一种可预紧堵塞结构★

张艳军

（山西大同大学建筑与测绘工程学院，山西大同037003）

一种可预紧堵塞结构★

张艳军

（山西大同大学建筑与测绘工程学院，山西大同037003）

一种可预紧堵塞器是工程爆破炮眼堵塞技术领域的关键部件，通过分析其预紧自锁功能，可为堵塞结构设计提供指导。

堵塞胀裂预紧

当前井巷爆破工程中，井下工人为了方便，通常就地采用黏土作为堵塞器进行封堵[1-4]。黏土堵塞成本较低，堵塞工艺简单，但其存在堵塞效果差、封堵质量不好，炮眼利用率低等缺陷。为了提高堵塞器的封堵质量，工人们常常采用岩石、煤块等坚硬物作为堵塞器或是加大火药的用量，由此可能导致严重的后果，如围岩损失超出预期，经济成本增加，断面成形不达标等[5,6]，本专利针对现有堵塞器存在堵塞效果差，堵塞工艺复杂，堵塞成本高，而设计此堵塞器。

1 堵塞器结构设计

本结构采用的技术方案：一种多级式双开口胀裂可预紧堵塞器[7]，其特征为双开口预紧胀筒1，分级推进杆2，手动自锁预紧杆3三部分，图1为双开口预紧胀筒示意图；下页图2为分级推进杆示意图；下页图3为手动自锁预紧杆示意图；下页图4为实用新型结构示意图。

结合图1对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。

所述的双开口预紧胀筒外壁设置倒刺、内设通孔，通孔内壁由一个阶梯锥孔和一个直锥孔组成，两锥孔的小头端相接；所述的阶梯锥孔自外而内包括凸起的滑道导向块以及由若干胀紧斜道和缓冲道连接而成的径向尺寸逐渐减小的结构部分；所述的若干胀紧斜道和缓冲道连接而成的径向尺寸逐渐减小的结构部分包括依次连接的第一级胀紧斜道、第一级缓冲道、第二级胀紧斜道、第二级缓冲道、第三级胀紧斜道以及第三级缓冲道，所述直锥孔的小头端与第三级缓冲道相交，直锥孔之内临近其大头端设置有预紧推杆卡扣。倒刺外径大于炮孔壁的内径，与水平夹角为45°，直接与炮孔壁结合，在装入过程中也能够起到一定程度的预紧，降低堵塞器整体冲出的可能。所述的双开口预紧胀筒外壁末端设置有相对外壁凸起的外空受力座，外空受力座上有预留锤击凸台。

图1 双开口预紧胀筒示意图

图2包括依次连接且直径递减的扣盖、各分级塞杆以及卡扣缓冲过渡杆，卡扣缓冲过渡杆端部连接卡扣，子弹推杆内开设导线通孔；扣盖为内凹型圆球面，便于应力波折射和反射，降低应力波对双开口预紧胀筒正面的冲击能量。

图3包括锥形体的预紧斜面，预紧斜面内设雷管导线中间孔，预紧斜面的大头端连接外圆柱凸起面，预紧斜面小头端设置子弹推杆卡扣，预紧斜面上也设置卡扣。所述的外圆柱凸起面上设有雷管导线外圆出口与雷管导线中间孔连通。

图2 分级推进杆示意图

图2中移动滑道的作用：胀裂塞整体装入炮眼中，由于炮孔与胀裂塞接合不合适（间隙过大），而要整体更换合适的胀裂塞，以取出方便而设计。分级推进杆作为接受爆炸冲击能量的结构，双开口预紧胀筒为主要的工作装置，外面的倒刺与炮眼壁紧密结合在爆炸过程中主要起到堵塞炮眼使得爆炸能量全部用于岩石的受力胀裂过程中，并起到一定的降低粉尘改善工作环境的作用。

在爆破的准备前期，需要将双开口预紧胀筒与分级推进杆组装到一块，留下手动自锁预紧杆。然后将双开口预紧胀筒与分级推进杆组装体塞进炮孔中，旋转外空受力座使炮孔壁与双开口预紧胀筒接合的更加紧密，从而改善堵塞效果。最后将手动自锁预紧杆装入双开口预紧胀筒中，手动自锁预紧杆顺着双开口预紧胀筒的滑道装入，并通过锤击手动自锁预紧杆使其完全进入到双开口预紧胀筒中，使得双开口预紧胀筒的外开口胀紧并于炮眼壁接合的更加紧密，从而起到预紧的作用。同时二者间的卡扣扣紧，由于手动自锁预紧杆与双开口预紧胀筒的接合面角度小于其自锁角，且有卡扣扣合的作用，保证了在爆炸工程中胀塞整体不会蹦出。

分级推进杆在爆炸运动的过程中，通过第一级胀紧斜道，使第一级胀紧斜道胀开使其与炮孔壁紧密结合，接着分级推进杆通过第一级缓冲斜道与第二级胀紧斜道，使第一级缓冲斜道与第二级胀紧斜道同时胀裂，使双开口预紧胀筒与炮孔壁结合更紧密，然后分级推进杆继续推进,使第二级缓冲斜道，第三级胀紧斜道胀裂和第一级缓冲斜道同时胀裂，最后进入第三级缓冲斜道，最终使卡扣挤入子弹推杆卡扣。

本实用新型结构（见图4）具有如下有益效果：多级式双开口胀裂可预紧堵塞器的端口在安装的过程中，由于在炮眼孔靠外面一段距离处进行了锤击胀紧预紧（使用锤子将手动自锁预紧杆锤入到双开口预紧胀筒中形成预紧）。这样可以有效地防止堵塞器在爆炸过程中整体冲孔的情况（不必再加一个分级推进杆）。

图4 实用新型结构示意图

2 结论

1）双开口胀裂结构具有可预紧作用，可增大堵塞结构与炮孔壁的摩擦力。

2）该堵塞结构具有封堵效果好，实用性强的特点，可以为堵塞结构的设计提供参考。

[1]周志强，易建政，蔡军锋，等.炮孔填塞物的作用及其研究进展[J].爆破器材，2009，38（5）：29-33.

[2]李显寅，刘恺德，蒲传金.炮孔爆破堵塞研究现状及存在的问题（二）[J].化工矿物与加工，2010（9）：35-36.

[3]赵新涛，黄海龙.影响岩体爆破质量的垂直炮孔堵塞长度研究[J].公路交通科技，2010，27（7）：95-98.

[4]新涛，刘东燕，程贵海，等.爆生气体作用机理及岩体裂纹扩展分析[J].重庆大学学报（自然科学版），2011，34（6）：75-80.

[5]张艳军，雷美荣，宁掌玄.炮孔楔形体堵塞器研究[J].煤炭工程，2015，47（1）：60-65.

[6]张艳军，雷美荣，宁掌玄.基于浅孔水平爆破效果的堵塞参数研究[J].中国煤炭，2016，42（9）：41-45.

[7]张艳军，雷美荣，牛虎虎，等.多级式双开口胀裂可预紧堵塞器：zl2015210852205[P]，2016-08-17.

（编辑：苗运平）

A Preloaded Block Structure

ZHANG Yanjun
（Building and Surveying and M apping Engineering College,Datong University,Datong Shanxi037003）

A preloaded block structure is a key component in technical field of engineering blasting hole blockage. This paper analyzes preloaded self-locked function,providing guidance for blocking structure design.

block,burst,preloaded

TN929

A

1672-1152（2017）02-0031-02

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2017.02.12

2016-12-15

山西省科学技术发展计划（工业）项目（20140321003-05），山西大同大学校级科研项目（2016k11）

张艳军（1982—），男，汉族，山西朔州人，硕士研究生，讲师，主要从事工程力学，工程爆破方面的教学研究工作。