[發(fā)明專利]一種利用氣體膨脹破碎軟巖的破巖裝備及破巖方法

在審

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• 申請日: 2022-10-25
• 公開（公告）號: CN115522591A
• 公開（公告）日: 2022-12-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 尹崧宇;馮晨;孫守勝;張鳳錕;李艷玲;郭喜亮;楊正軍;李章超;鄭選斌;郭志勇;陳浩;趙強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 中交天津航道局有限公司
• 主分類號: E02F5/30
• 分類號: E02F5/30;E02F9/06
• 代理公司: 天津市鼎和專利商標(biāo)代理有限公司 12101
• 代理人: 張倩

1.一種利用氣體膨脹破碎軟巖的破巖裝備，其特征在于：包括船體、氣體發(fā)生裝置和軟巖破裂機(jī)具，所述船體包括鋼樁和橋架，所述鋼樁用于實(shí)現(xiàn)船體定位，所述氣體發(fā)生裝置設(shè)置于船首甲板下方，所述氣體發(fā)生裝置通過氣體輸送通道與軟巖破裂機(jī)具相連，所述氣體輸送通道裝設(shè)在橋架上，所述軟巖破裂機(jī)具設(shè)置在橋架下端，所述橋架用于帶動(dòng)軟巖破裂機(jī)具移動(dòng)；

所述軟巖破裂機(jī)具包括聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)、巖體破裂系統(tǒng)和氣體膨脹系統(tǒng)，所述聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)的一側(cè)與橋架可轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置有可上下運(yùn)動(dòng)的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，所述回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)與巖體破裂系統(tǒng)相連，用于帶動(dòng)巖體破裂系統(tǒng)做沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)運(yùn)動(dòng)，所述氣體膨脹系統(tǒng)與巖體破裂系統(tǒng)相連，用于向巖體破裂系統(tǒng)輸送膨脹性氣體。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用氣體膨脹破碎軟巖的破巖裝備，其特征在于，所述巖體破裂系統(tǒng)包括鉆桿、鉆頭、傳壓塊，所述鉆桿頂端密封，所述鉆桿與回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)相連，所述回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)鉆桿旋轉(zhuǎn)，所述鉆桿底部與鉆頭螺紋相連，所述鉆桿和鉆頭內(nèi)部設(shè)置有高壓氣體通道，所述鉆頭內(nèi)部底端設(shè)置有具有控溫保壓功能的爆裂片及泄氣孔，所述傳壓塊與鉆桿相連，所述傳壓塊頂部與回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)接觸連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用氣體膨脹破碎軟巖的破巖裝備，其特征在于，所述鉆桿包括上部鉆桿和下部鉆桿，所述上部鉆桿和下部鉆桿通過螺紋連接，且在連接處設(shè)置密封裝置。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用氣體膨脹破碎軟巖的破巖裝備，其特征在于，所述氣體膨脹系統(tǒng)包括高壓氣體發(fā)生裝置和熱源輸送裝置，所述高壓氣體發(fā)生裝置與聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)上部相連，所述高壓氣體發(fā)生裝置與巖體破裂系統(tǒng)的鉆桿上部相連，且高壓氣體發(fā)生裝置內(nèi)部可使鉆桿隨動(dòng)旋轉(zhuǎn)，所述高壓氣體發(fā)生裝置上設(shè)置有配氣孔，所述配氣孔與氣體輸送通道相連，用于將氣體發(fā)生裝置內(nèi)的氣體輸送至巖體破裂系統(tǒng)的高壓氣體通道內(nèi)；所述熱源輸送裝置置于巖體破裂系統(tǒng)的傳壓塊內(nèi)，所述熱源輸送裝置內(nèi)設(shè)置有可將其彈出至高壓氣體通道對高壓氣體通道進(jìn)行封堵的彈卡機(jī)構(gòu)，所述熱源輸送裝置可卡接在高壓氣體通道的卡槽內(nèi)，使位于上方的高壓氣體通道內(nèi)為穩(wěn)定室，位于下方的高壓氣體通道內(nèi)為發(fā)射室。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用氣體膨脹破碎軟巖的破巖裝備，其特征在于，所述回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)與聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)下部通過鍵連接，且聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)置有供回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上下運(yùn)動(dòng)的滑道。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用氣體膨脹破碎軟巖的破巖裝備，其特征在于，所述氣體發(fā)生裝置通過甲板下方的船艙內(nèi)部管路與氣體輸送通道連通，經(jīng)橋架部分設(shè)置的氣體輸送通道向軟巖破裂機(jī)具輸送氣態(tài)膨脹性氣體。

7.一種利用氣體膨脹破碎軟巖的破巖方法，其特征在于，所述破巖方法基于權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的破巖裝備進(jìn)行破巖，包括如下步驟：

a.將裝備行進(jìn)至指定施工區(qū)，下放鋼樁對船體進(jìn)行定位；

b.移動(dòng)橋架使軟巖破裂機(jī)具下端鉆頭與巖體接觸，通過船用電機(jī)驅(qū)動(dòng)聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)工作，使回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)做回轉(zhuǎn)和下移動(dòng)作，帶動(dòng)鉆頭進(jìn)行沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)；

c.待鉆進(jìn)完成后，保持鉆頭置于巖體內(nèi)部，氣體發(fā)生裝置將膨脹性氣體輸送至高壓氣體發(fā)生裝置內(nèi)，再經(jīng)加壓處理后輸送至發(fā)射室；

d.氣體在發(fā)射室內(nèi)由氣態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)，待液態(tài)空氣充滿發(fā)射室后，停止輸送氣體，通過電驅(qū)動(dòng)對熱源輸送裝置進(jìn)行充能；

e.待充能結(jié)束后，通過彈卡機(jī)構(gòu)將熱源輸送裝置彈出，使熱源輸送裝置與發(fā)射室頂端連接，發(fā)射室內(nèi)氣體由液態(tài)瞬間轉(zhuǎn)換為氣態(tài)，破壞爆裂片并通過泄氣孔注入巖體內(nèi)，利用氣體膨脹帶來的沖擊力進(jìn)行破巖；

f.提起鉆頭，移動(dòng)橋架。