1.可充气弹性胶囊体，2.充气软管，3.单向阀，4.凸起颗粒，5.孔外充气接口，6.刻度尺，7.孔内充气接口，8.纤维线。
具体实施方式
10.以某高原海拔约5000米处的露天爆破施工为例，工程情况为：爆区岩体节理裂隙较发育，岩石普氏系数f=6-10，使用潜孔钻机钻孔，炮孔直径120mm，平均孔深约14.5m，超深1.2-1.8m，孔距6米，排距4.5米，三角形布孔，填塞高度4.5-6米，使用高原型乳化炸药，药卷
直径90mm，采用普通塑料导爆管毫秒延期雷管起爆网路，平均炸药单耗约0.40kg/m3。
11.本工程中可充气弹性胶囊体（1）直径为8cm，长20cm，充气软管（2）长度为1m、2.5m、3m三种规格，充气压力为1.5个当地气压，将可充气弹性胶囊体（1）、单向阀（3）、充气软管（2）依序连接安装在一起，待钻完炮孔并验孔合格后根据刻度尺（6）的指示将第一个可充气弹性胶囊体（1）安放在距孔口2.3m处，然后利用充气设备通过孔外充气接口（5）充高压空气，可充气弹性胶囊体（1）膨胀体积变大并紧紧贴合挤压在炮孔周壁上，待充气压力达到当地气压的1.5倍时停止充气，此时在孔口形成一个气塞，用手提拉充气软管（2）检查如有滑动则继续充气，然后用石块将充气软管（2）孔外端头压住防止掉入孔内，依此法分别在距孔口1.7m、0.4m位置处各安放一个可充气弹性胶囊体（1），在孔口部位构成三级胶囊气塞封闭保温，达到封闭炮孔保温防冻的目的。