本發(fā)明涉及巖土工程相關技術領域，具體的是，是涉及一種用于超前地質預報數(shù)據(jù)采集時炮孔封堵裝置、方法及應用。

技術背景

隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，越來越多的大埋深特長隧道開始出現(xiàn)，因施工風險的不可預見性，隧道開挖中坍塌、冒頂、涌水等地質災害時有發(fā)生。

為了保證隧道施工安全和高效，隧道超前地質探測更顯重要。目前,TSP超前地質預報系統(tǒng)，采用地震波反射原理，操作簡單，能長距離地預報隧道掌子面前方的地質情況。要在隧道中使用TSP超前地質預報隧道不良地質體，首要問題就是準確高效的采集到由接收傳感器將爆破產生的震動信號轉化的電信號，爆破產生的震動信號的質量直接影響了接收到的電信號。

目前在數(shù)據(jù)采集現(xiàn)場經(jīng)常使用水管往炮孔注水的方法來提高震動信號的強度，減少噪音的干擾，但在注水的過程中只是將水管插進炮孔中，并沒有能夠固定水管的機構。由于炮孔存在一定的傾斜角度，所以經(jīng)常出現(xiàn)水管從炮孔中滑脫，致使炮孔中水無法完全注滿，給現(xiàn)場施工造成諸多不便，并且還會影響炮孔注水的質量，達不到水封炮孔的目的，對信號的采集及后期的處理都帶來了巨大的負面影響。

技術實現(xiàn)要素：
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本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術的不足，提供一種用于超前地質預報數(shù)據(jù)采集時炮孔封堵裝置。本發(fā)明在用水管進行炮孔注水的基礎上，采用封堵臺將炮孔封堵，使炮孔在注水過程中不易漏水，并能夠較大程度的保證炮孔中的注水量，提高震動信號強度。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術方案：

一種用于超前地質預報數(shù)據(jù)采集時炮孔封堵裝置，包括：

封堵臺，封堵臺內部具有注水流道；

注水流道的后端與凸出于所述封堵臺的過渡段連接，過渡段與注水控制閥密閉連接，封堵臺的前端的外側粘接有吸水膨脹層；

其中，所述封堵臺內部還具有炮線連接孔。

優(yōu)選的，所述封堵臺為圓臺形結構。

優(yōu)選的，所述封堵臺靠近過渡段的一端與彈性密封圈固定連接。

優(yōu)選的，所述封堵臺外側還設置有炮線固定機構。

優(yōu)選的，所述炮線固定機構為彈性膠圈。

優(yōu)選的，所述炮孔封堵臺長度為0.3m。

優(yōu)選的，所述注水控制閥為電動閥。

優(yōu)選的，所述注水控制閥與控制模塊電連接。

在提供上述結構方案的同時，本發(fā)明還提供了一種利用上述裝置的方法，主要步驟如下：

(1)將炮線從炮線連接孔穿過并穿出吸水膨脹層；

(2)將封堵臺塞進炮孔；

(3)將外接水管與注水控制閥密閉連接；

(4)進行注水，則炮孔中的水與注水膨脹層接觸后使注水膨脹層膨脹，將炮孔封堵；

(5)停止注水并將封堵臺從炮孔中取出，重新包裹吸水膨脹層并安裝炮線，進行下一個炮孔注水。

本發(fā)明還要求保護上述的裝置在超前地質預報數(shù)據(jù)采集過程中的應用。

本發(fā)明的有益效果如下：

依靠圓臺形的封堵臺將炮孔封堵進行注水，并依靠吸水膨脹層在炮孔注水后將炮孔密封，能夠確保炮孔注水充分，提高TSP超前地質預報數(shù)據(jù)采集信號強度，縮短注水時間，提高工作效率。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的控制原理示意圖；

圖2是本發(fā)明的結構示意圖；

其中，1.控制模塊，2.注水控制閥，3.過渡段，4.彈性密封圈，5.注水流道，6.吸水膨脹層，7.炮線連接孔，8.封堵臺，9.炮線固定機構。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。

實施例1：一種適用于TSP超前地質預報數(shù)據(jù)采集時炮孔注水封堵裝置，其結構如圖1和圖2所示，包括：

封堵臺8，封堵臺8內部具有注水流道5，

注水流道5的后端與凸出于所述封堵臺8的過渡段3連接，過渡段3與注水控制閥2密閉連接，封堵臺8的前端的外側包裹有吸水膨脹層6；吸水膨脹層6通常情況下為圓臺或圓圈型結構；

封堵臺8內部還具有炮線連接孔7。

優(yōu)選的，所述封堵臺8為圓臺形結構，可以使其具有較高的適用性，能夠封堵不同孔徑、結構的炮孔。同時，所述封堵臺靠近過渡段3的一端與彈性密封圈4固定連接，可以進一步的提高密封效果。

其原理在于，隨著封堵臺8的在炮孔中的移動，彈性密封圈4也會隨之移動。但是彈性密封圈4的直徑大于自身所處的封堵臺8截面的直徑，使得彈性密封圈4會先與炮孔壁接觸。炮孔在通常情況下可以視為近乎于圓柱形的盲孔，所以彈性密封圈4會在封堵臺8與炮孔壁的擠壓下變形，能夠將封堵臺8與炮孔壁之間的間隙密封，起到一次(臨時)封堵的技術效果。

作為較佳的選擇，封堵臺8外側還設置有炮線固定機構9，炮線固定機構9可以選擇卡扣或彈性膠圈。

其中，所述炮孔封堵臺8長度為0.3m。

處于便于控制的需要，所述注水控制閥2為電動閥，且注水控制閥2與控制模塊1電連接?？刂颇K1可以選擇為PLC控制系統(tǒng)或PC。

實施例2：利用實施例1所述的用于超前地質預報數(shù)據(jù)采集時炮孔封堵裝置對炮孔封堵的主要步驟包括：

(1)將炮線從炮線連接孔7穿過并穿出吸水膨脹層6，然后與炸藥系為一體；

(2)將封堵臺8塞進炮孔，并確保彈性密封圈4與炮孔密閉連接；

(3)將外接水管與注水控制閥2的后端密閉連接；

(4)通過控制模塊1發(fā)出指令，則注水控制閥2導通，實現(xiàn)注水；

水在外界壓力的作用下，開始快速灌注炮孔，當水反流時，會接觸注水膨脹層6，使注水膨脹層6進行膨脹，則注水膨脹層6隨著體積的變大，將自身與炮孔壁之間的縫隙堵塞，并將自身內部的通孔也堵塞，實現(xiàn)炮孔二次(永久)封堵；

(5)接下來，停止注水，并緩慢將封堵臺8從炮孔中退出，再重新包裹吸水膨脹層并安裝炮線，進行下一個炮孔注水。

本發(fā)明還要求保護上述的裝置在超前地質預報數(shù)據(jù)采集過程中的應用。

需要說明的一點是，本發(fā)明中所涉及到的吸水膨脹層，其實質就是現(xiàn)有技術中的吸水膨脹材料，通常情況下呈現(xiàn)出彈性膠體狀態(tài)。例如，中國專利申請201180019170.9和201510053336.9中均有涉及。所以，吸水膨脹層的材質為現(xiàn)有技術，在此不進行贅述。

對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業(yè)技術人員能夠實現(xiàn)或使用本發(fā)明。對實施例的多種修改對本領域的專業(yè)技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)，未予以詳細說明和局部放大呈現(xiàn)的部分，為現(xiàn)有技術。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和特點相一致的最寬的范圍。