炮孔排水装置及其使用方法与流程

1.本发明涉及矿山爆破开采技术领域，尤其涉及一种炮孔排水装置及其使用方法。


背景技术：

2.无论是地下矿山开采还是露天矿山开采，穿孔爆破技术都是开采过程必不可少的环节。然而在实际爆破开采过程中，矿山穿孔完成后，由于地下水或露天降雨导致的炮孔内渗水现象是不可避免的。炮孔中存在积水后，在爆破装药时，一方面，由于水的浮力作用，使炸药无法送达炮孔底部；另一方面，由于水的存在，使炮孔底部难以填塞，且装药结束后炮孔口也难以填塞。可见，炸药位置不合理和炮孔密封不好共同导致爆破难度系数增大，从而使爆破效果差且效率低，比如爆破后存在较多大块，从而给后续的运输及选矿带来麻烦。因此，在爆破前需要对炮孔中的积水进行排水处理。
3.炮孔排水要借助炮孔排水装置进行，通常的炮孔排水装置主要利用水泵抽水或活塞式抽水机抽水。这两种排水装置，虽然机械化程度较高，但水泵或抽水机在工作时需要一些动力来源，比如电力，而在十分艰巨的条件下是找不到动力来源的，这就限制了其应用。另外，水泵在抽水过程中容易因杂物而堵塞。可见，采用通常的炮孔排水装置，要消耗较大的人力、物力及财力，且使用受限较多成，及成本较高，且使用不方便。
4.申请号为cn201710122795.7的专利公开了一种炮孔的高效排水装置及排水方法，该高效排水装置包括pvc管，pvc管底部固定连接有底部单向挡板，底部单向挡板上有吸水孔，吸水孔上设置有活动的圆形挡板片；pvc管内有圆形密封活动挡板，圆形密封活动挡板上端面中间位置有拴孔，拴孔上连接有绳子。该装置在工作时，若炮孔内含水量较少时，水压不足以把圆形挡板片抬升，需要工作人员通过拉绳子拉起上部的圆形密封活动挡板，使pvc管内形成较大负压，从而使吸水孔内的圆形挡板片抬起，进而使炮孔中的水吸入排水装置中。该装置虽然克服了通常所用的炮孔排水装置需要动力来源等缺陷，但该装置的不足之处在于(1)在水压不足的情况下完全靠人力拉绳子完成抽水操作，上拉过程较为吃力，且pvc管装满水后，还是通过人力提拉上来，需要耗费大量的人力，且工作人员劳动强度较大；(2)pvc管的内径固定，无法根据炮孔的孔径自由调节pvc管的内径。
5.有鉴于此，有必要设计一种改进的炮孔排水装置及其使用方法，以解决上述问题。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种炮孔排水装置及其使用方法，通过在装水桶底部设置集水装置，利用可自由转动的轴承和锥形配重环的协同作用，使水快速通过集水装置进入装水桶中；装水桶的桶径可以根据炮孔的孔径进行自由调节，最大程度使装水桶的桶径接近炮孔的孔径。
7.为实现上述发明目的，本发明提供了一种炮孔排水装置，包括从上到下依次相连的提升装置、装水桶和集水装置；所述装水桶底部设有用于连通所述装水桶和所述集水装置的集水孔；所述集水装置包括旋转机构和设置于所述装水桶底部的用于密封所述集水孔
的挡板，所述挡板活动连接于所述装水桶的底部；当所述炮孔排水装置下降时，所述旋转机构转动，水被压入所述集水装置，并向上挤压所述挡板以形成空隙进入所述装水桶。
8.作为本发明的进一步改进，所述旋转机构包括轴承和设置于所述轴承下方的锥形配重环，所述轴承和所述锥形配重环通过吊杆连接；所述炮孔排水装置利用自身重力和外压力下降时，所述轴承转动带动所述吊杆转动，进而带动所述锥形配重环转动，促使水向上进入所述集水装置。
9.作为本发明的进一步改进，所述装水桶包括桶体侧壁和桶底；所述桶体侧壁包括两个可拆卸连接的第一半圆体和第二半圆体，所述第一半圆体的上下两端竖直设有若干螺旋孔，所述第二半圆体的上下两端设有若干并排的螺旋孔和若干竖直排列的螺旋孔，且两个半圆体的竖直排列的螺旋孔能够一一对应，通过螺丝将两个半圆体的所述螺旋孔连接以形成所述桶体侧壁；通过调节两个半圆体的所述螺旋孔的对应关系来调节所述装水桶的桶径；所述桶底包括若干个螺纹连接的圆环，通过拆卸或安装最外层圆环以调整所述桶底的直径，所述桶底的直径可以根据所述桶径进行自由调节；所述圆环上设有用于固定所述桶体侧壁的卡槽。
10.作为本发明的进一步改进，所述装水桶的所述桶底为若干个螺纹连接的圆环形承重板，所述集水孔设置于所述承重板的中心，所述集水孔的直径小于所述装水桶的内径；所述轴承固定安装于所述桶底的最内层的所述承重板上。
11.作为本发明的进一步改进，所述挡板为圆形挡板，所述挡板的直径大于所述集水孔的孔径；所述挡板一端通过第二铰接轴铰接于所述桶底的最内层的所述承重板上，另一端开设有小孔，最内层的所述承重板上设有与所述小孔相配合的t型固定钩，所述t型固定钩穿过所述小孔安装于所述承重板上；所述t型固定钩的长度大于所述挡板的厚度，所述挡板可以通过所述小孔沿所述t型固定钩上下自由活动，同时不会脱离所述t型固定钩。
12.作为本发明的进一步改进，所述挡板为橡胶板。
13.作为本发明的进一步改进，所述提升装置包括提升索绳和提升梯台；所述装水桶的顶端对称设有两个第一铰接轴，两根所述提升索绳分别通过两个所述第一铰接轴与所述装水桶相连；所述提升梯台固定于两根所述提升索绳之间。
14.作为本发明的进一步改进，所述提升装置还包括用于卷绕所述提升绳索的收卷机构；所述收卷机构转动，将所述提升绳索卷绕与所述收卷机构上，从而带动所述装水桶上升。
15.作为本发明的进一步改进，所述收卷机构包括固定于地面的立柱和垂直安装于所述立柱上的摇把飞轮；所述提升绳索远离所述装水桶的一端安装于所述摇把飞轮上；通过转动所述摇把飞轮，将所述提升绳索卷绕于所述摇把飞轮上，从而带动所述装水桶上升。
16.为实现上述发明目的，本发明还提供了一种上述所述的炮孔排水装置的使用方法，包括如下步骤：
17.s1.下压所述炮孔排水装置，所述炮孔排水装置利用自身重力和外压力下降，所述轴承转动带动所述吊杆转动，进而带动所述锥形配重环转动，使水进入所述集水装置，并从所述挡板可自由活动的一端进入所述装水桶；
18.s2.当所述炮孔排水装置装满水，利用所述提升装置将所述装水桶上提，并将水倒出；
19.s3.重复上述操作，直至将水全部排出炮孔外。
20.本发明的有益效果是：
21.(1)本发明通过在装水桶底部设置集水装置，利用可自由转动的轴承和锥形配重环的协同作用，在装水桶下降过程中，轴承带动锥形配重环转动，利用向心力，不仅能减少水的阻力，同时锥形配重环能虹吸周边水，提升集水速度，使水快速通过集水装置进入装水桶中。同时，锥形配重环可以增加整个装置的重力，使装水桶更容易下降。
22.(2)本发明装水桶的桶体侧壁由两个可拆卸连接的半圆体组成，且两个半圆体上均设有螺旋孔，根据螺旋孔的对应关系可以自由调节桶径；同时桶底设有若干个螺纹连接的圆环，通过拆卸或安装最外层圆环以调整桶底的直径，来适应桶径。另外，装水桶的外壁上没有设置其他结构。装水桶的桶径可以根据炮孔的孔径进行自由调节，最大程度使装水桶的桶径接近炮孔的孔径。
23.(3)本发明通过设置摇把飞轮，该炮孔排水装置在上升过程中，通过转动摇把飞轮，将提升绳索卷绕于摇把飞轮上，从而带动装水桶上升，便于提升装水桶，且比直接人工提升更省力；通过设置提升梯台，该炮孔排水装置在下降过程中，可以通过下压提升梯台实现整个装置的下降，同时，在该装置提升到炮孔口时，可以通过提升梯台将装水桶提出，降低了操作难度，便于施工。
24.(4)本发明的技术方案简单易行，装置结构科学合理，能适用于浅孔和中深孔的炮孔排水。排水后的炮孔装药更加合规，降低装药难度系数，增强爆破效果，减少爆破大块率，提高爆破效率和爆破效果。
附图说明
25.图1为本发明炮孔排水装置的主视图。
26.图2为图1中装水桶的桶体侧壁的俯视图。
27.图3为图1中装水桶的桶体侧壁的剖视图。
28.图4为图1中装水桶桶底的承重板组装俯视图。
29.图5为图1中集水装置的放大图。
30.图6为图1中轴承的结构示意图。
31.图7为图5中a部分的放大图。
32.附图标记
33.1-装水桶；2-提升装置；3-集水装置；11-集水孔；12-承重板；13-第一铰接轴；21-提升索绳；22-提升梯台；23-摇把飞轮；24-立柱；31-挡板；32-轴承；33-吊杆；34-锥形配重环；35-第二铰接轴；36-t型固定钩。
具体实施方式
34.为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
35.在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
36.另外，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
37.在本发明中，为了描述方便，各部件的相对位置关系(前、后、上、下、左、右等)的描述均是根据说明书附图1-7的视图进行描述。
38.请参阅图1-7所示，本发明提供了一种炮孔排水装置，包括从上到下依次相连的提升装置2、装水桶1和集水装置3。装水桶1底部设有用于连通装水桶1和集水装置3的集水孔11；集水装置3包括旋转机构和设置于装水桶1底部的用于密封集水孔11的挡板31，挡板31活动连接于装水桶1的底部。如此设置，当该炮孔排水装置利用自身重力和外压力下降时，旋转机构转动，水被压入集水装置3，并向上挤压挡板31以形成空隙进入装水桶1；当装水桶1装满水时，利用提升装置2提拉装水桶1，利用装水桶1中水的重力作用，将挡板31压紧，使集水孔11处于密封状态，避免漏水。
39.具体地，如图1所示，提升装置2包括提升索绳21和提升梯台22。装水桶1的顶端对称设有两个第一铰接轴13，两根提升索绳21分别通过两个第一铰接轴13与装水桶1相连。提升梯台22固定于两根提升索绳21之间。在一些实施例中，提升梯台22上对称设有小孔，两根提升索绳21分别穿过并缠绕于两个小孔中，将提升梯台22固定。一方面在下压该炮孔排水装置时，可以通过下压提升梯台22实现整个装置的下降；另一方面，在该装置提升到炮孔口时，可以通过提升梯台22将装水桶1提出；可见提升梯台22的设置，降低了操作难度，便于施工。
40.提升装置2还包括用于卷绕提升绳索21的收卷机构。具体地，收卷机构包括固定于地面的立柱24和垂直安装于立柱24上的摇把飞轮23，提升绳索21远离装水桶1的一端安装于摇把飞轮23上。如此设置，该炮孔排水装置在上升过程中，通过转动摇把飞轮23，将提升绳索21卷绕于摇把飞轮23上，从而带动装水桶1上升。摇把飞轮23的存在，便于提升装水桶1，且比直接人工提升更省力。
41.装水桶1包括桶体侧壁和桶底。如图2和图3所示，桶体侧壁包括两个可拆卸连接的半圆体，其中第一半圆体的上下两端竖直设有若干螺旋孔；第二半圆体的上下两端设有若干并排的螺旋孔和若干竖直排列的螺旋孔(两个半圆体的竖直排列的螺旋孔能够一一对应)。通过螺丝将两个半圆体的螺旋孔连接以形成桶体侧壁；通过调节两个半圆体的螺旋孔的对应关系对两个半圆体进行收缩或放开来调节装水桶1的桶径。第一半圆体为双层结构，第二半圆体卡在第一半圆体内，且第二半圆体的螺旋孔不会露出第一半圆体，因此不会存在漏水现象。
42.如图4所示，桶底包括若干个螺纹连接的圆环，通过拆卸或安装最外层圆环以调整桶底的直径，桶底的直径可以根据桶径进行自由调节。圆环上设有用于固定桶体侧壁的卡槽(图中未画出)，将桶体侧壁和桶底通过卡槽连接，形成装水桶1。为了将桶体侧壁和桶底更为牢固地连接，可以利用卡槽的同时，再用螺丝将两者固定。在一些实施例中，装水桶1的桶底为若干个螺纹连接的圆环形承重板12(图4中集水孔11外侧的圆环均为承重板12)，集水孔11设置于承重板12的中心，且集水孔11的直径小于装水桶1的内径。如此设置，可以根据炮孔的直径，灵活调整装水桶1的桶径，以适应不同孔径的炮孔排水。
43.如图4和图7所示，装水桶1底部设置的挡板31为圆形挡板，挡板31的直径大于集水孔11的孔径。挡板31一端通过第二铰接轴35铰接于桶底的最内层的承重板12上，另一端开设有小孔，最内层的承重板12上设有与小孔相配合的t型固定钩36，t型固定钩36穿过小孔安装于承重板12上；t型固定钩36的长度大于挡板31的厚度。如此设置，挡板31可以通过小孔沿t型固定钩36上下自由活动，同时不会脱离t型固定钩36。在一些实施例中，挡板31为橡胶板。
44.在另一些实施例中，挡板31的两端均通过t型固定钩36固定于桶底的最内层的承重板12上。如此设置，水的推力会将挡板31整体推开，以形成空隙进入装水桶1。
45.如图5所示，集水装置3的旋转机构包括轴承32和设置于轴承32下方的锥形配重环34，轴承32和锥形配重环34通过吊杆33连接。轴承32的具体结构如图6所示，外圈固定不动(轴承32的外圈固定安装于桶底的最内层的承重板12上)，内圈转动，吊杆33通过内圈将轴承32和锥形配重环34连接。如此设置，该炮孔排水装置利用自身重力和外压力下降过程，轴承32转动(内圈转动)带动吊杆33转动，进而带动锥形配重环34转动，使水进入集水装置3，最终通过集水孔11进入装水桶1。锥形配重环34为倒圆台体形状，如此设置，锥形配重环34转动时，利用向心力更容易将水压入集水装置3。轴承32之所以会自动旋转，一方面是因为集水时向下的力大于水的浮力，另一方面是因为锥形配重环34的重力作用，使轴承32旋转。
46.提升绳索21、承重板12和橡胶板均要有一定的承载能力，避免因水重而破坏该炮孔排水装置。
47.本发明还提供了一种上述所述的炮孔排水装置的使用方法，包括如下步骤：
48.s1.下压该炮孔排水装置，炮孔排水装置利用自身重力和外压力下降，轴承32转动带动吊杆33转动，进而带动锥形配重环34转动，使水进入集水装置3，并向上挤压挡板31以形成空隙进入装水桶1；
49.s2.当该炮孔排水装置装满水，利用提升装置2将装水桶1上提，并将水倒出；
50.s3.重复上述操作，直至将水全部排出炮孔外。
51.在本实施例中，以某矿山浅孔爆破开采的炮孔为例，利用该炮孔排水装置对炮孔进行排水，包括如下步骤：
52.s1.根据炮孔的孔径，调整装水桶1的桶径，通过螺丝将桶体侧壁两个半圆体相连接，确保桶径为该炮孔可以容纳的最大桶径；根据桶径大小拆卸或安装最外层圆环以调整桶底的直径，使桶底直径与桶径一致；通过桶底的卡槽将桶体侧壁和桶底固定，得到装水桶1；
53.s2.在地面上固定好立柱24，将摇把飞轮23垂直安装于立柱24上，转动摇把飞轮23，使提升绳索21从摇把飞轮23上脱下；同时将装水桶1放入炮孔内，并用力下压提升梯台22(可手脚并用向下压提升梯台22)，该炮孔排水装置利用自身重力和外压力下降；
54.s3.轴承32转动带动吊杆33转动，进而带动锥形配重环34转动，减少水的阻力，向下集水，同时锥形配重环34虹吸周边水，提升集水速度，由于水的冲力，将挡板31与t型固定钩36连接的一端顶起，使水通过集水装置3进入装水桶1，直至装水桶水集满；
55.s4.转动摇把飞轮23，将提升绳索21卷绕于摇把飞轮23上，从而带动装水桶1上升，此时由于水的重力，将使挡板31可自由活动的一端回挂在t型固定钩36上而避免漏水；当装水桶1到达炮孔口时，手提提升梯台22，将装水桶1收集的水倒出；
56.s5.重复上述操作，直至将水全部排出炮孔外。
57.综上所述，本发明提供的一种炮孔排水装置及其使用方法，通过在装水桶底部设置集水装置，利用可自由转动的轴承和锥形配重环的协同作用，使水快速通过集水装置进入装水桶中；装水桶的桶径可以根据炮孔的孔径进行自由调节，最大程度使装水桶的桶径接近炮孔的孔径；通过设置摇把飞轮和提升梯台，降低了操作难度，便于施工；装置结构科学合理，能适用于浅孔和中深孔的炮孔排水。
58.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。