CN110939440B - 一种快速膨胀破碎岩石的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种快速膨胀破碎岩石的装置，包括膨胀装置，膨胀装置为圆柱形形状，膨胀装置一端设置有开口，膨胀装置另一端设置为盲端，膨胀装置外侧设置有膨胀装置外壳，膨胀装置内侧设置有内囊，膨胀装置中部为扁平空腔，膨胀装置开口四周设置有圆形膨胀装置接头，内囊和膨胀装置外壳之间设置有膨胀剂；采用干粉预先成型包装，无需事先混合搅拌，简化了施工人员的劳动强度，采用柔性膨胀装置，利用膨胀力作用实现岩孔的封孔，从而避免了物料喷出岩孔伤人，采用先装填后混合的新方法，从而缩短反应膨胀时间，降低由于以往工人操作过程导致的安全隐患与能量损失，采用新配方膨胀剂，实现快速膨胀、实现自搅拌功能、增大膨胀力等效果。

Description

一种快速膨胀破碎岩石的装置

技术领域

本发明涉及矿山开采技术领域，具体来说，涉及一种快速膨胀破碎岩石的装置。

背景技术

目前市场上的膨胀剂应用在矿山开采、石材、混凝土的破碎、矿石的分裂等，膨胀剂喷孔发生事故的问题，胀裂岩石封口问题，反应时间太长，一般从膨胀剂灌入岩孔后需要十几到二十几个小时，甚至更长时间，膨胀剂操作繁琐、时间不好把控、混合过程损失能量问题，整个操作过程不需要人工混合、搅拌、浆体灌孔等工作，操作过于复杂，专业性也比较强，其混合和灌入过程有一定的危险性，其应用场景过于局限，只限于向下的岩孔，其它如水平方向是无法应用的。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

针对相关技术中的上述技术问题，本发明提出一种快速膨胀破碎岩石的装置，能够解决膨胀剂反应时间长、膨胀剂喷孔易发生事故、胀裂岩石封口、混合过程中损失大量能量，只能灌入向下的岩石孔等问题。

为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种快速膨胀破碎岩石的装置，包括膨胀装置，所述膨胀装置为圆柱形形状，所述膨胀装置一端设置有开口，所述膨胀装置另一端设置为盲端，所述膨胀装置外侧设置有膨胀装置外壳，所述膨胀装置内侧设置有内囊，所述膨胀装置中部为扁平空腔，所述膨胀装置开口四周设置有圆形膨胀装置接头，所述内囊和所述膨胀装置外壳之间设置有膨胀剂；

所述膨胀装置接头连接有柔性封口装置，所述柔性封口装置为圆柱形形状，所述柔性封口装置中部设置有水管，所述水管上设置有与膨胀装置接头匹配连接的导向器，所述水管靠近导向器一端螺纹压紧连接有膨胀体固定锁件，所述水管另一端螺纹压紧连接有膨胀体滑动锁件，所述膨胀体固定锁件和所述膨胀体滑动锁件之间安装有膨胀体，所述膨胀体固定锁件、膨胀体、膨胀体滑动锁件与水管外壁形成封闭的空间，所述膨胀体滑动锁件上设置有封口接头。

进一步地，所述膨胀剂为蓬松干粉装，所述膨胀剂由水合膨胀剂、粘结剂、增强剂、搅拌剂组成，其放置质量比为：86%：2%：5%：7%，所述水合膨胀剂为生石灰，所述粘结剂为硅酸盐水泥，所述增强剂为蒙脱石，所述搅拌剂为过碳酸钠、氢氧化钠、铝粒和铁粉的混合物，其放置质量比为：35%：27%：19%；19%。

进一步地，所述膨胀装置变大的容积与内部装填的膨胀剂容积比例为1:3。

进一步地，所述膨胀体为聚合物弹性体复合材料，所述膨胀体的长度为200mm~500mm。

进一步的，所述水管外端管路依次安装有单向阀、膨胀开关阀、低压阀和水箱，所述封口接头连接的外端管路依次安装有封口开关阀、压力表、高压泵和水箱。

进一步地，所述压力表和所述高压泵之间的管路连接有调压阀17管路接口和限压阀管路接口，所述调压阀管路和所述限压阀管路通过三通阀连接在一根管路上，所述管路的末端连接有水箱。

本发明的有益效果：采用干粉预先成型包装，无需事先混合搅拌，简化了施工人员的劳动强度，采用柔性膨胀装置，利用膨胀力作用实现岩孔的封孔，从而避免了物料喷出岩孔伤人；采用先装填后混合的新方法，从而缩短反应膨胀时间，降低由于以往工人操作过程导致的安全隐患与能量损失；采用新配方膨胀剂，实现快速膨胀、实现自搅拌功能、增大膨胀力等效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例所述的膨胀装置的主视图。

图2是根据本发明实施例所述的柔性封口装置的主视图。

图3是根据本发明实施例所述的一种快速膨胀破碎岩石的装置的结构简图。

图4是根据本发明实施例所述的膨胀装置和所述的柔性封口装置安装在岩石孔的结构示意图。

图5是根据本发明实施例所述的膨胀装置加入水后的主视图。

图6是根据本发明实施例所述的膨胀装置加入水后的左视图。

图7是根据本发明实施例所述的一种快速膨胀破碎岩石的装置安装多个的膨胀装置机构示意图。

图8是根据本发明实施例所述的多个膨胀装置安装在岩石孔的结构示意图。

图中：1、膨胀装置；2、膨胀剂；3、膨胀装置外壳；4、内囊；5、膨胀装置接头；6、单向阀；7、导向器柔性封口装置；8、膨胀体固定锁件；9、膨胀体滑动锁件；10、膨胀体；11、柔性封口装置；12、封口接头；13、进水管；14、膨胀开关阀；15、封口开关阀；16、限压阀；17、调压阀；18、压力表；19、高压泵；20、水箱；21、低压泵。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如1-3图所示，根据本发明实施例所述的一种快速膨胀破碎岩石的装置，包括膨胀装置1，所述膨胀装置1为圆柱形形状，所述膨胀装置1一端设置有开口，所述膨胀装置1另一端设置为盲端，所述膨胀装置1外侧设置有膨胀装置外壳3，所述膨胀装置1内侧设置有内囊，所述膨胀装置1中部为扁平空腔，所述膨胀装置1开口四周设置有圆形膨胀装置接头5，所述内囊4和所述膨胀装置外壳3之间设置有膨胀剂2；

在本发明的一个具体实施例中，所述膨胀装置接头5连接有柔性封口装置11，所述柔性封口装置11为圆柱形形状，所述柔性封口装置11中部设置有水管13，所述水管13上设置有与膨胀装置接头5匹配连接的导向器7，所述水管13靠近导向器7一端螺纹压紧连接有膨胀体固定锁件8，所述水管13另一端螺纹压紧连接有膨胀体滑动锁件9，所述膨胀体固定锁件8和所述膨胀体滑动锁件9之间安装有膨胀体10，所述膨胀体固定锁件8、膨胀体10、膨胀体滑动锁件9与水管13外壁形成封闭的空腔，所述膨胀体滑动锁件9上设置有封口接头12。

在本发明的一个具体实施例中，所述膨胀剂2为蓬松干粉装，所述膨胀剂2由水合膨胀剂、粘结剂、增强剂、搅拌剂组成，其放置质量比为：86%：2%：5%：7%，所述水合膨胀剂为生石灰，所述粘结剂为硅酸盐水泥，所述增强剂为蒙脱石，所述搅拌剂为过碳酸钠、氢氧化钠、铝粒和铁粉的混合物，其放置质量比为：35%：27%：19%；19%。

在本发明的一个具体实施例中，所述膨胀装置1变大的容积与内部装填的膨胀剂2容积比例为1:3。

在本发明的一个具体实施例中，所述膨胀体10为聚合物弹性体复合材料，所述膨胀体10的长度为200mm~500mm。

在本发明的一个具体实施例中，所述水管13外端管路依次安装有单向阀6、膨胀开关阀14、低压阀21和水箱20，所述封口接头12连接的外端管路依次安装有封口开关阀15、压力表18、高压泵19和水箱20。

在本发明的一个具体实施例中，所述压力表18和所述高压泵19之间的管路连接有调压阀17管路接口和限压阀16管路接口，所述调压阀17管路和所述限压阀16管路通过三通阀连接在一根管路上，所述管路的末端连接有水箱20。

为了方便理解本发明的上述技术方案，以下通过具体使用方式上对本发明的上述技术方案进行详细说明。

本发明所述的一种快速膨胀破碎岩石的装置，膨胀装置由膨胀装置外壳、内囊、膨胀装置接头组成，在膨胀装置外壳和内囊之间填充满膨胀剂，膨胀装置接头将膨胀装置外壳和内囊连接在一起并将膨胀剂密封在里面，同时实现与柔性封口装置配合。

如图4所示，膨胀装置可根据钻出的岩石孔设计直径和长度，膨胀装置外壳可由塑料、橡胶、纤维编织等材料制作而成，内囊可由塑料、橡胶制作而成，通过计算变粗后的容积大小，变大后的容积与内部装填的膨胀剂容积的比例为1:3，通过调整材料的厚度和实现设定的破裂压力，一般破裂压力设定在0.5~0.8Mpa即可。

如图5-6所示，将水加入内囊中，在初始状态时，由于膨胀剂的挤压使内囊处于扁平状态，当膨胀装置的内囊充水后由扁平腔变粗变圆，内囊预先设定好破裂压力，当充入的水到一定压力后自行破裂，里面的水与膨胀剂接触产生化学反应，当水通过膨胀装置接头进入内囊，由于膨胀剂为蓬松干粉装，内囊充水开始变大，当压力达到破裂压力后，水与膨胀剂接触并发生化学反应，实现破碎岩石。

柔性封口装置由膨胀体、膨胀体固定锁件、膨胀体滑动锁件、导向器、单向阀、进水管、封口接头等组成。其中膨胀体可由橡胶加工而成，也可以由纤维、钢丝编织或聚合物弹性体复合制作而成，膨胀体固定锁件由金属件制作成压接或螺纹压紧等方式将膨胀体与进水管固定在一起，膨胀体滑动锁件由金属件制作成压接或螺纹压紧等方式将膨胀体固定连接，膨胀体滑动锁件端部开孔设置有封口接头，进水管由钢制材料加工而成，单向阀由金属、陶瓷、塑料等材料制作而成，导向器可由金属、塑料等材料加工制作。

在需要封岩孔的时候，通过封口接头将水加入膨胀体与进水管之间，压力作用使膨胀体膨胀变粗，与岩孔内壁紧密配合，达到岩孔口密封的作用。一般柔性封口装置的膨胀体的长度为200mm~500mm为宜，其承压为5~20Mpa即可。

其中，在实际工作过程中，如图7-8所示，操作步骤如下：

1.预先在岩石或混凝土上面钻出适合的岩孔，其孔距为膨胀装置直径的5~10倍，边距为膨胀装置1直径的8~15倍，具体根据岩石的综合指标而定；

2.将膨胀装置1置入预先打好的岩孔内；

3.将柔性封口装置顺序放入，用力使其与膨胀装置紧密配合；

4.将连接管线与各个柔性封口装置连接，也可预先连接好，即可省去此步骤；

5.启动高压泵，将水箱内的常压水加压；

6.打开封口开关阀，通过封口接头进入柔性封口装置，使其膨胀体与岩孔内壁紧密贴合，调整调压阀将压力达到封口压力值时，即完成封口工作；

7.关闭封口开关阀，调整调压阀将压力降为零；

8.打开膨胀开关阀，通过单向阀、进水管进入多个膨胀装置，调整调压阀将压力达到膨胀装置设定压力值后，水与膨胀剂混合产生化学反应；

9.关闭膨胀开关阀，调整调压阀将压力降为零，停机；

10.等待10~20分钟待岩石破裂；

11.打开封口开关阀，将柔性封口装置内部的水回流到水箱，柔性封口装置恢复到初始状态；

12.收回柔性封口装置。

膨胀剂由水合膨胀剂、粘结剂、增强剂、搅拌剂等组成，其质量比为：86%：2%：5%：7%，水合膨胀剂为生石灰、粘结剂为硅酸盐水泥、增强剂为蒙脱石、搅拌剂为过碳酸钠，氢氧化钠、铝粒、铁粉的混合物，搅拌机中化学物品放置质量比为：35%：27%：19%；19%，将膨胀剂填入膨胀装置外壳和内囊之间制作成膨胀装置。

氢氧化钠遇水溶解，随后与铝粒发生反应，其反应生成偏铝酸钠与氢气，同时过碳酸盐与水反应生成双氧水与碳酸钠，双氧水与铁粉反应生成三氧化二铁和氢气，其中氢气聚集会产生气泡，气泡会在水与生石灰粉间产生气泡的溃灭，搅动水与生石灰，生石灰遇到水产生大量的热，从而加剧以上的反应，进而迅速将化学反应完成。其中蒙脱石粉起到增强生石灰的膨胀力，硅酸盐水泥增强其粘结力，生成的三氧化二铁起到增强生石灰强度的作用。

综上所述，借助于本发明的上述技术方案，通过一套设备完成封孔、加水等工作，采用柔性可膨胀装置进行岩孔的封口密封，防止喷孔与泄压，省去大量人工操作，也实现了在不同角度的岩石孔放入膨胀装置，更快的破碎岩石。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种快速膨胀破碎岩石的装置，包括膨胀装置（1），其特征在于，所述膨胀装置（1）为圆柱形形状，所述膨胀装置（1）一端设置有开口，所述膨胀装置（1）另一端设置为盲端，所述膨胀装置（1）外侧设置有膨胀装置外壳（3），所述膨胀装置（1）内侧设置有内囊，所述膨胀装置（1）中部为扁平空腔，所述膨胀装置（1）开口四周设置有圆形膨胀装置接头（5），所述内囊（4）和所述膨胀装置外壳（3）之间设置有膨胀剂（2）；

所述膨胀装置接头（5）连接有柔性封口装置（11），所述柔性封口装置（11）为圆柱形形状，所述柔性封口装置（11）中部设置有水管（13），所述水管（13）上设置有与膨胀装置接头（5）匹配连接的导向器（7），所述水管（13）靠近导向器（7）一端螺纹压紧连接有膨胀体固定锁件（8），所述水管（13）另一端螺纹压紧连接有膨胀体滑动锁件（9），所述膨胀体固定锁件（8）和所述膨胀体滑动锁件（9）之间安装有膨胀体（10），所述膨胀体固定锁件（8）、膨胀体（10）、膨胀体滑动锁件（9）与水管（13）外壁形成封闭的空间，所述膨胀体滑动锁件（9）上设置有封口接头（12）。

2.根据权利要求1所述的一种快速膨胀破碎岩石的装置，其特征在于，所述膨胀剂（2）为蓬松干粉装，所述膨胀剂（2）由水合膨胀剂、粘结剂、增强剂、搅拌剂组成，其放置质量比为：86%：2%：5%：7%，所述水合膨胀剂为生石灰，所述粘结剂为硅酸盐水泥，所述增强剂为蒙脱石，所述搅拌剂为过碳酸钠、氢氧化钠、铝粒和铁粉的混合物，其放置质量比为：35%：27%：19%；19%。

3.根据权利要求1所述的一种快速膨胀破碎岩石的装置，其特征在于，所述膨胀装置（1）变大的容积与内部装填的膨胀剂（2）容积比例为1:3。

4.根据权利要求1所述的一种快速膨胀破碎岩石的装置，其特征在于，所述膨胀体（10）为聚合物弹性体复合材料，所述膨胀体（10）的长度为200mm~500mm。

5.根据权利要求1所述的一种快速膨胀破碎岩石的装置，其特征在于，所述水管（13）外端管路依次安装有单向阀（6）、膨胀开关阀（14）、低压阀（21）和水箱（20），所述封口接头（12）连接的外端管路依次安装有封口开关阀（15）、压力表（18）、高压泵（19）和水箱（20）。

6.根据权利要求5所述的一种快速膨胀破碎岩石的装置，其特征在于，所述压力表（18）和所述高压泵（19）之间的管路连接有调压阀（17）管路接口和限压阀（16）管路接口，所述调压阀（17）管路和所述限压阀（16）管路通过三通阀连接在一根管路上，所述一根管路的末端连接有水箱（20）。

Images