高温高压流体孔内循环冲击释能超前预裂破岩装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种高温高压流体孔内循环冲击释能超前预裂破岩装置，包括使用电磁激发的高温高压流体发生装置、聚能剂自动装填抓取机构、聚能剂储存箱以及钻机，均集成在同一机械臂上；聚能剂自动装填抓取机构从此处放入聚能剂，并且设有开口通过管道连接至上述移动平台以注入高温高压流体；所述的高温高压流体发生装置下端通过球铰装置与液压封孔装置连接；机械臂中内嵌聚能剂输送通道，连接所述的聚能剂储存箱和所述的聚能剂自动装填抓取机构；聚能剂储存箱设有电机及链条驱动的聚能剂存放传送机构，同时设有电机驱动的聚能剂推送机构；本装置利用高温高压流体及聚能剂自动化装料机构，实现了可控的脉动冲击压裂，结合集成的钻机能够实现钻裂一体化快速破岩施工。的钻机能够实现钻裂一体化快速破岩施工。的钻机能够实现钻裂一体化快速破岩施工。

【技术实现步骤摘要】
高温高压流体孔内循环冲击释能超前预裂破岩装置及方法


[0001]本专利技术涉及到爆破装置及方法
，具体涉及到一种高温高压流体孔内循环冲击释能超前预裂破岩装置及方法。

技术介绍

[0002]现有技术中，硬岩破碎问题常常制约了施工技术的发展，严重拖慢了工期。如今的破岩施工中主要采用的还是爆破致裂法，爆破致裂法具有效率高、成本低等特点，在采矿工程、地下交通工程和水利水电工程等岩体开挖中得到广泛应用。此外，在使用爆破致裂法时，为了不出现超挖、欠挖以及控制爆破的轮廓线，会在开挖边界打密集孔使用低威力炸药进行超前爆破预裂。
[0003]在炸药爆破作业过程中产生的强烈冲击波会造成近区岩体扰动与损伤，以及岩体的振动危害，从而会对工程岩体稳定性及周边环境的安全性造成一定影响。为了提高作业安全性、降低冲击扰动强烈，同时达到较为理想的破岩效果，利用高能气体膨胀做功致裂岩体的新型碎岩技术应运而生，尤其是CO2相变膨胀致裂技术正受到矿山开采、隧道掘进、市政交通等领域广泛关注。
[0004]高能气体压裂技术是一种利用火（炸）药在短时间内燃烧产生的冲击波和爆生气体来压裂岩体。最开始是采用TNT等猛炸药对储层实施爆炸压裂，但因爆炸对井筒和地层的破坏太大而逐渐被淘汰，取而代之的是使用硝化棉等火（炸）药的爆燃来实施高能气体压裂。近年来还出现了浓稠硝基甲烷炸药、液体推进剂等一系列爆燃更稳定、更加安全、更高效的高能火药。从原理上讲，CO2相变膨胀致裂装置也属于高能气体压裂技术中的一种，最早由欧美国家科研人员研发。该装置利用液态CO2为媒介，将液态CO2和发热管（爆炸性物质）封装在密闭容器内。激发发热管使之在数十毫秒内产生800℃以上的高温，液态CO2压力急剧增加，高压气体快速释放，致使岩体开裂或破碎。在CO2气爆致裂岩体施工过程中，由于发热管（II类爆炸品）在摩擦、静电等偶然因素作用下提前触发，曾出现致裂管炸管或飞管事件。然而，无论是控制爆破技术，还是高能气体压裂技术，当前均不同程度的使用到I、II类民用爆炸品（当前二氧化碳相变膨胀致裂技术使用的发热药属于II类民用爆炸品），且目前在使用这些致裂技术时均为人工操作，效率低下的同时并没有从根本上解决安全与冲击扰动问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是针对现有超前预裂破岩技术中存在的问题，提供了一种安全性高、易于操作的高温高压流体孔内循环冲击释能超前预裂破岩装置与方法。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种高温高压流体孔内循环冲击释能超前预裂破岩装置,包括使用电磁激发的高温高压流体发生装置、聚能剂自动装填抓取机构、聚能剂储存箱和钻机设备，高温高压流体发生装置、聚能剂自动装填抓取机构、聚能剂储存箱和钻机设备均集成在机械臂上；
机械臂包括A面、B面和C面；机械臂的顶面设有机械臂转动装置，高温高压流体发生装置设置在机械臂的B面，B面的上端设置聚能剂自动装填抓取机构, 聚能剂自动装填抓取机构通过固定板与机械臂相连接（聚能剂自动装填抓取机构被装填机构保护套筒包裹），所述机械臂的内部设置聚能剂自动装填抓取机构，所述机械臂的C面设置聚能剂储存箱，所述机械臂的A面设置钻机设备；较优地，高温高压流体发生装置上端与机械臂通过缓震装置连接，下端通过球铰装置与液压封孔装置连接，高温高压流体发生装置的上侧设置有高温高压流体注入口，高温高压流体注入口用以连接高温高压流体管道，高温高压流体发生装置的上方设置装填机构保护套筒，聚能剂自动装填抓取机构被装填机构保护套筒包裹；球铰装置防止液压封孔装置横向位移对高温高压流体发生装置造成损坏；较优地，所述高温高压流体发生装置包括电磁加热棒，电磁加热棒与螺纹堵头焊接，螺纹堵头和所述聚能剂自动装填抓取机构连接；聚能剂自动装填抓取机构包括聚能剂自动装填抓取机构固定板、第一螺杆、第二螺杆、固定、第一伺服电机；螺纹堵头与第一螺连接，所在垂直于第一螺杆的方向上设置第二螺杆，第一螺杆通过聚能剂自动装填抓取机构固定板固定，聚能剂自动装填抓取机构固定板设置有加劲肋，第二螺杆与机械臂内的第一伺服电机连接，第一螺杆和第二螺杆处于接触状态，第一伺服电机带动第二螺杆转动 ，进而带动第一螺与下面的螺纹堵头旋转，螺纹堵头带动电磁加热棒旋转拧入高温高压流体发生装置中。
[0007]较优地，所述球铰装置的外壳分为若干段，相邻两段之间用螺栓连接，所述球铰装置的外壳下端设有液压油缸，液压油缸外侧开口连接油管；较优地，所述液压封孔装置内部为空心结构，液压封孔装置的内壁上端为球形结构，与所述的球铰装置的外壳的内腔相契合，液压封孔装置的中段设置有扩张式封隔器，扩张式封隔器骨架层为不锈钢材料，扩张式封隔器外围包裹胶筒，液压封孔装置的下端侧面设置有斜向上的泄压口。
[0008]较优地，聚能剂储存箱上部设置有聚能剂储存箱出口，聚能剂储存箱内部设置有第二伺服电机驱动的带状链条，在链条上安装有横隔板，横隔板的根部（靠近带状链条的部分）设置弧形转向结构（弧形转向结构使聚能剂在推板的推动下从在横隔板上上的直线运动发生一个朝着聚能剂传送通道运动的转向），相邻横隔板之间的间距大于聚能剂高度；顶部设置有第三伺服电机驱动的推板，第三伺服电机驱动推板从右往左运动，将聚能剂通过聚能剂储存箱出口推入聚能剂传送通道；聚能剂储存箱上方设置的第三伺服电机，带动聚能剂储存箱内部的一螺旋杆工作，螺旋杆再带动推板往复运动，。
[0009]聚能剂传送通道连接聚能剂储存箱和下方的聚能剂自动装填抓取机构，聚能剂传送通道（弧形通道）的上方设置液压顶推装置；将聚能剂传送通道中的聚能剂推到下方的抓持系统的两块圆弧铁板之间；工作流程为，聚能剂通过推板推入聚能剂传送通道中，一个接着一个推，液压顶推装置将被推到最内部（即处于它正下方）的聚能剂顶推到下方，待抓持系统抓紧后，再缩回原位。
[0010]较优地，聚能剂自动装填抓取机构包括移动系统、抓持系统和支撑架；所述的移动系统包括第一导轨、第四电机驱动的第三螺杆和一块垂直于导轨方向的凹槽的第一传动铁板，第一传动铁板放置于滑轨内，所述的第三螺杆与第一传动铁板处于接触状态；所述支撑架设置在所述的第一传动铁板的最右端，聚能剂放置在第一传动铁板的最左端；所述抓持系统设置在支撑架的上方，包括第五伺服电机、第二传动铁板、第二导轨和抓持臂，第二传动铁板在第二导轨内，第五伺服电机装有齿轮，可带动第二传动铁板的往复运动；抓持臂的中段与支撑架铰接（铰接，支撑架上突出一圆柱，抓持臂中段有一孔，进行铰接，抓持臂绕此圆柱旋转），抓持臂绕此铰接处旋转，抓持臂一端与第二传动铁板使用连接件铰接，另一端设置有圆弧铁板，圆弧铁板的弧度与聚能剂弧度一致；高温高压流体孔内循环冲击释能超前预裂破岩方法，包括如下步骤：步骤一：控制所述的聚能剂自动装填抓取机构的第一螺杆处于最上方，聚能剂自动装填抓取机构处于机械臂的内部，聚能剂装入所述的聚能剂储存箱;步骤二：控制所述机械臂A面的钻机设备完成打孔操作后，机械臂顶面第一伺服电机使得机械臂的面的液压封孔装置对准岩石上的孔位（钻机设备打的岩石上的孔）并伸入所述孔位内，液压封孔；步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高温高压流体孔内循环冲击释能超前预裂破岩装置,其特征在于，包括使用电磁激发的高温高压流体发生装置(B
‑
2)、聚能剂自动装填抓取机构、聚能剂储存箱(C
‑
1）和钻机设备，高温高压流体发生装置(B
‑
2)、聚能剂自动装填抓取机构、聚能剂储存箱(C
‑
1）和钻机设备均集成在机械臂（1）上；机械臂(1）包括A面、B面和C面；机械臂(1）的顶面设有机械臂转动装置（2），高温高压流体发生装置(B
‑
2)设置在机械臂的B面，B面的上端设置聚能剂自动装填抓取机构, 聚能剂自动装填抓取机构通过固定板（B
‑
6）与机械臂(1）相连接，所述机械臂(1）的内部设置聚能剂自动装填抓取机构，所述机械臂(1)的C面设置聚能剂储存箱(C
‑
1），所述机械臂(1）的A面设置钻机设备。2.根据权利要求1所述的高温高压流体孔内循环冲击释能超前预裂破岩装置，其特征在于，所述高温高压流体发生装置(B
‑
2)上端与机械臂(1）通过缓震装置(B
‑
4）连接，下端通过球铰装置与液压封孔装置(B
‑
3）连接，高温高压流体发生装置(B
‑
2)的上侧设置有高温高压流体注入口(B
‑
5），高温高压流体注入口(B
‑
5）用以连接高温高压流体管道，高温高压流体发生装置(B
‑
2)的上方设置装填机构保护套筒(B
‑
1），聚能剂自动装填抓取机构被装填机构保护套筒（B
‑
1）包裹。3.根据权利要求2所述的高温高压流体孔内循环冲击释能超前预裂破岩装置，其特征在于，所述高温高压流体发生装置(B
‑
2)包括电磁加热棒（B
‑
11），电磁加热棒（B
‑
11）与螺纹堵头(B
‑
9）焊接，螺纹堵头(B
‑
9）与所述聚能剂自动装填抓取机构连接；聚能剂自动装填抓取机构包括聚能剂自动装填抓取机构固定板（B
‑
6）、第一螺杆（B
‑
7）、第二螺杆（B
‑
8）、固定板（B
‑
10）和第一伺服电机（B
‑
13）；所述螺纹堵头(B
‑
9）与第一螺杆(B
‑
7）连接，所在垂直于第一螺杆(B
‑
8）的方向上设置第二螺杆(B
‑
8），第一螺杆(B
‑
7）通过聚能剂自动装填抓取机构固定板(B
‑
6）固定，聚能剂自动装填抓取机构固定板(B
‑
6）设置有加劲肋(B
‑
12），第二螺杆(B
‑
8）与机械臂内的第一伺服电机(B
‑
13）连接，第一螺杆（B
‑
7）和第二螺杆(B
‑
8）处于接触状态，第一伺服电机(B
‑
13）带动第二螺杆(B
‑
8）转动 ，进而带动第一螺杆(B
‑
7）与下面的螺纹堵头(B
‑
9）旋转，螺纹堵头(B
‑
9）带动电磁加热棒（B
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11）旋转拧入高温高压流体发生装置(B
‑
2）中。4.根据权利要求1所述的高温高压流体孔内循环冲击释能超前预裂破岩装置，其特征在于，所述球铰装置的外壳下端设有液压油缸（B
‑
17），液压油缸（B
‑
17）外侧开口连接油管。5.根据权利要求4所述的高温高压流体孔内循环冲击释能超前预裂破岩装置，其特征在于，所述球铰装置的外壳包括若干段，相邻两段之间用螺栓连接。6.根据权利要求1所述的高温高压流体孔内循环冲击释能超前预裂破岩装置，其特征在于，所述的液压封孔装置（B
‑
3）内部为空心结构，液压封孔装置（B
‑
3）的内壁上端为球形结构，与所述球铰装置的外壳的内腔相契合，液压封孔装置（B
‑
3）的中段设置有扩张式封隔器（B
‑
19），扩张式封隔器（B
‑
19）骨架层为不锈钢材料，扩张式封隔器（B
‑
19）外围包裹胶筒，液压封孔装置（B
‑
3）的下端侧面设置有斜向上的泄压口（B
‑
18）。7.根据权利要求1所述的高温高压流体孔内循环冲击释能超前预裂破岩装置，其特征
在于，所述聚能剂储存箱（C
‑
1）上部设置有聚能剂储存箱出口（C
‑
8），聚能剂储存箱C
‑...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡少斌，颜正勇，马志，吴诗壮，
申请(专利权)人：江苏中控能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：