[發明專利]熱能巖石劈裂破碎法

有效

• 申請號: 201610217368.2
• 申請日: 2016-04-08
• 公開（公告）號: CN105806164B
• 公開（公告）日: 2017-10-27
• 發明（設計）人: 李學智;魏家賀;李辰;李湘賓;林鍵華;盧飛;歐俊;陳云;許曉軍;胡京平;文勇;宋鵬
• 申請（專利權）人: 李學智
• 主分類號: F42D1/00
• 分類號: F42D1/00;F42D3/04;C06D5/06
• 代理公司: 福州君誠知識產權代理有限公司35211
• 代理人: 戴雨君

技術領域

本發明涉及巖石破碎領域，具體涉及熱能巖石劈裂破碎法。

背景技術

現城鎮基礎建設量巨大，施工過程中需要對巖石進行爆破作業，由于部分爆破點距離建筑物較近，用常規的爆破方法不僅施工工藝復雜，難以實施，不便于操作，還會產生劇烈的震動并伴有飛石，作業安全性低，而且會產生噪音影響環境。而現有技術中出現了采用膨脹劑而破碎巖石的方法，但該方法作業率低，環境適應性差。

發明內容

為了解決現有技術中的不足，本發明的目的在于提供一種高效、安全、無噪音影響環境的熱能巖石劈裂破碎法。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

熱能巖石劈裂破碎法，所述破碎法具體包括以下步驟：

1）在巖石上布置自由面，然后在巖石的自由面上鉆破碎孔；

2）在破碎孔內從孔底部依次裝填熱氣發生劑和粘土，并在破碎孔的孔口處用膨脹螺栓鎖緊以封堵孔口，所述熱氣發生劑為受熱后能產生熱氣體的混合物，其中熱氣發生劑內部埋設有點火裝置，且點火裝置的導電線從膨脹螺栓引出破碎孔；

3）通電點火裝置而點燃熱氣發生劑，熱氣發生劑點燃受熱后分解產生高溫氣體，高溫氣體在密閉的破碎孔內膨脹而使得巖石破碎。

所述熱氣發生劑為鋁熱劑和碳酸氫鹽的混合物。

所述鋁熱劑與碳酸氫鹽的摩爾數比為1：1-2。

所述破碎孔的孔徑為38-150mm，破碎孔的深度為孔徑的16-36倍。

所述破碎孔為一排或兩排以上，每排破碎孔為兩個以上；破碎孔為兩排以上時，相鄰兩排破碎孔的排間距為孔徑的5-15倍。

每排破碎孔中相鄰兩個破碎孔的孔間距為孔徑的5-10倍。

所述熱氣發生劑的裝填高度為破碎孔深度的0.4-0.5倍，膨脹螺栓伸入破碎孔內深度為50-350mm，熱氣發生劑與膨脹螺栓間用粘土填實。

所述膨脹螺栓鎖緊的力矩為（10～15kN）×0.5×d×10-3，d為破碎孔的孔徑，且d=38-150mm。

所述粘土為砂質粘土。

本發明運用電能點燃鋁熱劑與碳酸氫鹽的混合物，由于鋁熱劑燃燒產生大量的熱使碳酸氫鹽等易受熱分解的物質逐漸分解產生定量的高溫氣體，高溫氣體在密閉孔內膨脹產生巨大的壓強，當巖孔內壓力到足以克服巖石內應力使巖石破裂時，巖石開始形成裂隙，同時孔內容積增大，碳酸氫鹽等易分解物質加速分解，使孔內高氣壓保持約2－3秒時間，從而使被破碎巖石充分劈裂破碎，實現工程目標。總之，本發明的破碎法具有以下優點：1、無震動危害、無飛石產生、無噪音影響環境；2、施工工藝簡單，便于操作，作業安全性高；3、環境適應力強，作業率相對采用膨脹劑破碎的方法大幅提高。

附圖說明

以下結合附圖和具體實施方式對本發明做進一步詳細說明：

圖1為在巖石上破碎孔的布置圖；

圖2破碎孔的剖視圖。

具體實施方式

如圖1或圖2所示，本發明熱能巖石劈裂破碎法，該破碎法具體包括以下步驟：

1）在巖石上布置自由面，然后在巖石的自由面上鉆破碎孔1，其中巖石自由面的高度大于或等于破碎孔1的深度；破碎孔1的孔徑為d, d=38-150mm，破碎孔1的深度為孔徑d的16-36倍。

破碎孔1為一排或兩排以上，每排破碎孔1為兩個以上；破碎孔1為兩排以上時，相鄰兩排破碎孔1的排間距為孔徑d的5-15倍。每排破碎孔1中相鄰兩個破碎孔1的孔間距為孔徑d的5-10倍。

2）在破碎孔1內從孔底部依次裝填從孔底部依次熱氣發生劑2和粘土3，并在破碎孔1的孔口處用膨脹螺栓4鎖緊以封堵孔口，熱氣發生劑2為受熱后能產生熱氣體的混合物，粘土3為砂質粘土，其中熱氣發生劑2內部埋設有點火裝置（圖中未示出），且點火裝置的導電線從膨脹螺栓4引出破碎孔。熱氣發生劑2裝填高度為破碎孔1深度的0.4-0.5倍，膨脹螺栓4伸入破碎孔內深度為50-350mm，熱氣發生劑2與膨脹螺栓4間用砂質粘土填實。此外，膨脹螺栓4鎖緊的力矩為（10～15kN）×0.5×d×10^-3。

3）通電點火裝置而點燃熱氣發生劑2，熱氣發生劑2點燃受熱后分解產生高溫氣體，高溫氣體在密閉的破碎孔1內膨脹而使得巖石破碎。

熱氣發生劑2為鋁熱劑和碳酸氫鹽的混合物，鋁熱劑與碳酸氫鹽的摩爾數比為1：1-2。碳酸氫鹽為碳酸氫鈉、碳酸氫鉀、碳酸氫鈣等受熱易分解物質。