CN103376032A

CN103376032A - 液压岩石爆破器

Info

Publication number: CN103376032A
Application number: CN 201210105557
Authority: CN
Inventors: 周思明
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-04-12
Filing date: 2012-04-12
Publication date: 2013-10-30

Abstract

本发明涉及一种岩石采掘的液压岩石爆破器，它由爆破管，泄流保护阀与常开自动关闭阀三部份组成的管状采石工具，能将高压液体动能无须机械转换，以液体传动方式直接传递作用到岩石钻孔内壁表面，用超高压液体直接挤压爆破岩石，动力转换效率极高。具有体积小、重量轻、造价低、操作简便、结构简单故障少等诸多优点，是替代炸药采石的理想技术工具。液压岩石爆破器插入岩石钻孔中，用液压管与液压泵连接，启动液压泵几秒钟岩石就会爆裂。

Description

液压岩石爆破器

技术领域：

本发明涉及一种岩石采掘工具，用于岩石采掘的液压岩石爆破器。它由爆破管，泄流保护装置与常开自动关闭阀三部份组成的管状采石工具，能将高压液体动能无须机械转换，以液体传动方式直接传递作用到岩石钻孔内壁表面，超高压液体直接挤爆岩石，动力转换效率极高。具有体积小、重量轻、造价低、操作简便、结构简单故障少等诸多优点。液压岩石爆破器是液压传动技术与岩石爆破技术相结合的采石工具，是炸药采石的理想替代技术工具。

背境技术：

在当代，岩石采掘的最有效方法是用炸药。但是，炸药是一种极其危险的东西，在一些特殊环境下，为保证安全不能用炸药炸石。特别是近年来为保障社会安定，政府加大了对炸药的管控，民间小规模采石几乎无炸药可用，只能用原始工具采石，劳动效率极低。正因为如此，代替炸药采石的工具与方法在近年来有了很大发展。其中使用最普遍的方法与工具有两种：

1.膨胀剂(裂石剂、无声炸药)。这是上世纪八十年代中由日本人发明的裂石方法。膨胀剂裂石的原理是利用氧化钙吸水生成氢氧化钙后体积会膨胀增大，从而达到膨胀裂石的目的。在岩石钻孔中膨胀剂的膨胀力是35Mpa左右，达到最大膨胀力的时间因环境温度的不同，需要几小时到几十小时。到目前为止，用膨胀剂裂石仍然是代替炸药采石最为普及的方法。但膨胀剂有三个缺点：一是膨胀力有限，钻孔密度大，采石成本高。二是从装药到岩石裂开所需的时间长，作业时效不佳。三是受环境温度影响较大。

2.液压劈石机。是用液压油缸产生的推力，推动楔体在岩石钻孔中通过劈块转换成横向力将岩石撑裂，从而达到采石的目的。国内专利申请号ZL 92206900X、ZL 96205020.2等实用新型专利就是这一类采石工具。液压劈石机裂石虽然快捷，但缺点是明显的：一是机体笨重，单枪重量在30至35千克左右，操作劳动強度大；二是开石深度极为有限，劈块长度一般在30cm以内，工效不高；三是劈块易损坏；四是造价高影响推广使用。

本发明与上述两种技术相比较有着不可比拟的优势：一是爆破力大，孔内膨胀力可达100-120Mpa，是膨胀剂的三到四倍，可以大大减少钻孔数量，降低采石成本；二是速度极快，孔内压力从0-100Mpa只需几秒钟；三是体积小重量轻，便于操作。与液压劈石机相同工作能力的液压岩石爆破器相比，液压岩石爆破器仅为液压劈石机重量的十分之一；四是造价低易于推广使用；五是开石深度在0.2一8米范围内可任意选择，可胜任大规模开凿岩石。

发明内容：

本发明可以完全替代膨胀剂与液压劈石器的所有功能，是除炸药之外采石成本最低的采石技术工具，可胜任水下作业，井下作业以及混凝土拆除及劈山修路、采石等工程。本发明的目的是通过三个组件的结合来实现的：

1.爆破管。爆破管是液压岩石爆破器的主要工作部件。是由膨胀管12，空心拉杆14，锁紧螺母16及扣压管11和15组成。膨胀管用圆形弹性胶管制成，外径根据岩石钻孔直径而定，一般在40-70mm之间选取，长度根据岩石爆破深度在0.2-7米之间选取，。厚度在8-15mm之间选取。膨胀管扣压在一条中空的一头封堵一头有口的园形支撑拉杆上，拉杆的中间部位有一6mm直径的进液孔13。拉杆两端长出膨胀管20-30mm并有螺牙。膨胀管的两端扣压到拉杆上，拉杆封堵的一头装有一个锁紧螺母紧贴着膨胀管的下端面。

2.泄流保护阀。泄流保护阀是保护膨胀管在实施爆破过程中不被击穿的组件。没有保护的膨胀管，在岩石爆裂冲孔的一舜间将被击穿。该组件由泄流阀座10，橡胶密封环9，泄流阀压盖6，挡圈8，密封胶圈7组成。泄流阀与压盖外径与膨胀管相同，泄流阀座下端与拉杆的上端螺纹连接并锁住膨胀管的上端面，泄流阀座的上端与空心接杆螺纹连接。泄流阀座与泄流阀压盖之间为橡胶密封环，环的外径与岩石钻孔孔径相同，环的内侧阀座上有4-12个小钻孔，小孔直通阀座内腔。泄流阀压盖上方为六角锁紧螺母。

3.常开自动关闭阀。在实施作业的过程中，为了减少设备投入与发挥多管同时作业的协同效应，多个液压岩石爆破器在同一高压回路中同时作业时，可能会出现其中一个爆破孔提前爆裂或发生冲孔，未爆破的孔中已注入的高压传动液体就会倒流到先爆破的爆破器中来从泄流阀排出，压力舜间降低，使爆破作业不能继续进行。常开自动关闭阀的作用就是在岩石爆裂的舜间自动关闭传动液，爆破作业得以继续进行。

附图说明：

1.液压管快速接头

2.液压管快速接头

3.常开自动关闭阀

4.六角螺母

5.空心接杆

6.泄流阀压盖

7.密封胶圈

8.挡圈

9.橡胶密封环

10.泄流阀座

11.上扣压管

12.弹性胶管

13.进液孔

14.空心拉杆

15.下扣压管

16.锁紧螺母

具体实施方式：

下面运用实例来说明液压岩石爆破器的工作原理与工作过程。

运用实例。液压岩石爆破器总长：600mm；膨胀管长度：250mm，外径：44mm，内径20mm；钻孔孔径：45mm，孔深：450mm；岩性：碳酸岩；岩石自由面：两面；钻孔离第二自由面的最近距离：450mm；岩石无裂隙；液压泵指标：额定输出压力：100Mpa，手动；液压管长度：10m，外径17mm，额定压力：100Mpa；液压岩石爆破器插入深度：400mm；岩石爆破时间(启动液压泵到岩石爆裂的时间)：9秒；爆破压力(岩石爆破时压力表显示的压力)：65Mpa；飞石最远距离：3m；爆破后取出液压岩石爆破器检查，胶管完好无损。

液压岩石爆破器的工作原理与工作过程：

工作原理。传动液通过液压泵(手动泵与电动泵均可)加压经液压管输入到插入岩石钻孔中的爆破器，岩石钻孔中的爆破器除了进水通道外几乎没有多余空间，因此，只需进入极少传动液压力就很快上升，挤压弹性胶管集蓄能量并将压力传递到岩石钻孔内壁表面，当压力上升到超过岩石能承受的极限压力时，岩石发生爆裂，液压岩石爆破器中集蓄的能量被释放，继续推动岩石运动，使岩石裂隙加大或推开已碎的岩石，此时膨胀胶管膨胀，常开自动关闭阀3关闭，管内压力下降到20Mpa以下。如果岩石钻孔口部局部提前爆裂(冲孔)使孔口围石飞出，此时处于孔口的橡胶密封环9失去围石保护而冲圈，舜间排泄孔内压力，膨胀胶管得以保护，待作业完毕，液压泵回流阀打开，压力归零时，常开自动关闭阀3打开，液压岩石爆破器恢复正常状态。

工作条件与工作过程。1.钻孔。钻孔孔经与深度要根据液压岩石爆破器的规格而定，孔径比液压岩石爆破器外经大0.5-1mm，孔深满足液压岩石爆破器插入后，橡胶密封环9在孔口下方20-30mm，橡胶密封环9所处的位置应无裂隙与孔洞，孔壁光滑平整。2.岩石必须具备两个以上自由面。3.钻孔密度根据岩石的硬度和纹理结构以及孔径与液压泵的额定输出压力而定。一般在400-800mm之间选取。4.可以采用单孔作业也可以采用多孔同步协同作业。5.单孔与浅孔作业采用手动泵加压就能满足采石要求，多孔与深孔(1.5m以上)则用电动泵加压工作效率更高。6.液压管的长度不应低于10m，操作者距液压岩石爆破器的距离不应少于8m，应位于爆破自由面的反方向或侧向位置。7.液压泵额定输出压力选在100-120Mpa之间较为合理。8.操作程序：检查钻孔是否合格——检查设备是否完好——连接液压管——将液压岩石爆破器插入钻孔中，将橡胶密封环9置于孔口下20-30mm处——大力拧紧六角螺母4——用重物压住液压管1-2处——启动液压泵——爆破完成——打开液压泵回流阀，液压岩石爆破器灰复原始准备状态。——检查有无冲孔现象——处理恢复冲孔的液压岩石爆破器，并对冲孔进行补充作业。——进入下一批钻孔的作业。

Claims

一种液压岩石爆破器。它主要由弹性胶管、空心拉杆、泄流保护阀、常开自动关闭阀、锁紧螺母、快速接头等部份组成。其技术特征是：

1.将超高压传动液体直接输入已插入岩石钻孔中的封闭的弹性胶管内，对岩石钻孔内壁进行直接挤压爆破。
2.弹性胶管扣压在空心支撑拉杆上，拉杆两端用锁紧螺母锁住弹性管。
3.在空心拉杆的上端与空心接杆的下端之间有泄流保护阀，保护弹性胶管不会因为冲孔而被击穿。
4.空心接杆上端装有常开自动关闭阀，能实现在岩石钻孔爆裂的舜间关闭传动液，在作业完毕后又自动打开。