一种矿用水炮泥袋及其在炮孔堵塞中的应用

摘要

本发明提供一种矿用水炮泥袋及其在炮孔堵塞中的应用。本发明的水炮泥袋能够实现局部自锁，可靠防止袋口漏水。将其用于炮孔堵塞，结合使用本发明的聚氨酯膨胀泡沫组合料，可实现方便快捷、高效可靠的炮孔堵塞效果，降低人工堵塞炮孔的劳力强度、减少施工时间、提高工作效率，在确保爆破效果的前提下，满足地下金属矿山的强采强掘技术要求。

权利要求

1.一种矿用水炮泥袋，其特征在于，该水炮泥袋由袋体(10)、卡喉(11)、卡口栓塞(12)三部分组成，袋体外表面热压形成多组“V”型凹痕；袋体主体为圆柱状，其外径略小于炮孔直径，袋体尾部为圆弧形；使用注水器(14)为袋体(10)充水；

卡口栓塞(12)的材质为软质橡胶，由栓底(15)、栓柱(16)和栓头(17)三部分构成，栓底(15)直径大于卡喉(11)内径、小于卡喉(11)外径，栓柱(16)外径和长度均分别小于卡喉(11)内径和高度，栓头(17)为锥形。

2.根据权利要求1所述的矿用水炮泥袋，其特征在于，所述注水器(14)由变径注水头(18)、水阀(19)和螺纹连接管(20)组成。

3.根据权利要求1或2所述的矿用水炮泥袋，其特征在于，所述袋体(10)的厚度为0.25～0.5mm，长度为200～300mm，袋体的材质为聚乙烯塑料薄膜，卡喉(11)的材质为硬质塑料。

4.根据权利要求1或2所述的矿用水炮泥袋，其特征在于，所述注水器的直径为8～

10mm。

5.权利要求1～4任一项所述的矿用水炮泥袋的应用，其特征在于，将所述矿用水炮泥袋应用于炮孔堵塞中，在0.5～0.6MPa压力下将聚氨酯预聚物、发泡剂、催化剂、阻燃剂组成的组合料喷射到已装好炸药和水炮泥袋的炮孔孔口部分，通过迅速膨胀并固化为硬质泡沫，从而形成一种以水炮泥袋和硬质泡沫复合作用的填充结构，以堵塞炮孔。

6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，以聚氨酯预聚物为100质量份，发泡剂为10～15质量份，催化剂为1～3质量份，阻燃剂为10～20质量份。

7.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述聚氨酯预聚物分子量为2000～7000。

8.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述聚氨酯预聚物是以官能度大于3、羟值为350～650mgKOH/g的聚醚多元醇与—NCO基质量分数为30～32％的多苯基多亚甲基多异氰酸酯混合的预聚物。

9.根据权利要求5～8任一项所述的应用，其特征在于，所述发泡剂选自氢氟碳化合物中的一种或几种，催化剂选自二月桂酸二丁基锡、三乙烯二胺、N-二甲基环己胺中的一种或几种，阻燃剂选自磷酸三氯乙酯、有机磷、可膨胀石墨、膨胀土中的一种或几种。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，在聚氨酯预聚物、发泡剂、催化剂、阻燃剂组成的组合料中加入烃类抛射剂，控制料气比为65/25-75/35，灌装于气雾罐中；使用时，将气雾罐里组合料从气雾罐中喷出，形成大量的低密度泡沫，烃类抛射剂从中溢出使泡沫迅速膨胀，同时组合料中大量残留—NCO基与空气中的水反应产生二氧化碳而固化形成硬质泡沫，在炮孔潮湿的表面形成较强的粘附力，堵塞炮孔。

说明书

一种矿用水炮泥袋及其在炮孔堵塞中的应用

技术领域

[0001] 本发明属于地下金属矿山采矿领域，尤其涉及一种矿用水炮泥袋及其在炮孔堵塞中的应用。

背景技术

[0002] 现有的水炮泥袋一般使用柔软材质制成进水嘴，进水嘴反向伸入袋体，当袋体注满液体时，由于袋体内液体的压力大于外界大气压，进水嘴壁面受压贴合在一起封闭进水嘴。

[0003] 这种设计要求袋体内的水压力必须要大于外界大气压力，否则袋内液体就会从进水嘴口漏出。因此袋体注水需要在井下有一定水压力的管路上完成，给施工上带来不便。另外，在实际流水操作中，袋内水压力也很难把据，如压力过大，容易胀破袋体，如压力过小，则进水嘴无法有效阻水，并会出现漏水等情况。

[0004] 传统炮孔堵塞方法是将炮泥、粘土、岩粉或碎渣等材料人工堵塞进炮孔，通常由于劳动强度大、耗时长、效率低下等原因无法适应强采强掘的技术要求，在实际施工过程中易发生不堵塞或堵塞不到位的现象，影响爆破效果及整体施工。

[0005] 目前地下煤矿山常采用的水炮泥堵孔方式为先用水炮泥堵部分孔，然后用黏土等固体炮泥封堵其余部分。在实际使用过程中常存在以下几个方面的不足：第一，由于普通水炮泥袋结构及加工质量问题，使用中常出现袋口漏水现象，可能致使炸药受潮，影响爆破效果。第二，采用水炮泥与固体炮泥组合的方式堵孔仍然存在劳动强度大、耗时长、效率低的缺点，不适用强采强掘条件下炮孔快速堵塞。第三，采用水固组合方式封孔，如果固体炮泥充填过长、捣得过实时,易出现拒爆、残爆现象。

发明内容

[0006] 本发明的目的在于提供一种能够实现局部自锁，可靠防止袋口漏水的矿用水炮泥袋。

[0007] 本发明的另一目的在于提供一种上述矿用水炮泥袋的应用，通过将其用于炮孔堵塞，结合使用本发明的聚氨酯膨胀泡沫组合料，实现方便快捷、高效可靠的炮孔堵塞效果，降低人工堵塞炮孔的劳力强度、减少施工时间、提高工作效率，在确保爆破效果的前提下，满足地下金属矿山的强采强掘技术要求。

[0008] 本发明的技术方案：

[0009] 一种矿用水炮泥袋，其特征在于，该水炮泥袋由袋体10、卡喉11、卡口栓塞12三部分组成，袋体外表面热压形成多组“V”型凹痕；袋体主体为圆柱状，其外径略小于炮孔直径，袋体尾部为圆弧形；使用注水器(14)为袋体(10)充水；

[0010] 卡口栓塞12的材质为软质橡胶，由栓底15、栓柱16和栓头17三部分构成，栓底15直径大于卡喉11内径、小于卡喉11外径，栓柱16外径和长度均分别小于卡喉11内径和高度，栓头17为锥形。

[0011] 所述袋体外表面热压形成多组“V”型凹痕，可增大水炮泥袋与炮孔内壁的摩擦力。所述注水器优选采用高温一次成型工艺封装于袋体颈部。

[0012] 袋体尾部为圆弧形，从而便于在炮孔中导向。

[0013] 由于卡口栓塞材质为软质橡胶，具有较强的弹性变形能力，用手指将其压入到卡喉的注水器内时，即使锥形栓头锥底的直径略大于卡喉内径，它也可以顺利通过注水器，由于栓柱长度小于卡喉高度，所以将压凹的栓底微调平整后，在栓柱上产生一定的拉力，将栓头和栓底拉紧贴在卡喉上下两端，实现局部自锁，达到阻水作用。

[0014] 优选该水炮泥袋还包括注水器，所述注水器由变径注水头18、水阀19和螺纹连接管20组成。

[0015] 所述袋体10的厚度优选为0.25～0.5mm，长度优选为200～300mm，袋体的材质优选为聚乙烯塑料薄膜，卡喉11的材质优选为硬质塑料。

[0016] 所述注水器的直径优选为8～10mm。

[0017] 上述矿用水炮泥袋的应用，在0.5～0.6MPa压力下将聚氨酯预聚物、发泡剂、催化剂、阻燃剂组成的组合料喷射到已装好炸药和水炮泥袋的炮孔孔口部分，通过迅速膨胀并固化为硬质泡沫，从而形成一种以水炮泥袋和硬质泡沫复合作用的填充结构，以堵塞炮孔。

[0018] 以聚氨酯预聚物为100质量份，发泡剂优选为10～15质量份，催化剂优选为1～3质量份，阻燃剂优选为10～20质量份。

[0019] 所述聚氨酯预聚物分子量优选为2000～7000。

[0020] 所述聚氨酯预聚物优选以官能度大于3、羟值为350～650mgKOH/g的聚醚多元醇与—NCO基质量分数为30～32％的多苯基多亚甲基多异氰酸酯混合的预聚物。

[0021] 所述发泡剂优选选自氢氟碳化合物中的一种或几种。

[0022] 催化剂优选选自二月桂酸二丁基锡、三乙烯二胺、N-二甲基环己胺中的一种或几种。

[0023] 阻燃剂优选选自磷酸三氯乙酯、有机磷、可膨胀石墨、膨胀土中的一种[0024] 或几种。

[0025] 为了保证泡沫胶具有良好物理机械性能，优选使用分子量为1000-7000的PPG系列聚醚二元醇或聚醚三元醇。

[0026] 所述氢氟碳化合物可以列举HFC～245fa、HFC～365mfc或HFC～365/227等中的一种或几种。

[0027] 所述烃类抛射剂可使用丙丁烷混合气HAPs等。

[0028] 在聚氨酯预聚物、发泡剂、催化剂、阻燃剂组成的组合料中加入烃类抛射剂，控制料气比为65/25-75/35，灌装于气雾罐中；使用时，将气雾罐里组合料从气雾罐中喷出，形成大量的低密度泡沫，烃类抛射剂从中溢出使泡沫迅速膨胀，同时组合料中大量残留—NCO基与空气中的水反应产生二氧化碳而固化形成硬质泡沫，在炮孔潮湿的表面形成较强的粘附力，堵塞炮孔。

[0029] 将聚氨酯预聚物、发泡剂、催化剂、阻燃剂等组分装填于一个耐压罐中的装置。利用气体压力将组合料通过软导管喷射到已装好炸药和水炮泥的炮孔孔口部分，待本发明的组合料与空气接触并发生反应，产生巨大膨胀并固化。当物料从气雾罐中喷出时，泡沫状的聚氨酯物料会迅速膨胀并与空气或接触到的基体中的水分发生固化反应形成泡沫。产生的膨胀泡沫充满炮孔，并紧紧粘附在炮孔壁实现炮孔堵塞。其中膨胀剂材料无毒，防火，粘附力强，膨胀率大；要求发泡量大，泡孔细腻均匀，与炮孔孔壁粘结力好，固化后要有一定的强度和弹性，固化后的聚氨酯泡沫具有充填、粘结、密封、隔热、吸音等多种效果，起到堵塞炮孔的作用，膨胀泡沫喷射充填30～40分钟后即可进行爆破作业。

[0030] 本发明的有益效果

[0031] 相对现有技术中使用的水炮泥袋所存在的无法有效阻水，容易出现漏水的情况，提供了一种能够实现局部自锁，可靠防止袋口漏水的矿用水炮泥袋。

[0032] 且通过将该水炮泥袋应用于炮孔堵塞，结合使用本发明的聚氨酯膨胀泡沫组合料，实现方便快捷、高效可靠的炮孔堵塞效果，降低人工堵塞炮孔的劳力强度、减少施工时间、提高工作效率，在确保爆破效果的前提下，满足地下金属矿山的强采强掘技术要求。

[0033] 据现场实际测定，与用粘土堵孔方法比较，使用本发明的水炮泥袋和组合料进行炮孔堵塞时，进行爆破时，尘粉浓度可降低50％左右，一氧化碳和二氧化氮有害气体可分别减少约35％和约45％；该方法与水炮泥和固体堵孔组合方式比较，工作效率提高约220％，大块率降低约50％。

附图说明

[0034] 图1为本发明的矿用炮孔堵塞装置的示意图的一例；

[0035] 图2为本发明的矿用水炮泥袋的结构示意图的一例；

[0036] 图3为本发明的卡口栓塞结构示意图的一例；

[0037] 图4为本发明的注水器结构示意图的一例。

[0038] 附图说明:

[0039] 1.炮孔 2.雷管 3.起爆药包 4.炸药卷 5.水炮泥 6.膨胀泡沫 7.压力罐 8.软管 9.导爆管 10.袋体 11.卡喉 12.卡口栓塞 13.袋口 14.注水器 15.栓底 16.栓柱 17.栓头 18.变径注水头 19.水阀 20.螺纹连接管

[0040] 图2中的A～A为矿用水炮泥袋颈部的剖面图。

具体实施方式

[0041] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0042] 实施例1

[0043] 将本发明的水炮泥袋结合本发明的组合料进行炮孔堵塞，在湘西金矿沃溪坑口36中段以下的强采强掘开采中进行应用。如在39中段独头巷道延伸掘进中，首先在掌子面利用打孔装备按设计施工图施工完断面上的所有炮孔，炮孔深度约2.8m，直径约40mm，数量为51个。

[0044] 炮孔堵塞具体包括以下步骤：

[0045] 1)水炮泥袋注水：将本发明的专用注水器螺纹端连到工作水管的某一接头处，变径注水头端插入注水口中，打开阀门注水，注满后用卡口栓塞封住注水口即可，不必特殊要求袋内压力大于大气压力；如工作面附近找不到工作水管，也可以找一个容器盛水或直接在水沟中手工灌注，十分方便。

[0046] 2)装药：从炮孔底部开始按顺序放置炸药药卷，其中，在孔底放置1～2卷底药以后在同一轴线为带引爆雷管的起爆药包，引爆雷管上装有引爆导线。

[0047] 3)安装水炮泥：用炮棍将一支或多支上述注满水的矿用水炮泥袋推进炮孔内，与最后一节炸药卷接触，作为水封。

[0048] 4)组合料进行封堵：将本发明的组合料用软管喷射到炮孔的其余空处，操作时软管最好伸到水炮泥袋附近，即尽可能向里，喷射时无需直接充满，因为组合料会以一定比例自主膨胀，以最终固化后充满炮孔为宜。

[0049] 5)固化：组合料与空气接触吸收空气及炮孔壁的潮湿水分，经过10钟左右表面固化，30～40分钟后基体内部基本固化，并与炮孔内壁及水炮泥袋紧密粘结，形成炮孔组合堵塞体。

[0050] 6)爆破：最后连接起爆网络，进行爆破作业。

[0051] 为证明本发明的效果，我们进行了下述效果比对试验：

[0052] 第一种方案采用传统的黄泥粘土作为炮孔填堵材料；

[0053] 第二种方案为现有的水炮泥+普通聚氨酯发泡胶(市场上购买)的堵孔方式。

[0054] 检测结果表明：本发明方案比第一种方案的粉尘浓度降低54％，一氧化碳和二氧化氮有害气体分别减少36％和47％；同时，工作效率提高220％，大块率降低50％。

[0055] 本发明方案比第二种方案的一氧化碳和二氧化氮有害气体分别减少16％和13％，且在炸药爆炸产生的高温火焰下，聚氨酯发泡胶容易发生燃烧，并在燃烧过程中释放出HCN、CO等有毒气体。而本发明相对第二种方案的有害气体的产生明显减少。

[0056] 其中，尘粉浓度和有害气体含量采用提前安放在工作面附近的便捷式爆破粉尘浓度检测仪和多参数气体检测报警仪进行检测。

[0057] 试验结果表明利用本发明进行炮孔堵塞比传统固体堵塞在孔口易出现大块的堵塞部分爆破后块度更加均匀，爆破效果更佳。

[0058] 最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。