一种岩石定向裂断装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种岩石定向裂断装置及定向裂断方法，所述装置包括储液罐、液压控制系统、高压射流装置和至少一个定向裂断器，所述高压射流装置、定向裂断器、液压控制系统和储液罐之间通过液压管路相连，所述储液罐内储存有乳化液；所述定向裂断器包括两个金属半圆筒和一个气囊，两个金属半圆筒活动扣在一起组成一个圆柱形壳体，气囊设置在壳体内部，气囊与液压控制系统通过液压管路连通，液压控制系统可控制乳化液流入或流出气囊及气囊内乳化液的压力；在每个金属半圆筒的外壁中心沿轴向开设有卡槽，在卡槽内活动插入有切刀，切刀的方向垂直于金属半圆筒的外壁并指向外侧。所述定向断裂方法主要包括三步即用射流装置形成初始裂缝，利用切刀形成扩展裂缝，利用金属半圆筒形成贯通裂缝。本专利的岩石定向裂断装置及方法具有安全性高、噪声小、成本低的特点。成本低的特点。成本低的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种岩石定向裂断装置


[0001]本专利技术涉及岩石破碎
，尤其涉及一种岩石定向裂断装置，可适用于巷道顶板定向裂断、隧道成型等方面。

技术介绍

[0002]岩石定向裂断技术在水利、土木、交通和矿山等行业均有大量应用，传统的岩石定向裂断常采用定向爆破技术实现，但炸药存在审批困难、运输风险高等问题，且炸药爆破会产生巨大噪声和大量的有害气体，不利于作业人员的身体健康。基于此，需要一种安全性高、噪声小、成本低的岩石定向裂断装置及方法，以期可弥补岩石定向爆破技术的不足之处。

技术实现思路

[0003]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种安全性高、噪声小、成本低的岩石定向裂断装置，从而可实现岩石在特定方向上的裂断效果。
[0004]本专利技术所采用的技术方案如下：一种岩石定向裂断装置，包括储液罐、液压控制系统和至少一个定向裂断器，所述定向裂断器、液压控制系统和储液罐之间通过液压管路相连，所述储液罐内储存有乳化液；所述定向裂断器包括两个金属半圆筒和一个气囊，两个金属半圆筒活动扣在一起组成一个圆柱形壳体，气囊设置在壳体内部，气囊与液压控制系统通过液压管路连通，液压控制系统可控制乳化液流入或流出气囊及气囊内乳化液的压力；在每个金属半圆筒的外壁中心沿轴向开设有卡槽，在卡槽内活动插入有切刀，切刀的方向垂直于金属半圆筒的外壁并指向外侧。
[0005]进一步的，所述气囊由橡胶制成，可承受90MPa的高压；所述金属半圆筒由钢材制成，所述切刀均由硬质合金制成。
[0006]进一步的，在每个金属半圆筒的接口面上开设有滑轨槽，两个金属半圆筒的滑轨槽对接后组成了滑轨腔，沿着两个金属半圆筒对接后的外侧缝隙处还设置有开缝，滑轨腔与开缝连通。
[0007]进一步的，在所述两个金属半圆筒的接口处每间隔一定距离设置一对卡扣，卡扣位于滑轨腔的内侧，两个金属半圆筒可通过卡扣临时活动连接在一起。
[0008]进一步的，在每个金属半圆筒的内壁上开设有多个连接槽，在气囊的外壁上设置有多个连接帽，一个连接帽对应嵌入到一个连接槽中。
[0009]进一步的，所述岩石定向裂断装置还包括高压射流喷射装置，高压射流喷射装置通过液压管路与液压控制系统连接。
[0010]进一步的，所述高压射流喷射装置包括导杆，导杆的一端与液压管路连接，导杆的另一端设置有喷嘴，在导杆上每隔一定间距设置有滑轮，高压射流喷射装置可沿滑轨腔自由滑动。
[0011]一种岩石定向裂断方法，采用上述的装置，包括如下步骤：第一步，在岩体内钻多个孔，每个钻孔内放置一个所述定向裂断器，并使定向裂断器的开缝方向对准岩石裂断方向，使用所述高压射流喷射装置沿着滑轨腔移动，并使喷嘴对准开缝方向，在钻孔内开出两条初始裂缝；第二步，将定向裂断器在钻孔内旋转90度，使两个切刀分别对准两个初始裂缝，向气囊内通满乳化液，通过液压控制系统为乳化液提供高膨胀压力，两个金属半圆筒沿径向被撑开，同时带动切刀冲击初始裂缝，初始裂缝被进一步扩张形成扩张裂缝；第三步，卸载气囊内的压力及乳化液，拆除切刀，将定向裂断器在钻孔内再旋转90度，使开缝方向对准扩张裂缝，再次向气囊内通满乳化液，通过液压控制系统为乳化液提供高膨胀压力，两个金属半圆筒沿径向被撑开，利用金属半圆筒的聚力作用，在岩石的扩张裂缝处产生张拉应力，从而在相邻钻孔之间形成贯通裂纹。
[0012]有益效果：本专利技术所述的岩石定向裂断装置，对定向裂断器的结构进行了特殊设计，高压射流喷射装置可利用滑轨腔的导向在钻孔内壁开出初始裂缝，两个金属半圆筒可在气囊的高压冲击下分开，切刀可对初始裂缝进行扩张，两个金属半圆筒可对扩张裂缝进一步施加张拉应力，利用三步法即可在相邻钻孔之间形成贯通裂纹，实现岩石的定向裂断，相比传统的爆破法具有安全性高、噪声小、成本低、施工方便的特点。
附图说明
[0013]图1为岩石定向裂断装置结构组成示意图。
[0014]图2为高压射流喷射装置示意图。
[0015]图3为图1中A
‑
A断面示意图。
[0016]图4为图3中B
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B断面示意图。
[0017]图5为定向裂断器俯视图。
[0018]图6为定向裂断器的外壳的断面示意图。
[0019]图7为图6中C
‑
C断面示意图。
[0020]图8为定向裂断器的外壳的立体示意图。
[0021]图9为图8中D区放大图。
[0022]图10为初始裂缝形成示意图。
[0023]图11为扩张裂缝形成示意图。
[0024]图12为贯通裂缝形成示意图。
[0025]图13为岩石最终定向断裂机理示意图图。
[0026]图中，1
‑
储液罐，2
‑
液压控制系统，21
‑
液压管路，3
‑
定向裂断器，4
‑
高压射流喷射装置，41
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导杆，42
‑
滑轮，43
‑
喷嘴， 6
‑
金属半圆筒，61
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卡槽，62
‑
连接槽，63
‑
滑轨腔，64
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卡扣，65
‑
端头保护板，66
‑
开缝，7
‑
气囊， 71
‑
连接帽，8
‑
切刀，9
‑
岩石，10
‑
钻孔，11
‑
初始裂缝，12
‑
扩张裂缝，13
‑
贯通裂缝。
具体实施方式
[0027]下面结合附图，对本专利技术进行清楚完整的说明。
[0028]如图1所示，一种岩石定向裂断装置，主要由定向裂断器3、高压射流喷射装置4、液压控制系统2和储液罐1四部分组成，其中定向裂断器3和高压射流喷射装置4的数量可以为
多个，图中每种类型仅示出了一个。定向裂断器3、高压射流喷射装置4、液压控制系统2和储液罐1通过液压管路21相连。所述储液罐作为乳化液储存容器使用，工作时为整个系统提供乳化液。所述液压控制系统可使输出的乳化液压力增大，可使定向裂断器和高压射流喷射装置的乳化液压力提高至几十至上百兆帕，根据需要，液压系统可连接多个定向断裂器和高压水射流喷射装置。如图2所示，所述高压射流喷射装置4包括导杆41，导杆41的一端与液压管路连接，导杆的另一端设置有喷嘴43，在导杆上每隔一定间距设置有滑轮42。
[0029]如图3
‑
5所示，所述定向裂断器3由两个高强度金属半圆筒6和一个高韧度气囊7组成，两个金属半圆筒活动扣在一起组成一个圆柱形壳体，壳体的两端设置有端头保护板65，气囊7设置在壳体内部，气囊与液压控制系统通过液压管路连通，液压控制系统可控制乳化液流入或流出气囊及气囊内乳化液的压力；所述气囊7由特殊橡胶制成，可承受90MPa的高压。定向裂断器长度可根据需要断裂岩石的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种岩石定向裂断装置，其特征在于：包括储液罐、液压控制系统和至少一个定向裂断器，所述定向裂断器、液压控制系统和储液罐之间通过液压管路相连，所述储液罐内储存有乳化液；所述定向裂断器包括两个金属半圆筒和一个气囊，两个金属半圆筒活动扣在一起组成一个圆柱形壳体，气囊设置在壳体内部，气囊与液压控制系统通过液压管路连通，液压控制系统可控制乳化液流入或流出气囊及气囊内乳化液的压力；在每个金属半圆筒的外壁中心沿轴向开设有卡槽，在卡槽内活动插入有切刀，切刀的方向垂直于金属半圆筒的外壁并指向外侧。2.根据权利要求1所述的一种岩石定向裂断装置，其特征在于：所述气囊由橡胶制成，可承受90MPa的高压；所述金属半圆筒由钢材制成，所述切刀由硬质合金制成。3.根据权利要求1所述的一种岩石定向裂断装置，其特征在于：在每个金属半圆筒的接口面上开设有滑轨槽，两个金属半圆筒的滑轨槽对接后组成了滑轨腔，沿着两个金属半圆筒对接后的外侧缝隙处还设置有开缝，滑轨腔与开缝连通。4.根据权利要求3所述的一种岩石定向裂断装置，其特征在于：在所述两个金属半圆筒的接口处每间隔一定距离设置一对卡扣，卡扣位于滑轨腔的内侧，两个金属半圆筒可通过卡扣临时活动连接在一起。5.根据权利要求1所述的一种岩石定向裂断装置，其特征在于：在每个金属半圆筒的内壁上开设有多个...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈上元，侯利，吕谦，闫春岭，
申请(专利权)人：浙江中科博荣新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：