致裂装置和矿石开采方法制造方法及图纸

本公开涉及石材开采，具体提供了一种致裂装置和矿石开采方法，致裂装置包括壳体，内部具有腔体，开设有连通腔体的排气孔；开关阀，安装在腔体内且与腔体滑动配合，通过开关阀在腔体内滑动以控制排气孔的开启/关闭，开关阀将腔体分为储气腔和控制腔；进气道，连通储气腔，用于为储气腔内充入气体；以及控制气道，连通控制腔，用于为控制腔内充入气体，开关阀在储气腔和控制腔的气压差下实现滑动，以控制排气孔的开启或关闭。本公开提供的致裂装置结构简单，操作安全，阀门开启速度快，从而使石材的开采效率更高。

【技术实现步骤摘要】
致裂装置和矿石开采方法
本公开涉及石材开采，具体涉及一种致裂装置和矿石开采方法。
技术介绍
目前对于矿石的开采主要包括爆破开采和非爆破开采两种方法，其中爆破开采是指通过安装在钻孔内的炸药爆破的方式实现石材的开采。爆破开采的方式产生大量的粉尘和噪音污染，并且对矿山的山体破坏较大，导致矿体中的石材产生碎裂，降低开采率，因此目前已经基本禁止爆破开采方法开采石材。非爆破开采包括机械切割或胀裂开采的方式，机械切割时指利用火焰切割或绳锯对石材矿体进行切割开采，这种方法对设备和场地要求高，开采效率低，无法应对大规模开采任务。胀裂开采是指通过人工打入水平和垂直方向的钎孔，利用插入致裂器或致裂剂的方式开采石材，例如公开号CN103061769B的中国专利申请公开了通过在矿体打孔，在孔内注入高压致裂剂对石材开采的方法，这类方法虽实现了石材的静态开采，但是产生胀裂作用的致裂剂多为化学试剂或化学凝胶，通过化学反应对矿石产生胀裂作用，致裂剂的制备复杂、成本较高。同时公开号CN105066801A、CN105401930A等中国专利申请公开了一种二氧化碳致裂器，二氧化碳致裂器是目前矿石裂解中比较常用的致裂设备，其原理是利用外接电源来激发活化器从而燃烧产生高热，液态二氧化碳受热瞬间气化膨胀产生高压，从而冲破泄能片释放出高压气体对周围岩体产生冲击使其裂解。这种致裂器需要外接电源对致裂器进行控制，还设置有活化器、泄能器等多个结构配合，导致致裂器的结构复杂。利用化学能产生热量来激活液态二氧化碳，对致裂器运输及操作的安全性能要求更高，同时气密性要求也更高，因此成本相应较高。最重要的是在矿石开采过程中，由于开采的具体情况不同，所需要的致裂器产生的气体压强也不同，传统二氧化碳致裂器由于充入的是液态二氧化碳，难以对产生的气体压强进行精准调控，导致难以匹配不同的开采环境。
技术实现思路
为解决传统致裂器结构复杂、成本高、产生的气体压强无法精准控制的技术问题，本公开提供了一种结构简单、易于控制、石材开采效率高的致裂装置。同时，为解决现有胀裂开采方式中致裂器结构复杂、致裂剂采用化学试剂具有污染、开采成本高的技术问题，本公开提供了一种利用气体资源对矿石进行开采的方法。在第一方面中，本公开提供了一种致裂装置，包括：壳体，为适于插入钎孔的管状结构，其内部具有腔体以存储气体，壳体上开设有连通腔体的排气孔；开关阀，安装在腔体内且与腔体滑动配合，通过开关阀在腔体内滑动以控制排气孔的开启/关闭，开关阀将腔体分为储气腔和控制腔；进气道，连通储气腔，用于为储气腔内充入气体；以及控制气道，连通控制腔，用于为控制腔内充入气体，开关阀在储气腔和控制腔的气压差下实现滑动，以控制排气孔的开启或关闭。腔体内设置有限位部，在开关阀与限位部抵接时，排气孔被关闭。限位部与开关阀的抵接处为相互配合的锥面密封结构。壳体一端设有进气口，进气口分别连通进气道和控制气道，用以同时为进气道和控制气道充入气体；在关闭位置，控制腔中高压气体在开关阀上的作用面积在向关闭位置移动的作用力方向上的投影大于储气腔中高压气体在开关阀的作用面积在向打开位置移动的作用力方向上的投影，进气道设有单向阀，以使气体沿朝向储气腔内流动的方向流通，反向截止。进气口设置在壳体靠近储气腔的一端，壳体靠近控制腔的一端固接有轴向设置的滑轴，控制气道穿过壳体由滑轴支撑并连接，并与成型在滑轴中连通控制腔的连接气道连通；开关阀中部设有与滑轴密封滑动配合的滑孔。连接气道为T型结构，其一端连通控制气道，另外两端分别连通控制腔。壳体由多节管状部件组成，各节管状部件之间通过密封结构连接；控制气道由多节气管件组成，各节气管件之间通过管接头密封连接。多节所述管状部件之间通过锥度螺纹连接。腔体内设置有多个支撑结构以支撑控制气道，支撑结构包括多个周向均匀设置的加强肋，所述加强肋一端支撑在壳体内壁，另一端支撑在套接在控制气道上的套环上。支撑结构设置在各节管状部件的轴端，支撑结构还包括加强肋外周用以密封锥度螺纹连接结构的密封圈。排气孔包括多个沿壳体周向及轴向均匀开设的径向孔。在第二方面中，本公开提供了一种矿石开采方法，该方法应用于上述的致裂装置，其包括以下步骤：步骤一、在矿石基体上成型若干钎孔，若干钎孔围设成石材从基体分解的设定形状；步骤二、将若干致裂装置分别插入对应的若干钎孔中，并使致裂装置动作，以使基体上胀裂出设定形状的石材。步骤二具体为：打开进气口，以使开关阀在储气腔内气体压力下滑动以开启排气孔。本公开的技术方案，具有如下有益效果：1)本公开提供的致裂装置，壳体为适于插入钎孔的管状结构，整体结构简单，工作过程中无需外接压力源或引线，直接与钎孔配合，使用方便，二次回收率高，从而使得石材开采效率高。壳体内部具有存储气体的腔体，采用高压气体对石材进行胀裂，无需化学反应或瞬间物态变化，使用更加安全，易于控制，且制造成本低。开关阀安装在壳体的腔体内且与腔体滑动配合，开关阀在储气腔和控制腔内的气压差下实现滑动，通过开关阀在腔体内的滑动来控制排气孔的开启或关闭，传动部件结构简单，开关阀响应速度快，开启迅速，从而提高开采效率。2)本公开提供的致裂装置，腔体内设有限位部，开关阀与限位部抵接时，排气孔被关闭，限位部与开关阀的抵接处为相互配合的锥面密封结构，利用限位部限制开关阀在腔体内滑动，锥面结构成型简单，密封性好。3)本公开提供的致裂装置，壳体一端设置有进气口，进气口分别连通进气道和控制气道，利用单一气源同时为进气道和控制气道充入气体，使得致裂装置充气简单方便。排气孔在关闭状态时，控制腔中的气压大于储气腔中气压，从而使得非放气状态下开关阀始终处于关闭状态。进气道内设置有单向阀，使得在非放气状态下腔体内部形成稳定的密闭状态，便于装置的搬运与保存。4)本公开提供的致裂装置，控制腔一端设置有滑轴，开关阀中部设置有滑孔，通过滑轴与滑孔的配合为开关阀的滑动提供路径，使得开关阀在腔体内滑动更加稳定可靠，避免发生卡顿，控制气道与成型在滑轴中的连接气道连通，连接气道设置为T型结构，以使控制腔中充入气体更加均匀快速，从而使开关阀响应速度更快。5)本公开提供的致裂装置，壳体由多节管状部件组成，各节管状部件通过锥度螺纹连接，控制气道也由多节气管件组成，多节气管件通过管接头密封连接，多节结构便于致裂装置的拆装与更换，同时降低装置的生产和输送成本。6)本公开提供的致裂装置，腔体内设置有支撑结构以支撑控制气道，支撑结构设置在各节管状部件的轴端，其包括多个周向均匀设置的加强肋，以使控制气道结构更加稳定，避免在运输或使用过程中腔体内部控制气道结构发生破坏，同时支撑结构外周设置密封圈对锥度螺纹连接处进行密封，保证气密性。7)本公开提供的致裂装置，排气孔包括多个沿壳体周向及轴向均匀设置的径向孔，排气孔设置有径向孔，致裂装置在钎孔中对矿石施加使矿体克服拉应力的压力，使得矿石的裂解更加容易，同时避免在高压气体裂解过程中发生飞管，石材开采更加安全。8)本公开提供的矿石开采方法，利用高压气体对矿石进行胀裂开采，无需化学试剂及反应，开采过程安全无污染，同时开采步骤简单，装置回收方便，提高石材的开采效率，降低开采成本。附图说明为了更清楚地说明本公开具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种致裂装置，其特征在于，包括：壳体(1)，为适于插入钎孔的管状结构，其内部具有腔体以存储气体，所述壳体(1)开设有连通所述腔体的排气孔(11)；开关阀(2)，安装在所述腔体内且与所述腔体滑动配合，通过所述开关阀(2)在所述腔体内滑动以控制所述排气孔(11)的开启/关闭，所述开关阀(2)将所述腔体分为储气腔(12)和控制腔(13)；进气道(31)，连通所述储气腔(12)，用于为所述储气腔(12)内充入气体；以及控制气道(32)，连通所述控制腔(13)，用于为所述控制腔(13)内充入气体，所述开关阀(2)在所述储气腔(12)和所述控制腔(13)的气压差下实现滑动，以控制所述排气孔(11)的开启或关闭。

【技术特征摘要】
1.一种致裂装置，其特征在于，包括：壳体(1)，为适于插入钎孔的管状结构，其内部具有腔体以存储气体，所述壳体(1)开设有连通所述腔体的排气孔(11)；开关阀(2)，安装在所述腔体内且与所述腔体滑动配合，通过所述开关阀(2)在所述腔体内滑动以控制所述排气孔(11)的开启/关闭，所述开关阀(2)将所述腔体分为储气腔(12)和控制腔(13)；进气道(31)，连通所述储气腔(12)，用于为所述储气腔(12)内充入气体；以及控制气道(32)，连通所述控制腔(13)，用于为所述控制腔(13)内充入气体，所述开关阀(2)在所述储气腔(12)和所述控制腔(13)的气压差下实现滑动，以控制所述排气孔(11)的开启或关闭。2.根据权利要求1所述的致裂装置，其特征在于，所述腔体内设有限位部(14)，在所述开关阀(2)与所述限位部(14)抵接时，所述排气孔(11)被关闭。3.根据权利要求2所述的致裂装置，其特征在于，所述限位部(14)与所述开关阀(2)的抵接处为相互配合的锥面密封结构。4.根据权利要求2或3所述的致裂装置，其特征在于，所述壳体(1)一端设有进气口(3)，所述进气口(3)分别连通所述进气道(31)和所述控制气道(32)，用以同时为所述进气道(31)和所述控制气道(32)充入气体；在关闭位置，所述控制腔(13)中高压气体在所述开关阀(2)上的作用面积在向关闭位置移动的作用力方向上的投影大于所述储气腔(12)中高压气体在所述开关阀(2)的作用面积在向打开位置移动的作用力方向上的投影，所述进气道(31)设有单向阀(33)，以使气体沿朝向所述储气腔(12)内流动的方向流通，反向截止。5.根据权利要求4所述的致裂装置，其特征在于，所述进气口(3)设置在所述壳体(1)靠近所述储气腔(12)的一端，所述壳体(1)靠近所述控制腔(13)的一端固接有轴向设置的滑轴(4)，所述控制气道(32)穿过所述壳体(1)由...

【专利技术属性】
技术研发人员：王斌坚，
申请(专利权)人：能诚集团有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33