填塞炮眼的方法和装置 本发明波及装填炮眼的方法和装置。
在采矿作业中，爆破的主要目的是炸裂岩石，并以一种有用的方式移动物质。当炸药爆炸时，向各方向施加一强大的力，并且炸药周围的土壤将沿着最小阻力线裂开。为了达到爆破的最佳结果，必须仔细地设计炸药的位置和约束度。在采矿作业中，通常在矿石、岩石、煤中所钻取的炮眼内放置炸药。炮眼的直径、长度、角度和间隔等因素，对于爆破的成功起着决定性作用。
用炸药装填一新钻的炮眼，包括仔细地放置一起爆管之类的引爆装置，一起爆药包和/或封装的炸药。起爆管是少量紧密的高能量爆炸物，它能引爆起爆药包之类的大体积炸药，大体积炸药的爆炸产生足够的力引爆散装或封装炸药。炮眼内的引爆装置、起爆药包和散装或封装炸药的性质、数量和布置对于爆破的结果有很大的影响。
通常炮眼内不全部装填炸药。通常在炸药柱的顶端和炮眼孔口间有一间隙，或者让炮眼开着或者用称作炮泥的非爆炸性材料将它填满。炸药柱本身不必是连续地；有时炸药柱包括几种炸药，或包括由惰性材料或称作分层装置分隔开短炸药柱，在炮眼内插入分层装置使炸药柱不连续。分层有利于降低炮眼内的爆炸压力，与不分层相比，能够实现更加均匀的能量分配。
过去，已作过多种尝试提供一堵塞装置，这种堵塞装置能够实现空气分层和/或填塞的功能。例如已作过尝试利用充满水并且每端都密封闭合的聚合容器来填塞炮眼。它的一端是圆形的，以便将容器方便地插入炮眼，并通过推动一位于容器和炮眼壁间的、由木材或塑料材料制成的楔形物将它们固定在适当的位置上。由于很难用手将充满水的容器推入炮眼内，并在不破坏容器的情况下推动楔形物，所以不便于使用这种类型的堵塞。同时很难将这些容器放入上向炮眼内。
澳大利亚专利申请No.41907/93描述了一用于填塞炮眼的可膨胀堵塞装置。这个特别的装置包括一位于一刚性容器内的柔性可膨胀体部件。柔性部件的膨胀用来与炮眼壁接合，以保持装置位于适当的位置，并使炮泥保持悬挂。但是使用这个装置不表示不再需要使用炮泥材料，并且一预制的、刚性容器也不可能与炮眼的不规则横截面一致，以形成密封。
通常通过一填装软管，采用泵送或气动传送方式可将散装炸药装填入炮眼。大部分现有堵塞装置的一个缺点是，在分层时使用这种装置，必须中断向炮眼装填炸药，以便将堵塞装置放置在适当位置上。当向一较深的炮眼装填乳胶炸药时，为了插入一堵塞装置必须停止泵送或气动传送乳胶炸药，并且移走填装软管，操作不方便，且效率低。当堵塞装置插入适当位置前，已在炮眼内的散装乳胶炸药开始在重力作用下流出炮眼时，用这种操作方法装填上向炮眼特别不方便。
已发现一种堵塞装置，它能在装填前将它放置在炮眼内的适当位置，并且可通过这个装置泵送散装炸药。
本发明提供一堵塞炮眼的装置，它包括：
(i)一内部件，它具有一作为流动的散装炸药材料通道的导管，所述导管包括使炸药材料仅具有单向通道的阀装置；和
(ii)一与炮眼壁接合的外部件。
内部件大体上包括一使液态散装炸药通过的导管或通道，在通道的一端具有一开口或进气孔，在另一端具有一开口或排气孔。一阀体防止流动的散装炸药回流。
外部件所起的作用是支撑堵塞装置使它靠着炮眼壁，以便装置与炮眼壁形成良好的密封，并且防止它从炮眼中滑出。较可取的是使外部件与炮眼的整体形状一致。
在较佳实施例中，外部件由一可变形材料制成，这种材料能够在装置和炮眼壁间提供良好接触。合适的材料包括橡胶之类的天然聚合材料，以及多孔聚亚安酯或多孔聚苯乙烯、聚氯丁橡胶之类的合成聚合物。
外部件还是可膨胀的，这样就可轻易地沿着炮眼将堵塞装置推到适当的位置，然后再膨胀外部件，使它与炮眼壁形成良好的接触。可通过位于外侧的一流动物质源使外部件膨胀，这个流动物质源可以是保持一定压力的一瓶气体或液体，或者是可被泵送入柔性容器内的一箱液体。依靠所使用的流体，可使外部件增压。柔性容器可包括一装填装置，如一止回阀、排气阀、针阀或任何其他控制液体流动的普通装置。
用来膨胀柔性容器的流动材料可以是任何便利的材料，包括液体、气体或分得很细的颗粒物质。水和空气是特别便宜和方便的流动物质。
在本发明堵塞装置的一较佳实施例中，外部件和内部件包括能组装在一起形成本发明堵塞装置的分离元件。
在这样一个较佳实施例中，较可取的是，外部件包括一呈圆柱形的柔性容器，它具有一沿其轴线基本呈管状的导管或通道，或者包括一呈环形的柔性容器。外部件能形成一膨胀的容器或包，它的表面形成一圆筒，这个圆筒包括一沿其轴线基本呈管状的导管或通道，或者外部件可形成一可膨胀的容器或包，它的表面限定一环形线。
本发明这个较佳实施例的内部件包括一用来插入外部件内基本呈管状的导管或通道内的管子或导管，管子还包括一阀装置。可方便地称这种内部件为一“衬套”，因为当组装内外部件形成本发明堵塞装置时，实际上是将它嵌入外部件内的导管或通道内的。
在一具体地较佳实施例中，衬套是管状的，并与阀装置结合成整体。衬套的一端可包括进气孔，而衬套的另一端包括排气孔。进气孔可用来固定炸药填装软管，或者填装软管可穿过进气孔，部分进入通道或衬套内。
较可取的是，本发明装置的阀装置位于衬套端部最靠近排气孔处。衬套可用来使球在套筒内作有限的运动，形成一球阀。球的运动可由突出于衬套内壁的锥形周缘翅片或罩等限定。可用任何合适的材料，如聚合物等，制成衬套和/或阀装置。
本发明装置的阀装置可使流动的散装炸药通过堵塞装置的通道被泵送入炮眼，又由于将通道密封，所以防止了任何流动的散装炸药沿相反方向流动。当在上向炮眼内使用堵塞装置时，静水压头足以使阀关闭通道。
通常，本发明的堵塞装置位于炮眼内的适当位置处，并且将流动的散装炸药泵送或气动传送进入炮眼，最初散装炸药穿过堵塞装置，以装填炮眼端部和堵塞装置间的空间。与此同时，排出空气，并且可能有必要提供诸如排气管之类的装置，使空气通过这些装置排出炮眼。在本发明的较佳实施例中，提供了一用作排气管的通路。很明显，本领域的技术人员可以理解，由于在裂开的地面内或开口的孔内空气很容易从中逸出，所以不需要空气排气管。
本发明提供了一种使用本发明装置装填炮眼的方法。这个方法包括如下步骤：
(a)放置引爆炸药，并且选择一排气管放入炮眼中；
(b)将一炸药填装软管插入本发明堵塞装置内；
(c)在炮眼的适当位置处放置堵塞装置；
(d)将流动的散装炸药泵送入炮眼；以及
(e)移走填装软管。
可以使用填装软管的未端将堵塞装置推到炮眼内的适当位置。
可在炮眼内的任何位置或为了任何方便的目的，使用本发明堵塞装置。例如可使用本发明的堵塞装置来替代炮泥材料，或将炮泥材料固定在适当位置。也可在分层炮眼内装填的炸药间，或炮泥材料与炸药间使用填塞装置。
当用堵塞装置来堵塞炮眼时，本发明提供了另一种装填炮眼的方法，这个方法包括如下步骤：
(a)放置引爆炸药，并且选择一排气管放入炮眼中；
(b)将一炸药填装软管插入堵塞装置内；
(c)在适当位置或炮眼孔口附近放置本发明堵塞装置；
(d)将流动的散装炸药泵送入炮眼；以及
(e)移走填装软管。
当在分层炮眼中使用本发明堵塞装置使每层的炸药都相互分开，或将炸药与惰性材料分开时，本发明提供了另一种装填炮眼的方法。这个方法包括如下步骤：
(a)放置引爆炸药，并且选择一排气管放入炮眼中；
(b)利用爆炸性成分或惰性材料部分地装填炮眼；
(c)在炮眼内适当位置上放置本发明堵塞装置；
(d)重复步骤(b)和步骤(c)直至填满炮孔。
通常在上述装填炮眼的方法中，通过一填装软管，可将炸药成分气动传送或泵送入炮眼，但也可将炸药倒入或钻入炮眼。惰性材料可以是爆炸领域内已知的任何合适的非爆炸性材料，如未经处理的土壤、砾石、沙等。可通过任何适当的方法，包括气动传送或泵送，将惰性材料填入炮眼。
在上述的一较佳实施例中，将炸药填装软管或炮泥材料填装软管的端部插入本发明的堵塞装置，将堵塞装置设置在炮眼内的适当位置处，并且通过堵塞装置就可将炸药成分或炮泥材料泵送入炮眼。
将参考附图对本发明的方法和装置作进一步的说明。图1描述本发明堵塞装置外部件的一个实施例。图2是堵塞装置衬套分解后的纵向截面图，以示出它的组成部件；图3是组装后堵塞装置的横截面图。图4描述了本发明装置使用状态。
图1a示出堵塞装置外部件(1)一个实施例的外观，它基本上呈圆柱形，并且可膨胀。可清楚地看到由外部件衬套所形成的进气孔(2)和排气孔(3)。图1b是沿着图1a中的线AA’截取的横截面图，它示出了排气孔(3)以及，穿过进气孔和排气孔的通道(4)。锥形的周缘翅片(3a)防止衬套内的一球阀脱离通道。外部件(1)内的一通路(5)向一排气管提供了一导管。图1c是沿着图1a中的线BB’截取的横截面图，以示出进气孔(2)，通道(4)和通路(5)。设置一针阀(6)使外部件膨胀。
图2是堵塞装置衬套分解后的截面图，以示出它的组成部件。衬套基本上呈管状，并包括通过压配合结合在一起的两个本体部件(7a、7b)。在进气孔(2)上可装配一进气密封垫(8)。将一球(9)装入排气孔(3)附近的衬套内。当沿着衬套向排气孔泵送流动的散装炸药时，球朝着排气孔运动，但周缘翅片会阻止它脱离衬套。由于排气孔附近衬套的直径大于球的直径，所以散装炸药在球的周围流动。由于炮眼内装填了散装炸药，散装炸药的静水压头迫使球离开排气孔，朝向衬套直径较窄的部分运动并在那里固定，这样阻塞了衬套，并且防止了散装炸药回流溢出堵塞装置。
图3是组装后堵塞装置的截面图。从图中可见衬套的两个本体部件(7a、7b)，球(9)和进气孔密封垫(8)都位于外部件(1)内。一O形环(10)围绕着用于泵送散装炸药的软管，这有助于密封。
图4描述设置在一上向炮眼上的本发明堵塞装置。在实践中，当钻好一个炮眼后，将附着于一段信号管(12)(或引线)上的一起爆管插入一起爆药包(11)内。然后再将起爆药包设置在炮眼内的适当位置上，较可取的是使用STOPEPRIME起爆药包定位器(STOPEPRIME是ICI澳大利亚操作控股有限公司的一个商标)。随后将一排气管(14)设置在炮眼内。
接下来，将本发明的堵塞装置放置在炮眼孔口附近，并且利用压缩空气吹胀外部件。小心地使排气管沿着堵塞装置外部件内的通路穿过外部件。为了方便起见(但不是必须的)可使信号管也沿着通路穿过外部件。
将炸药填装软管(13)的未端插入堵塞装置，并将堵塞装置推入炮眼中。然后通过堵塞装置将流动的散装炸药泵送入炮眼。当炮眼装填爆炸性乳胶剂时，从炮眼中排出空气，并通过排气管逸出。到这个时候，散装炸药柱已从炮眼底部上升到孔口区域了，炸药柱的静压头足以向下推动球阀的球，并且密封堵塞装置的通道。随后移去填装软管，并准备引爆炮眼。
本发明的堵塞装置可作为一堵塞炮眼的单独装置，也可结合其他堵塞装置(如钻孔切削装置等)一起使用。在某些采矿应用中，炮眼的两端可能都开口，或者由于周围环境，使炮眼底破裂或产生裂缝、空隙或隧道等。在这种情况下，可将本发明的堵塞装置安装在炮眼的底部和孔口上。
已结合较佳实施例说明了本发明，但是可以理解，阅读了说明书后，对于本领域的技术人员来说，它的各种修改是显而易见的。因此，可以理解，本发明在这里所揭示内容是覆盖下列权利要求书范围内各种修改的。