CN113720223A - 一种高效率的静态爆破装置及爆破方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效率的静态爆破装置，包括：封孔器和加热器，其封孔器包含：封口盘，中空抗拉螺杆，抗拔盘；封口盘，其主视图形状为倒“凸”字形状，用于封住钻孔孔口；中空抗拉螺杆的两端分别与封口盘、抗拔盘通过螺纹连接；抗拔盘，其直径小于钻孔直径，方便其插入孔底；加热器包括：加热棒和保护套筒，保护套筒用于保护加热棒电缆接头，防止其磨损或漏电。将加热棒插入装有导热介质的中空抗拉螺杆内，组成一套高效率的静态爆破装置。孔中破碎剂施加在封口盘和抗拔盘上的荷载与中空抗拉螺杆的轴向拉力为一对平衡力，其合力为零，从而抑制喷孔；中空抗拉螺杆对加热棒还有保护作用。本发明还提供了一种高效率的静态爆破方法。本发明提供的高效率的静态爆破装置及爆破方法，旨在解决破碎剂高温易喷孔、低温反应慢的难题，为工程施工提供一种安全高效的静态爆破装置与爆破方法。

Description

一种高效率的静态爆破装置及爆破方法

技术领域

本发明属于静态破碎技术领域，具体涉及到一种安全高效率的静态爆破装置。

背景技术

所谓的静态破碎技术主要是指应用静态破碎剂对岩石或混凝土进行破碎。在施工过程中，由于静态破碎剂具有无噪声、无粉尘、无飞石、无有毒有害气体、无振动，不受法律管制等优点，而被广泛应用。但是，破碎剂自身存在根本缺陷，在实际工程爆破作业时暴露出诸多弊端。

冬季低温季节施工时，破碎剂水化反应非常缓慢，相对于炸药等烈性材料，通常用时几个小时到数十个小时不等，有时甚至出现瞎孔而导致爆破失败。而在夏季的高温季节施工时，破碎剂水化剧烈，会在短时间内释放出大量的热量而积聚在钻孔内，此时浆体的温度迅速升高到100℃以上，导致孔内的游离态水受热快速汽化成高压蒸汽。当高压蒸汽的压力超过一定压力时，会与一定量的破碎剂一起从钻孔中喷出，同样致使静态爆破作业失败。

解决“高温易喷孔、低温反应慢”这一破碎剂根本性缺陷已成为困扰工程界多年的难题，显然，温度是制约这一难题的关键因素。但是目前大多数技术通常只考虑单个问题，要么是高温易喷孔问题，要么是低温反应慢的问题。

如防喷孔方面。大多采用在钻孔孔口附近来布置封孔装置，诸如：有的采用顶针的点摩擦方式、楔形体的面摩擦方式来增加摩擦阻力防喷孔的技术；有的采用在孔口下方一定深度处掏孔，再在孔口加装封口装置方式防喷孔；有的采用在孔口使用低温措施，降低破碎剂水化产生的热量，以此防止喷孔发生；有的采用孔内孔外、上下一体封堵方式防喷孔。

如防低温方面。有的采用向孔内破碎剂注入热水的方法来加速开裂的技术；有的设计了采用套管加热方法来提高破碎速度的装置；有的采用在孔内释放燃烧剂加温措施；有的直接采用加热棒对破碎剂进行加热。但是，加热棒要受到钻孔内高温和强碱环境的腐蚀，同时还要承受巨大的膨胀压对其施加的拉力和弯矩，材料损耗率高。

综上所述，结合多次的静态爆破施工经验发现，封孔只是一种安全防喷措施，但不能改变环境温度对破碎剂水化反应速度制约的问题；同样，只加热不封孔，喷孔几率将会大增；若封孔质量差，采用加热措施时同样也会增加喷孔几率。

从到现有的文献资料显示，单一措施效果较差。而对于两个问题同时解决的技术方案，因其存在加热过程不可控，封孔效果差，易发生封孔装置被孔内高压蒸汽顶出或顶飞的安全问题，其成果难以推广和应用。因此，一并解决破碎剂喷孔和控制其水化反应速度等问题是本发明重点进行解决的目标。

本发明提供一种高效率的静态爆破装置，可以解决破碎剂在夏季高温易喷孔，冬季等低温反应慢或滞死等问题。同时又解决高温、高压和强碱环境下加热棒损耗率高的问题。

通过加热与封孔两种措施的联合作用下，破碎剂被强制约束在温度（远高于环境温度）较高的钻孔内而快速水化，并在短时间内产生了巨大的固体膨胀压力和蒸汽压力。因为高压蒸汽的膨胀潜能比固体膨胀潜能高一个数量级，并且钻孔密封效果良好，高压蒸汽因无法喷出而与固体膨胀压共同参与岩石或混凝土的爆破，所以爆破效率得到显著提高。在对破碎剂加热过程中，因为有了中空抗拉螺杆的保护，加热棒免受破碎剂的高应力作用和强碱腐蚀，工作寿命得以延续。

发明内容

本发明是为了解决至少上述问题，并提供至少后面将要说明的优点。

本发明为了实现这些目的和其它优点，提供了一种高效率的静态爆破装置，包括：封孔器，其包括：封口盘、中空抗拉螺杆和抗拔盘；封口盘与中空抗拉螺杆的一端通过螺纹连接，抗拔盘与中空抗拉螺杆另一端通过螺纹连接；加热器，其包括：加热棒和设置在加热棒顶部与之螺纹连接的保护套筒；加热棒插入到装有一定量导热介质的中空抗拉螺杆中，与封孔器组成一种高效率的静态爆破装置。

本发明所涉及的封口盘的主视图为倒“凸”字形，封口盘的下部小直径圆柱体与钻孔直径相等，起到孔口密封作用，而封口盘的上部的大直径圆柱体要比钻孔直径大10-40mm，防止封孔器掉入钻孔内。

本发明所涉及的封口盘，其特征在于其下部小直径圆柱体的高为20-40mm，而上部的大直径圆柱体的高为10-20mm。

本发明所涉及的高效率的静态爆破装置，其特征在于中空抗拉螺杆的外径为10-16mm，内径为5-11mm，其底部封堵，顶部开口；中空抗拉螺杆的一端与封口盘通过螺纹相连接，其端部贯穿封口盘而露出10-20mm的长度；中空抗拉螺杆的另一端与抗拔盘通过螺纹相连接，其端部贯穿抗拔盘而露出10-30mm的长度；通过调节封口盘与抗拔盘之间距离，以适应钻孔的实际深度。

本发明所涉及的高效率的静态爆破装置，其特征在于抗拔盘是厚度为10-40mm，而其直径比钻孔直径小10-20mm的圆柱体。

本发明所涉及的加热器，其特征在于保护套筒通过螺纹连接安装在加热棒的顶部，保护套筒外径20-30mm，内径10-20mm，高度20-40mm，便于保护加热棒接线部位，并且防止漏电。

本发明所涉及的加热棒的直径为4-10mm，在实际应用中，要根据中空抗拉螺杆的内径大小来调节加热棒的直径，使得彼此之间留有0.5-1mm间隙，这样有利于加热棒插入中空抗拉螺杆，或从其中拔出。

本发明所涉及的高效率的静态爆破装置，其特征在于用于加热破碎剂的加热器电功率为10W-300W，采用的是220V交流电源。

本发明至少包括以下作用与效果：

作为本发明提供的高效率的静态爆破装置的有益效果在于，与现有的技术相比，本发明具有以下优点。

爆破效率显著提高，爆破时间被压缩到一小时以内。通过加热和封孔联合作用下，破碎剂被强制约束在较高温度钻孔内而得以快速水化，膨胀压迅速增长，同时放出大量热量。破碎剂吸热导致温度迅速升高到100℃以上，峰值温度甚至达到150℃或更高。孔内游离态的水遇热迅速汽化而生成的高压蒸汽，但由于孔口处封口盘的密封作用而无法喷出，因此被强烈的密封在钻孔内。在强大固体膨胀压和较高蒸汽压的联合作用下，预爆破的岩石或混凝土块体在短时间内被爆破，实现了由数小时乃至数十小时缩短至一小时以内，爆破效率显著提高。

封孔效果好。由上部封口盘、钻孔深部抗拔盘和中间的中空抗拉螺杆而组成的封孔装置，对破碎剂在轴向上进行较好的封堵。这是因为，施加在封口盘和抗拔盘上的由破碎剂水化产生的巨大的膨胀压力，与中空抗拉螺杆上的轴向拉力是大小相等，方向相反的一对平衡力。这样就使得钻孔内的轴向膨胀力被封孔装置转化为破碎剂、高压蒸汽和封孔器之间组成系统的内力，其系统的合力为零。并且，逐渐固化的破碎剂与钻孔壁之间摩擦力也使得高压蒸汽很难将封孔装置顶出。因此，这种封孔效果远远优于其它类型封孔装置和工艺，并且操作简单，使用方便，可以重复使用。

加热可控。加热棒是能够自由插入或拔出中空抗拉螺杆的，因此，不受破碎剂膨胀压和强碱的作用，这样的结构可以保护加热棒不受损坏，延长了使用寿命。加热棒是采用电加热方式，其加热功率通过配合功率调节电路得以控制，可以较为精确的控制整个水化过程。在中空抗拉螺杆中装填少量导热介质，这样有利于加热棒、中空抗拉螺杆和破碎剂之间的热量传导。

当加热棒与封孔器的联合使用时，会促使破碎剂在较短时间内快速水化而放出大量热量积聚在孔内，与此同时，会导致孔内破碎剂的温度超过100℃，甚至高达150℃，远超水的沸点。在此情况下，孔内游离态的水迅速被汽化成高温高压蒸气，而此时已固化且具有了较高的膨胀压的破碎剂联合封孔器对高压水蒸气进行密封，因此，高温高压水蒸气被迫参与岩石或混凝土的开裂。

变害为利，提升效能。本发明最重要的一个显著有点是将高压蒸汽封堵在钻孔内，并将其巨大的膨胀潜能转化为破碎岩石或混凝土的能量。岩石或混凝土被爆破后，高压蒸汽因膨胀对外做功而温度下降，压力降低，膨胀潜能大幅减小，危险性骤降，安全性提高。原来是喷孔的动力，现在被利用起来爆破岩石或混凝土，变害为宝的同时，加速爆破进程，提高爆破效率，一举多得。

本发明还提供一种高效率的静态爆破方法，包括以下步骤：

步骤一、根据工程实际，结合理论经验，在预爆破的岩石或混凝土上钻取一定数量的、合适间排距的、直径为30mm-50mm或更大直径的、深度为500mm-2000mm的钻孔；

步骤二、在10min时间内，将一定质量的并按0.26~0.33的水剂比均匀混和的破碎剂浆体灌入步骤一中的钻孔中；

步骤三、根据钻孔直径大小和孔深，选择与之相匹配的封孔器，然后将加热器插入到中空抗拉螺杆中而完成组装，再一起插入装有破碎剂浆体的钻孔中，从灌浆到插入高效率的静态爆破装置这一过程，要求必须5-10min中内完成；

步骤四、紧接着以上步骤完成后，待钻孔中的破碎剂浆体静置5min-10min左右时间后，将加热器接通电源，按照既定程序进行加热，直至岩石或混凝土开裂为止，然后停止加热并断开电源，从钻孔中轻轻取出高效率的静态破碎装置，预备进行下一批爆破作业。

本发明提供的高效率的静态爆破方法的有益效果在于：与现有的技术相比，本发明高效率的静态爆破方法采用封孔器与加热器组合成的装置，使得基于静态破碎剂的爆破工艺，同时将解决了低温反应慢、高温易喷孔的困扰。只封孔而无加热措施，破碎剂水化过程同样无法控制，爆破时间不会缩短，其效率没有根本性的显著提升。而只加热而没有封孔措施，在低温时会喷孔，而在高温时更容易喷孔。

因此只有将两者联合起来使用，才可以解决温度对破碎剂水化效率的制约问题。同时，封孔器采用内外一体的轴向约束方式，可以将破碎剂和封孔器之间的膨胀力转化为它们组成系统的内力，同时将产生的高压蒸汽中巨大的膨胀潜能转化为爆破岩石或混凝土的能量，因此爆破效率得到显著提高。本方法可适用于大孔径和一般孔径的静态爆破作业，安全可靠，操作简单。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明：

图1 为本发明高效率静态破碎装置示意图；

图2 为高效率的静态爆破装置分解的轴测图，并作半剖；

图3 为高效率的静态爆破装置钻孔装配图与封孔受力原理图;

图中，10-封孔器，11-孔口封口盘，12-中空抗拉螺杆，13-抗拔盘，14-导热介质，20-加热器，21-加热棒，22-保护套筒，23-接线电缆，30-钻孔，31-固化破碎剂。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸根据“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

请参阅图1和图2，现对本发明实施例所提供的高效率的静态爆破装置进行详细说明。高效率的静态爆破装置，包括：封孔器10，其包括：封口盘11、中空抗拉螺杆12和抗拔盘13；封口盘11与中空抗拉螺杆12的一端通过螺纹连接，抗拔盘13与中空抗拉螺杆12另一端通过螺纹连接；加热器20，其包括：用于加热破碎剂的加热棒21和设置在加热棒21顶部的保护套筒22，其中，加热棒21插入到装有一定量导热介质14的中空抗拉螺杆12中，与封孔器10组成高效率的静态爆破装置。

使用时，先使用钻孔工具在预爆破的岩石或混凝土块体上钻出一定数量的、一定间排距的，直径为40mmmm，孔深为1000mm的钻孔30；之后用空压机提供的高压空气将孔内的岩石碎屑吹出，保证钻孔30干净；根据实际情况选取适合钻孔30的高效率的静态爆破装置并组装好待用；将以0.3水灰比调制好的破碎剂浆体灌入钻孔30内；此时的破碎剂浆体仍呈现流塑态，所以高效率的静态爆破装置较为容易的插入钻孔30的底部；然后上下振捣，将钻孔30内空气排出，促使浆体更加密实。

本发明实施例子提供的高效率的静态爆破装置，与现有的技术相比，设置的封口盘11为倒“凸”字形，具体附图1和2所示。封口盘11的下部的小直径圆柱体与钻孔30直径相等，其高度为20-40mm，而其上部的大直径圆柱体高度为10-20mm。这样的结构不仅可以对钻孔30起到密封作用，而且又可以减少或抑制破碎剂从钻孔30的孔壁与封口盘11之间的缝隙中喷出。封口盘11的上部的大直径圆柱体要比钻孔30直径大10-40mm，这样可以防止封孔器掉入钻孔30内，并且确保在加热棒21在加热过程中，使得加热棒21上部的接线部位不与孔内的破碎剂浆体接触，以防止发生漏电，保证安全施工。

作为本发明实施例子提供的高效率的静态爆破装置的一种具体实施方式，中空抗拉螺杆12的外径为10-16mm，内径为5-11mm，其底部封堵，而顶部开口，这样的结构给加热棒创造了一个独立空间，同时保护其免遭破碎剂高温强碱环境下的腐蚀。中空抗拉螺杆12的一端与封口盘11通过螺纹相连接，其端部贯穿封口盘11而露出10-20mm的长度；中空抗拉螺杆12的另一端与抗拔盘13通过螺纹相连接，其端部贯穿抗拔盘13而露出10-30mm的长度，这样可以防止封口盘11和抗拔盘13从中空抗拉螺杆12拉脱，同时可以调整封口盘11和抗拔盘13之间的间距来适应钻孔30深度变化。中空抗拉螺杆12的直径一般要粗一些，这样可以抵抗破碎剂对其施加的巨大膨胀压；同时钻孔内的破碎剂水反应产生氢氧化钙是强碱物质，对中空抗拉螺杆12具有强烈腐蚀性，因此所以一般选取强度较高的不锈钢材质。

作为本发明实施例子提供的高效率的静态爆破装置的一种具体实施方式，抗拔盘11是厚度为10-40mm，而其直径比钻孔30直径小10-20mm的圆柱体，这样可以方便高效率的静态爆破装置快速插入注满破碎剂浆体的钻孔30中，主要是因为工程施工的钻孔30并非笔直光滑的，钻孔30孔壁有一定的弯曲度、凸起或凹陷部位，所以要将抗拔盘11顺利插入到钻孔30底部，必须使得抗拔盘的直径略小于钻孔30的直径10-20mm；若抗拔盘直径过小，就不能起到抗拔作用作为本发明实施例子提供的高效率的静态爆破装置的一种具体实施方式，其中的保护套筒21与加热棒杆体22在其顶部通过螺纹连接，保护套筒22内径与所述的加热棒21外径相同，高度20-40mm。由于频繁使用加热棒21，其接线部位容易折断而导致漏电，同时为了防止接线部位接触水或水蒸汽，安装一个保护套筒22可以解决上述问题。

作为本发明实施例子提供的高效率的静态爆破装置的一种具体实施方式，加热棒21的直径为4-10mm，在实际应用中，要根据中空抗拉螺杆12的内径大小来调节加热棒21的直径，使得彼此之间留有0.5-1mm空隙，这样方便加热棒21插入或拔出中空抗拉螺杆12；同时用一定量导热介质14来充填在所述的加热棒21与所述的中空抗拉螺杆12之间空隙，有利于提高各组件之间的热传导效率。导热介质可以是导热性能好的导热油，或者铁砂粉、铝砂粉等材料。

作为本发明实施例子提供的高效率的静态爆破装置的一种具体实施方式，加热器20采用电加热方式，其电源为220V交流电，加热器20的电功率为10W-300W。钻孔30直径大小决定了装药量的多少，当钻孔30较小时，可以使用小功率进行加热；当采用大孔径爆破时，其装药量较多，这时可以采用大一些功率对破碎剂进行加热；同时也要考虑环境温度，高温季节使用小功率，而低温季节使用大功率，要根据现场的实际情况进行功率设计，从而保证加热过程的安全可靠性。与此同时，与现有的技术相比，加热棒21与厚度较薄的导热介质14、中空抗拉螺杆12，以及破碎剂浆体之间进行高效率的热量传导，从而保证对破碎剂的加热效率。

本发明还提供一种高效率的静态爆破方法。请参阅图1和2，所述的高效率的静态爆破方法包括以下步骤：

根据理论经验，结合工程实际情况，在预爆破的岩石或混凝土上钻取一定数量的、合适间排距的、直径为30mm-50mm或更大直径的、深度为500mm-2000mm的钻孔30，并用空压机产生的高压气流将钻孔30内的岩屑或混凝土粉末清理干净；在10min时间内，将一定质量的并按0.26~0.33的水剂质量比均匀混和的破碎剂浆体灌入步骤一中的钻孔30中；根据钻孔30直径大小和孔深，选择与之相匹配的封孔器10，然后将加热器20插入到中空抗拉螺杆12中完成组装，再一起插入装有破碎剂浆体的钻孔30中，从灌浆到插入高效率的静态爆破装置这一过程，要求必须5-10min中内完成；待钻孔30中的破碎剂浆体静置5min-10min后，将加热器20接通电源，按照既定程序对破碎剂浆体进行加热，直至岩石或混凝土完全开裂，再停止加热；断开电源后，从钻孔中轻轻取出高效率的静态破碎装置，为下一批爆破作业做准备。

本发明提供的高效率的静态爆破方法的一种具体实施方式，是先将调制好的破碎剂浆体灌入爆破钻孔30后，再插入快速静态爆破装置。主要原因是高效率的静态爆破装置安装较为复杂，若先将其放入爆破钻孔30，将影响灌浆的速度，而时间过长将会导致浆体流动性变差，灌浆难度增大，甚至会严重降低破碎剂的最高膨胀压。并且采用0.26~0.33的水剂质量比调制的破碎剂浆体具有良好的塑性，可以较为容易的将高效率的静态爆破装置插入爆破钻孔30。同时用上下振捣装置的方式，可以排出爆破钻孔30内的部分空气，使得破碎剂与高效率的静态爆破装置紧密结合。

本实施例中，采用加热爆破方式无需考虑季节的限制，这是由于现有的商用破碎剂中都加入了缓凝剂。一般情况下，冬季缓凝时间为3-4h，而夏季在1h左右，而爆破时间则会更长。对于工期紧张的工程来说，这样的效率根本不能满足工程要求。而在封孔条件下对破碎剂进行加热可以大大缩短破碎剂初凝时间和水化时间，显著提高静态爆破效率。

本实施例子中，为了安全起见，在使用高效率的静态爆破装置进行的静态爆破过程中必须做好安全防护措施。这是因为通过加热能够促进破碎剂快速水化，并在短时间内放出大量的热量而积聚在钻孔内，使得孔中的游离水迅速汽化而生成具有巨大膨胀潜能的高压蒸汽，因为孔口处有了封口盘11的阻挡，虽然不会导致大量喷孔，但孔口附近的高压蒸汽则会挣脱约束而从封口盘11与爆破钻孔30之间的缝隙中喷出。因此，一般情况下，要求施工人员与爆破钻孔30之间保持10-20m的安全距离；同时，爆破完毕后，应先停止加热，断开电源后，再将高效率的静态爆破装置轻轻的拔出爆破钻孔30，再进行下一步重复操作。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则上所做的任何修改，等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围内。

实施例

下面结合具体实施例对本发明提供的静态破碎控制装置及静态破碎方法进行说明。以下所有实施例均使用220V交流电源。

本实施例为本发明提供的高效率的静态爆破装置进行的静态爆破实验。

为了减少自行浇筑混凝土试件的偶然因素的干扰，采用325#的水泥浇筑10余个400mm×400mm×400mm的混凝土试件。并在每一个试件的正中心预制一个孔径40mm，深300mm的竖直钻孔。养护28天，待强度达到标准时，再进行静态爆破。

根据混凝土试件钻孔的深度，设计相应规格的高效率的静态爆破装置。通过旋转中空抗拉螺杆上的封口盘和抗拔盘，调节它们之间的间距，使其小于300mm。这样可以保证破碎剂在竖向上完全被封孔装置密封。通过多次静态爆破实验发现，在竖向方向上，中空抗拉螺杆上的膨胀力是不均匀分布的，其中杆体中部变形幅度最大，两端逐渐减小。因此，通常情况下选用强度较高的不锈钢材质。

为了凸显本发明高效率的静态爆破装置爆破效果，在本实施例中采用一组对比实验。实验时环境最高温度为8~10℃，最低温度为0~2℃。一个使用传统静态破碎工艺——不封孔也不加热，完全依靠材料自身的缓慢水化产生的膨胀力来破碎混凝土试件。另一个采用“高效率的静态爆破装置”进行爆破。

首先，将“高效率的静态爆破装置”安装好。调整好封口盘和抗拔盘之间的间距，以适应钻孔实际深度；同时连接好加热电路，待用。

然后，将水与静态破碎剂以0.3的重量比混合搅拌均匀后，在10分钟内，将其灌入任意挑选的两个混凝土试件的钻孔内。

随后，任意挑选一个试件进行高效率的静态爆破。将装配好的“高效率的静态爆破装置”插入到钻孔中，并上下快速小幅度振捣，迫使钻孔中的气泡逸出，确保破碎剂浆体与高效率的静态爆破装置紧密结合。再次检查高效率静态爆破实验装置，如钻孔密封性、电源接线的完好性。确保正确无误后，在实验区域拉上警戒线，防止他人误入爆破区域，避免不必要的伤害。

最后，启动电源，开启加热棒，按照既定程序进行实验。在加热20min左右的时间后，现场往往会有“砰”的响声，比较清脆，但声音较小。为了安全起见，随即断开电源，然后查看试件开裂情况，结果发现，混凝土试件出现的三条宽度较细的宏观裂纹。为了加快裂纹宽度，重新启动电源继续对破碎剂再加热几分钟，当混凝土试件裂纹宽度扩展到10mm左右时停止，此时的试件完全被分解破碎。随后打开混凝土试件，从钻孔中取出“高效率的静态爆破装置”，同时观察到钻孔中破碎剂呈现白色粉末状，冒着热气，而在孔口处多余的破碎剂仍呈深灰色，用手挤压时表现为塑性。

而作为对比的传统静态爆破工艺的试件，没有丝毫动静，其孔口处的破碎剂颜色也为深灰色，这说明此时孔内的破碎剂仍处于初凝状态，膨胀压几乎为零。历时20余个小时，此试件仅出现极细小的一条裂纹，到下午才完全开裂。

结果表明：本发明提供的高效率的静态爆破装置有效抑制了喷孔，大幅提高了静态破碎剂的水化效率和膨胀性能。封孔器与破碎剂彼此嵌入而形成一个整体，将轴向方向上的膨胀力转化为封孔器与破碎剂之间的内力，致使孔内的高压蒸汽和破碎剂被约束在钻孔内而无法喷孔。与此同时，具有巨大膨胀潜能的高压蒸汽被迫与破碎剂的固体膨胀压共同来开裂混凝土试件，固气相互耦合，促使其在短时间内快速开裂，从而实现高效率爆破目的。

开裂后的几分钟内，裂纹宽度达到10mm左右，随即该混凝土试件被解体。整个爆破过程用时仅有30多分钟。因此，相比较传统静态爆破工艺，高效率静态爆破时间上只有其1/40-1/20。可见，高效率的静态爆破装置在应用破碎剂爆破过程中能够大幅度提升爆破效率，改善目前效率低下，危险性高，时间成本高的窘迫局面，其前景辉煌。

Claims (9)

1.一种高效率的静态爆破装置，其特征在于，包括：

封孔器（10），其包括：封口盘（11）、中空抗拉螺杆（12）和抗拔盘（13），

所述的封口盘（11）与所述的中空抗拉螺杆（12）的一端通过螺纹连接，

所述的抗拔盘（13）与所述的中空抗拉螺杆（12）的另一端通过螺纹连接，

加热器（20），其包括：加热棒（21）和设置在所述的加热棒（21）顶部与之螺纹连接的保护套筒（22）；

所述的加热棒（21）插入到装有一定量导热介质（14）的所述的中空抗拉螺杆（12）中，与所述的封孔器（10）组成所述的高效率的静态爆破装置。

2.根据权利要求1所述的高效率的静态爆破装置，其特征在于所述的封口盘（11）的主视图为倒“凸”字形，所述的封口盘（11）的下部小直径圆柱体与钻孔（30）直径相等，起到密封孔口作用，而所述的封口盘（11）的上部的大直径圆柱体要比钻孔（30）直径大10-40mm，防止所述的封孔器（10）掉入钻孔（30）内。

3.根据权利要求2所述的封口盘（11），其特征在于其下部小直径圆柱体的高为20-40mm，而上部的大直径圆柱体的高为10-20mm。

4.根据权利要求1所述的静态爆破装置，其特征在于所述的中空抗拉螺杆（12）的外径为10-16mm，内径为5-11mm，且其底部封堵，顶部开口，利于所述的加热棒21插入或拔出；所述的中空抗拉螺杆（12）的一端与所述的封口盘（11）通过螺纹相连接，其端部贯穿所述的封口盘（11）而露出10-30mm的长度；所述的中空抗拉螺杆（12）的另一端与所述的抗拔盘（13）通过螺纹相连接，其端部贯穿所述的抗拔盘（13）而露出10-30mm的长度；可以通过调节所述的封口盘（11）与所述的抗拔盘（13）之间距离，以适应实际的钻孔深度。

5.根据权利要求1所述的高效率的静态爆破装置，其特征在于所述的抗拔盘（13）是厚度为10-40mm，而其直径比钻孔（30）直径小10-20mm的圆柱体，将其置入孔底而起到增大抗拔阻力作用。

6.根据权利要求1所述的加热器（20），其特征在于所述的保护套筒（22）通过螺纹连接安装在所述的加热棒（21）顶部，所述的保护套筒（22）外径20-30mm，内径10-20mm，高度20-40mm，便于保护所述的加热棒（21）电缆接线部位，以防止磨损而漏电。

7.根据权利要求1和权利要求6所述的加热棒（21）的直径为4-10mm，在实际应用中，要根据所述的中空抗拉螺杆（12）的内径大小来调节所述的加热棒（21）的直径，使得彼此之间留有0.5-1mm空隙，这样方便所述的加热棒（21）插入或拔出所述的中空抗拉螺杆（12）；同时用一定量所述的导热介质（14）来充填在所述的加热棒（21）与所述的中空抗拉螺杆（12）之间空隙，有利于提高各组件之间的热传导效率。

8.根据权利要求1所述的高效率的静态爆破装置，其特征在于所述的加热器（20）采用的是220V的交流电源，10W-300W的加热功率。

9.高效率的静态爆破方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、根据工程实际，结合理论经验，在预爆破的岩石或混凝土上钻取一定数量的、合适间排距的、直径为30mm-50mm或更大直径的、深度为500mm-2000mm的所述的钻孔(30)；

步骤二、在10min时间内，将一定质量的并按0.26~0.33的水剂质量比均匀混和的破碎剂浆体灌入步骤一中的所述的钻孔（30）中；

步骤三、根据所述的钻孔（30）直径大小和孔深，选择与之相匹配的所述的封孔器(10)，然后将所述的加热器(20)插入到所述的中空抗拉螺杆（12）中而完成组装，再一起插入装有破碎剂浆体的所述的钻孔（30）中，从灌浆到插入高效率的静态爆破装置这一过程，要求必须5-10min中内完成；

步骤四、待钻孔（30）中的破碎剂浆体静置5min-10min后，将所述的加热器(20)接通电源，按照既定程序对破碎剂浆体进行加热，直至岩石或混凝土完全开裂，再停止加热，断开电源，从钻孔中轻轻取出高效率的静态破碎装置，为下一批爆破作业做准备。

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