本发明涉及工程爆破技术领域，尤其涉及一种环保型炮孔封堵系统及方法。
背景技术：
在隧道爆破工程的发展初期，国内隧道爆破实际的掘进施工过程中，普遍采用炮眼无回填堵塞，或仅用炸药箱纸壳捲成卷塞入光爆炮眼口处的方法进行爆破，采取这种不科学的做法，既不能充分利用炸药爆炸在围岩中产生应力波的作用，又不能充分利用炸药爆炸生成的膨胀气体的作用，而且冲击波过强，爆破振动影响大，爆破飞石过远。
研究表明，炮孔封堵可以影响爆破的最终效果，合理的封堵可以延长爆生气体的作用时间，提高炸药爆炸能量利用率，减少飞石和有害气体，降低瓦斯、粉尘等爆炸的风险，改善爆破效果。
通常，炮孔封堵材料采用专用的粘结材料，如粘土、一些新型封堵材料以及液态封堵材料，采用粘土的方式是利用其粘结力将各种封堵颗粒粘结成一个整体，采用新型封堵材料的方式是通过在各种封堵颗粒中添加粘结剂或胶凝剂(如水泥、kt胶凝剂等)，液态封堵材料是采用初始状态为液态的有机发泡材料，利用相关机械喷射入炮孔内后即可迅速发泡固化成一整体。然而，每个隧道的掘进施工中，需要将掌子面采用爆破的方式逐层推进，涉及大量封堵材料的使用，采用这些封堵方法的材料不可重复利用，施工成本高，不利于经济环保。
技术实现要素：
鉴于现有技术存在的不足，本发明提供了一种环保型炮孔封堵系统及方法，可以实现钻孔过程中产生的岩粉、砂子或粘土之类的材料的重复利用，节省了专门购买炮孔封堵材料的成本，经济环保，具有较高的实用性。
为了实现上述的目的，本发明采用了如下的技术方案：
一种环保型炮孔封堵系统，包括依次连通的收集仓、振动筛粒箱、成型装置、封孔机构以及用于在各连通的结构之间传输物料的送料装置，所述振动筛粒箱顶部连接有用于固定至钻炮孔的钻头上的悬挂索；所述收集仓的顶部敞口设置且侧部贴合在掌子面，用于设置在钻头的正下方；在钻头钻炮孔的过程中，从炮孔中掉下的颗粒物进入所述收集仓，并依次由所述振动筛粒箱筛分、所述成型装置成型后由所述封孔机构挤压至掌子面内的待封堵的炮孔内。
作为其中一种实施方式，所述收集仓与所述振动筛粒箱通过导料管连接，且所述收集仓的底部高于所述振动筛粒箱的入口。
作为其中一种实施方式，所述收集仓的底部呈锥形，所述导料管连接在所述收集仓的锥形的所述底部。
作为其中一种实施方式，所述收集仓包括用于贴附在掌子面的第一侧板和用于背向掌子面的第二侧板，所述第二侧板的下端朝向所述第一侧板倾斜，所述第二侧板与所述收集仓的底面形成锥形的所述底部。
作为其中一种实施方式，所述第一侧板贴设有用于接触掌子面的阻尼块，所述第二侧板连接有将所述阻尼块抵接在掌子面上的支撑组件，所述支撑组件相对于所述第一侧板倾斜设置。
作为其中一种实施方式，所述支撑组件包括至少两段可伸缩地相连的子支撑件，且位于最上端的子支撑件与所述第二侧板可转动地连接。
作为其中一种实施方式，所述成型装置包括底模和水腔、可存储水分的吸水海绵、具有多个微孔的微孔压板，所述底模上开设有多个成型孔，所述吸水海绵、所述微孔压板依次层叠地设于所述水腔的底部，自所述水腔的入口送入的水经过所述吸水海绵后进入所述微孔压板的微孔内；所述送料装置包括设于所述振动筛粒箱的出口下方的传送带，自所述振动筛粒箱的出口掉落的颗粒物进入下方的传送带上的底模内，所述水腔在朝向所述底模运动的过程中利用所述微孔压板将颗粒物压紧在所述成型孔内，并通过所述微孔朝所述成型孔内补充水分。
作为其中一种实施方式，所述振动筛粒箱包括箱体、振动筛以及用于将所述振动筛承托于所述箱体内的承托件，所述振动筛在所述钻头工作过程中水平移动而撞击所述箱体的内壁。
作为其中一种实施方式，所述承托件为压簧。
本发明的另一目的在于提供一种环保型炮孔封堵方法，采用任一上述的环保型炮孔封堵系统，包括：
利用钻头钻炮孔；
收集仓将上方的炮孔内掉落的颗粒物进行收集；
送料装置将收集仓收集的颗粒物输送至振动筛粒箱；
振动筛粒箱随上方的钻头工作过程中产生的震动而振动，将小粒径的颗粒物筛分出，并通过送料装置运输至成型装置；
成型装置将颗粒物制作成型后，通过送料装置运输至封孔机构；
封孔机构将制作成型的颗粒物挤压至掌子面内的待封堵的炮孔内。
本发明通过将钻炮孔过程中掉落的颗粒进行收集，然后利用钻头钻孔过程中的震动来筛分颗粒物，再通过将筛分出的细颗粒物进行成型工艺后通过封孔机构挤压至掌子面内需要封堵的炮孔内，实现了封堵材料的就地采集和二次利用，而且节省了筛分过程中需要的能源，很好地降低了施工成本。
附图说明
图1为本发明实施例的环保型炮孔封堵系统的结构示意图；
图2为本发明实施例的收集仓的结构示意图；
图3为本发明实施例的振动筛粒箱的结构示意图；
图4为本发明实施例的封孔机构的结构示意图；
图5为本发明实施例的炮孔封堵方法的流程示意图。
具体实施方式
在本发明中，术语“设置”、“设有”、“连接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本发明中的具体含义。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参阅图1，本发明实施例提供了一种环保型炮孔封堵系统，包括依次连通的收集仓10、振动筛粒箱20、成型装置30、封孔机构40以及用于在各连通的结构之间传输物料的送料装置50。
其中，收集仓10用于将上方的炮孔的钻孔过程中产生的岩粉、砂子或粘土之类的颗粒材料进行收集，借助送料装置50运送至振动筛粒箱20内，振动筛粒箱20将大颗粒的材料挑出后将小颗粒作为封堵材料，通过送料装置50运送至成型装置30进行成型，最后将成型后的封堵材料利用封孔机构40挤压至另一个已钻孔完成的炮孔内，即完成一次炮孔的封堵。由于炮孔内掏出的材料基本足够炮孔的封堵，因此可以完全没有必要单独采购专门的封堵材料，因此，节省了原料成本，而且该材料可以就地取材，还能实现重复利用，实现了经济环保的效果。
振动筛粒箱20顶部连接有悬挂索1，通过悬挂索1可以将振动筛粒箱20整体以悬垂的方式固定至钻炮孔的钻头a下方，当钻头工作时，将会产生剧烈的震动，通过振动筛粒箱20悬挂在钻头的主轴上，振动筛粒箱20可以随钻头的震动而进行筛分，将细颗粒物分离出，而此种方式也在一定程度上降低了钻头的纵向跳动幅度。悬挂索1顶部可以连接有套环，通过套环套设在钻头的主轴上即可实现固定。
如图2所示，本实施例的收集仓10的顶部敞口设置，且其侧部贴合在掌子面z，收集仓10设置在钻头a的正下方，在钻头a钻炮孔的过程中，从炮孔中掉下的颗粒物进入收集仓10，并依次由振动筛粒箱20筛分、成型装置30成型后由封孔机构40挤压至掌子面z内的待封堵的炮孔内。
收集仓10包括用于贴附在掌子面z的第一侧板11和用于背向掌子面z的第二侧板12，第二侧板12的下端朝向第一侧板11倾斜，第二侧板12与收集仓10的底面形成锥形的底部。为避免钻孔过程中的颗粒从收集仓10与掌子面z之间泄漏，安装完成后，收集仓10侧部的第一侧板11呈竖直状态，可以紧密地贴合在掌子面z，第一侧板11表面还贴设有用于接触掌子面的阻尼块13，第二侧板12连接有将阻尼块13抵接在掌子面上的支撑组件14，支撑组件14相对于第一侧板11倾斜设置。
收集仓10与振动筛粒箱20通过导料管2连接，且收集仓10的底部高于振动筛粒箱20的入口。由于收集仓10的底部呈锥形，导料管2连接在收集仓10的锥形的底部，可以使得收集的颗粒材料均可在重力作用下自然沿着导料管2坠落地运输。这里，导料管2作为送料装置50的一部分，作为连接收集仓10与振动筛粒箱20的运输通道。
如图2，支撑组件14包括至少两段可伸缩地相连的子支撑件，且位于最上端的子支撑件与第二侧板12可转动地连接，位于最下端的子支撑件支撑在地面的适当位置，从而通过对倾斜的第二侧板12进行斜向支撑，将第一侧板11侧抵紧在掌子面z上。可以理解，支撑组件14可以是多根支撑件形成的架体，如，通过将其制作成三角架或者框形支架，通过转动轴将其与第二侧板12进行转动连接，从而将第二侧板12平稳地固定，第二侧板12支撑完成后，收集仓10在重力作用下由掌子面z与支撑组件14分别在相对的两侧进行支撑，通过调节支撑组件14的工作长度和底端的固定位置，可以调整收集仓10的支撑高度和角度，从而将第一侧板11紧密地贴合在掌子面z的不同高度。
另外，为了最大限度地收集上方掉落的颗粒物，收集仓10还具有自第二侧板12的顶部朝收集仓10外倾斜形成的折边121，折边121的形成使得收集仓10具有更大的开口，从上方的炮孔内掉下的颗粒物可以更顺利地进入到收集仓10内，并依次顺着折边121、第二侧板12进入到收集仓10的底部。
收集仓10内还可以设置有抽气扇100，抽气扇100设置在横跨收集仓10的横断面上，如顶部开口处，或者底部的接导料管2的出口处，抽气扇100四周与收集仓10内壁之间密封处理，仅留抽气扇的气流入口。通过抽气扇100工作，可以将散落至收集仓10附近的灰尘最大限度地吸附进其中，从而尽可能多地收集颗粒物。
如图3所示，振动筛粒箱20包括箱体21、振动筛22以及用于将振动筛22承托于箱体21内的承托件23，振动筛粒箱20的出口设置在箱体21的底部，从振动筛粒箱20的出口掉落的颗粒物由下方的传送带进行传输。在钻头a工作过程中产生的震动使得振动筛22水平往复地移动而撞击箱体21的内壁，从而使得细小颗粒物被振动筛22筛分至从振动筛粒箱20底部的出口掉落至下方的传送带上的成型装置30上。
优选地，承托件23为压簧，多个压簧间隔布置在箱体21的底部，共同将振动筛22承载在箱体21内。此种设计利用压簧自身的韧性牵引住箱体21，在振动筛22受到水平方向的力撞击箱体21后，压簧为振动筛22提供水平方向的弹性回复力，从而加剧振动筛22的平移，提高了筛分效果。
在其他实施方式中，承托件23也可以是磁悬浮装置，磁悬浮装置包括两组磁极，其中的一组磁极固定在箱体21内的底部，其中另一组磁极固定在振动筛22的底部，两组磁极磁性相同的一端朝向彼此设置，使得振动筛22可以在受到震动的过程中自由地在水平方向上往复运动，从而将颗粒物进行筛分，振动筛22撞击箱体21后回弹，如此往复，可以显著地保证筛分效率。
可以理解，在必要时，也可以在振动筛粒箱20内增加震动马达以加快内部的筛分速度。
如图1所示，成型装置30具体包括底模31和水腔32、可存储水分的吸水海绵33、具有多个微孔的微孔压板34，水腔32、吸水海绵33、微孔压板34充当上模，底模31上开设有多个成型孔310。吸水海绵33、微孔压板34依次层叠地设于水腔32的底部，自水腔32的入口送入的水经过吸水海绵33后进入微孔压板34的微孔内。
送料装置50包括设于振动筛粒箱20的出口下方的传送带，多个底模31沿传送带的传送方向上间隔设置，随传送带的驱动而进行移动，以此方式来输送颗粒物。自振动筛粒箱20的出口掉落的颗粒物进入下方正对的底模31内，而水腔32、吸水海绵33、微孔压板34组成的上模设置在传送带的传送路径的某一处，当承载有颗粒物的底模31运输至上模下方时，上模则下压进入底模31，水腔32在朝向底模31运动的过程中利用微孔压板34将颗粒物压紧在成型孔310内，并通过微孔朝成型孔310内补充水分，使得颗粒物以一定的湿度成型后压紧在底模31的成型孔310内，形成块状或条状的封堵材料。
成型后的封堵材料取出后，由送料装置50可以继续输送至专门的炮泥仓60内进行存储，避免封堵材料堆积而影响运输。最终，封堵材料由送料装置50输送至封孔机构40。
如图4所示，封孔机构40主要包括料筒41、上料块42，料筒41为中空的筒状结构，其一端设有材料注入口400，周向表面开设有上料口401，上料块42部分设于料筒41内并可沿料筒41的轴向往复运动。当自炮泥仓60供给的封堵材料从上料口401进入料筒41内后，通过上料块42挤压封堵材料即可将其从材料注入口400挤压至炮孔内，从而完成封堵。
优选地，封孔机构40还可以具有定位块43，定位块43呈环状，其内径与料筒41的材料注入口400处相匹配，通过将定位块43套设而固定在料筒41的材料注入口400，使得材料注入口400部分伸出定位块43外。当需要封堵炮孔时，首先将材料注入口400对准炮孔垂直插入，定位块43则抵接在炮孔周围的岩石表面，限定材料注入口400插入炮孔的深度，最后再通过推动上料块42使封堵材料顺着材料注入口400压入炮孔内即可。定位块43的存在实现了材料注入口400的辅助定位，可以避免料筒41在使用过程中伸入炮孔内过长或者歪斜。可以理解，定位块43也可以与料筒41一体成型。
如图4所示，本发明实施例的环保型炮孔封堵方法主要包括：
s01、利用钻头a钻炮孔。
钻头a的主轴垂直于掌子面，通过调整钻头a的位置至炮孔位置即可进行钻孔。
s02、收集仓10将上方的炮孔内掉落的颗粒物进行收集。
钻头钻孔前，首先将收集仓10的第一侧板11抵靠在待钻孔部位下方的掌子面z，并通过调整支撑组件14的支撑角度、工作长度以及固定部位，将第一侧板11调整至贴紧钻头正下方的掌子面的岩层表面。
开始钻孔后，从上方掉落的颗粒物依次顺着折边121、第二侧板12进入到收集仓10的底部。另外，还可以通过抽气扇100将散落至收集仓10附近的灰尘最大限度地吸附进其中。
s03、送料装置50将收集仓10收集的颗粒物输送至振动筛粒箱20。
收集的颗粒材料均可在重力作用下自然从收集仓10的锥形的底部沿着导料管2坠落地运输至振动筛粒箱20。
s04、振动筛粒箱20随上方的钻头a工作过程中产生的震动而振动，将小粒径的颗粒物筛分出，并通过送料装置50运输至成型装置30。
当钻头工作时，钻头产生的剧烈震动传递给悬挂在其主轴上的振动筛粒箱20，振动筛粒箱20可以随钻头的震动而进行筛分，将细颗粒物分离出。
在振动筛22受到水平方向的力撞击箱体21后，振动筛22在承托件23的作用下进行水平方向的平移，振动筛22反复撞击箱体21而进行筛分，自振动筛粒箱20的出口掉落的颗粒物进入下方正对的底模31内。
s05、成型装置30将颗粒物制作成型后，通过送料装置50运输至封孔机构40。
承载有颗粒物的底模31运输至上模下方时，上模则下压进入底模31，水腔32在朝向底模31运动的过程中利用微孔压板34将颗粒物压紧在成型孔310内，并通过微孔朝成型孔310内补充水分，使得颗粒物以一定的湿度成型后压紧在底模31的成型孔310内，形成块状或条状的封堵材料。
s06、封孔机构40将制作成型的颗粒物挤压至掌子面z内的待封堵的炮孔内。
首先将材料注入口400对准炮孔垂直插入，定位块43则抵接在炮孔周围的岩石表面，限定材料注入口400插入炮孔的深度，最后再通过推动上料块42使封堵材料顺着材料注入口400压入炮孔内即可。
本发明通过将钻炮孔过程中掉落的颗粒进行收集，然后利用钻头钻孔过程中的震动来筛分颗粒物，再通过将筛分出的细颗粒物进行成型工艺后通过封孔机构挤压至掌子面内需要封堵的炮孔内，实现了封堵材料的就地采集和二次利用，而且节省了筛分过程中需要的能源，很好地降低了施工成本。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。
1.一种环保型炮孔封堵系统，其特征在于，包括依次连通的收集仓(10)、振动筛粒箱(20)、成型装置(30)、封孔机构(40)以及用于在各连通的结构之间传输物料的送料装置(50)，所述振动筛粒箱(20)顶部连接有用于固定至钻炮孔的钻头(a)上的悬挂索(1)；所述收集仓(10)的顶部敞口设置且侧部贴合在掌子面(z)，用于设置在钻头(a)的正下方；在钻头(a)钻炮孔的过程中，从炮孔中掉下的颗粒物进入所述收集仓(10)，并依次由所述振动筛粒箱(20)筛分、所述成型装置(30)成型后由所述封孔机构(40)挤压至掌子面(z)内的待封堵的炮孔内。
2.根据权利要求1所述的环保型炮孔封堵系统，其特征在于，所述收集仓(10)与所述振动筛粒箱(20)通过导料管(2)连接，且所述收集仓(10)的底部高于所述振动筛粒箱(20)的入口。
3.根据权利要求2所述的环保型炮孔封堵系统，其特征在于，所述收集仓(10)的底部呈锥形，所述导料管(2)连接在所述收集仓(10)的锥形的所述底部。
4.根据权利要求3所述的环保型炮孔封堵系统，其特征在于，所述收集仓(10)包括用于贴附在掌子面的第一侧板(11)和用于背向掌子面的第二侧板(12)，所述第二侧板(12)的下端朝向所述第一侧板(11)倾斜，所述第二侧板(12)与所述收集仓(10)的底面形成锥形的所述底部。
5.根据权利要求4所述的环保型炮孔封堵系统，其特征在于，所述第一侧板(11)贴设有用于接触掌子面的阻尼块(13)，所述第二侧板(12)连接有将所述阻尼块(13)抵接在掌子面上的支撑组件(14)，所述支撑组件(14)相对于所述第一侧板(11)倾斜设置。
6.根据权利要求5所述的环保型炮孔封堵系统，其特征在于，所述支撑组件(14)包括至少两段可伸缩地相连的子支撑件，且位于最上端的子支撑件与所述第二侧板(12)可转动地连接。
7.根据权利要求1所述的环保型炮孔封堵系统，其特征在于，所述成型装置(30)包括底模(31)和水腔(32)、可存储水分的吸水海绵(33)、具有多个微孔的微孔压板(34)，所述底模(31)上开设有多个成型孔(310)，所述吸水海绵(33)、所述微孔压板(34)依次层叠地设于所述水腔(32)的底部，自所述水腔(32)的入口送入的水经过所述吸水海绵(33)后进入所述微孔压板(34)的微孔内；所述送料装置(50)包括设于所述振动筛粒箱(20)的出口下方的传送带，自所述振动筛粒箱(20)的出口掉落的颗粒物进入下方的传送带上的底模(31)内，所述水腔(32)在朝向所述底模(31)运动的过程中利用所述微孔压板(34)将颗粒物压紧在所述成型孔(310)内，并通过所述微孔朝所述成型孔(310)内补充水分。
8.根据权利要求1～7任一所述的环保型炮孔封堵系统，其特征在于，所述振动筛粒箱(20)包括箱体(21)、振动筛(22)以及用于将所述振动筛(22)承托于所述箱体(21)内的承托件(23)，所述振动筛(22)在所述钻头(a)工作过程中水平移动而撞击所述箱体(21)的内壁。
9.根据权利要求8所述的环保型炮孔封堵系统，其特征在于，所述承托件(23)为压簧。
10.一种环保型炮孔封堵方法，其特征在于，采用权利要求1～9任一所述的环保型炮孔封堵系统，包括：
利用钻头(a)钻炮孔；
收集仓(10)将上方的炮孔内掉落的颗粒物进行收集；
送料装置(50)将收集仓(10)收集的颗粒物输送至振动筛粒箱(20)；
振动筛粒箱(20)随上方的钻头(a)工作过程中产生的震动而振动，将小粒径的颗粒物筛分出，并通过送料装置(50)运输至成型装置(30)；
成型装置(30)将颗粒物制作成型后，通过送料装置(50)运输至封孔机构(40)；
封孔机构(40)将制作成型的颗粒物挤压至掌子面(z)内的待封堵的炮孔内。
技术总结