一种空气能膨胀岩石致裂系统技术方案

本申请涉及一种空气能膨胀岩石致裂系统，主要涉及空气能矿物开采的技术领域，其包括垂直固定设在岩面上的支撑架、与所述支撑架沿竖直方向滑动连接的驱动装置和多个膨胀装置；所述膨胀装置包括一端卡接在所述支撑架上的底壳、固定套设在所述底壳上的涡轮、固定连接在所述底壳远离所述支撑架一端的外壳体、沿轴线方向穿设在所述外壳体上的内壳体、两端分别与所述外壳体和所述内壳体相连的拉簧、设在所述外壳体远离所述底壳一端外侧的矿用钻头和设在所述外壳体远离所述底壳一端内侧的气囊；所述外壳体与所述内壳体沿轴线方向滑动连接，所述矿用钻头与岩面抵接。本申请具有开采效率高、安全性高、绿色环保的优点。绿色环保的优点。绿色环保的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种空气能膨胀岩石致裂系统


[0001]本申请涉及空气能矿物开采的
，尤其是涉及一种空气能膨胀岩石致裂系统。

技术介绍

[0002]岩石爆破是一种利用爆炸气体膨胀以及爆炸应力波反射拉伸的综合作用对岩石施加荷载，致使岩石结构破坏的过程，其在采矿业和建筑业均有着广泛的应用。利用压缩空气作为膨胀气体进行岩石致裂是近年来快速发展的新兴开采技术，相比于传统的炸药爆破的方式，空气能岩石致裂对环境的危害较小，安全性较高。
[0003]目前，现有的空气能爆破工艺，需要首先在岩面上的特定位置处钻孔，然后使用混凝土将装有压缩空气的柱状压力容器封入钻孔中。接收到爆破信号后，压力容器产热升温并爆裂，从而实现岩石致裂。与炸药爆炸燃烧的过程不同，压缩空气膨胀的过程是物理过程，并没有化学能参与转化，爆裂瞬间产生的气体压力较小，温度较低，因此需要通过增设钻孔数量、提高压力容器填埋密度的方式保证岩石致裂效果。钻孔、埋设和封堵作业量较大导致空气能膨胀岩石致裂作业效率较低。
[0004]针对上述中的相关技术，专利技术人认为由于钻孔、埋设和封堵作业量较大，现有的空气能岩石致裂工艺存在效率较低的缺陷。

技术实现思路

[0005]为了提高空气能岩石致裂工艺的作业效率，提高岩石爆破过程的安全性并减少对环境产生的影响，本申请提供一种空气能膨胀岩石致裂系统。
[0006]本申请提供的一种空气能膨胀岩石致裂系统采用如下的技术方案：一种空气能膨胀岩石致裂系统，包括垂直固定设在岩面上的支撑架、与所述支撑架沿竖直方向滑动连接的驱动装置和多个膨胀装置；所述膨胀装置包括一端卡接在所述支撑架上的底壳、固定套设在所述底壳上的涡轮、固定连接在所述底壳远离所述支撑架一端的外壳体、沿轴线方向穿设在所述外壳体上的内壳体、两端分别与所述外壳体和所述内壳体相连的拉簧、设在所述外壳体远离所述底壳一端外侧的矿用钻头和设在所述外壳体远离所述底壳一端内侧的气囊；所述外壳体与所述内壳体沿轴线方向滑动连接，所述矿用钻头与岩面抵接。
[0007]通过采用上述技术方案，支撑架对膨胀装置起到了限位和辅助安装的作用，安装在支撑架上的驱动装置能够为本申请提供动力，膨胀装置能够在驱动装置的驱动作用下完成打孔、填埋、封堵以及爆炸膨胀等多个功能，实现空气能岩石致裂，膨胀装置中的底壳对外壳体的运动起到了导向作用，对内壳体的安装起到了固定作用，对涡轮的安装起到了限位作用，内壳体一方面作为预装压缩空气的压力容器，能够在接收到起爆信号后爆裂使压缩气体膨胀，另一方面能够与内壳体发生相对滑动，在接收到起爆信号后刺入外壳体内，通过引发爆燃的方式释放压力，拉簧对外壳体和内壳体的相对运动起到了驱动作用，矿用钻
头使膨胀装置能够在驱动装置的驱动作用下对岩面进行打孔，从而使打孔作业与填埋作业和封堵作业同步进行，显著缩短了空气能岩石致裂作业的效率，达到了提高空气能岩石致裂工艺的作业效率，提高岩石爆破过程的安全性并减少对环境产生的影响的专利技术目的。
[0008]可选的，外壳体内壁上沿长度方向均匀设有多个限位环，所述限位环与所述内壳体的外表面抵接，所述限位环上垂直于厚度方向开设有多个气孔。
[0009]通过采用上述技术方案，外壳体内壁上沿长度方向设置的多个限位环增加了外壳体与内壳体的接触面积，对内壳体的运动起到了限位作用，同时能够使内壳体爆裂压缩空气膨胀产生的压力能够均匀地传导至钻孔的不同深度的位置，提升了岩石致裂的效果。
[0010]可选的，外壳体的外表面设有螺旋叶片。
[0011]通过采用上述技术方案，设置在外壳体上的螺旋叶片能够将矿用钻头钻取产生的矿渣从钻孔中排出，使膨胀装置的钻孔过程更加流畅，提高了钻孔过程的效率。
[0012]可选的，内壳体包括与所述底壳内壁滑动连接的底板、与所述底板相连的内胆、垂直穿设在所述底板上且与所述内胆内部连通的气阀和设在所述内胆远离所述底板一端的撞针；所述底板与所述拉簧固定连接。
[0013]通过采用上述技术方案，内壳体中的底板与底壳互相贴合且滑动连接使底壳对内壳体产生了限位效果，内胆能够作为压缩空气的容器，穿设在底板上且与内胆连通的气阀能够用于向内胆灌装压缩空气，避免钻孔作业带压进行，提高了安全性，安装在内胆远离底板一端的撞针能够击穿气囊，将气囊中的助燃气体释放至外壳体内并引燃，利用燃烧产生的热量促使内壳体发生爆裂，明显提升了空气能岩石致裂的效果。
[0014]可选的，涡轮靠近所述矿用钻头的一侧平面上设有密封板；所述密封板固定套设在所述底壳上。
[0015]通过采用上述技术方案，涡轮上安装的密封板结构能够在膨胀装置钻探至指定深度后与岩面贴合，提高了膨胀装置与钻孔之间的气密性，保证了空气能岩石致裂的效果，提升了工作效率。
[0016]可选的，驱动装置包括与所述支撑架沿竖直方向滑动连接的支撑板、多个设在所述支撑板上的驱动电机和多个沿水平方向穿设在所述支撑板上的传动杆；所述传动杆的一端与所述驱动电机的动力输出轴相连，且与所述涡轮啮合。
[0017]通过采用上述技术方案，驱动装置中的支撑板对驱动电机的安装提供了位置，驱动电机能够带动传动杆，传动杆能够实现同时驱动多个膨胀装置进行钻孔作业，传动结构易于拆卸，进一步提升了作业效率。
[0018]可选的，支撑板上设有多个配重块，所述配重块沿所述支撑板的长度方向均匀分布。
[0019]通过采用上述技术方案，支撑板上设置的配重块结构能够增加钻孔沉降压力，提高钻孔过程的平顺性。
[0020]可选的，支撑架包括限位板和多个设在所述限位板上的支撑腿；所述限位板上沿厚度方向呈矩阵分布有多个限位槽。
[0021]通过采用上述技术方案，支撑腿对限位板的安装提供了支撑作用，限位板对膨胀装置的安装起到了限位作用。
[0022]可选的，支撑腿靠近岩面的一端设有多个筋板。
[0023]通过采用上述技术方案，支撑腿靠近岩面一端设置的多个筋板能够提高支撑腿的结构稳定性，提升支撑腿的承载能力。
[0024]可选的，矿用钻头与所述外壳体可拆卸连接。
[0025]通过采用上述技术方案，矿用钻头与壳体之间可拆卸连接的结构设计能够便于组装和更换钻头，提升作业效率。
[0026]综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：1.本申请中的支撑架对膨胀装置起到了限位和辅助安装的作用，安装在支撑架上的驱动装置能够为本申请提供动力，膨胀装置能够在驱动装置的驱动作用下完成打孔、填埋、封堵以及爆炸膨胀等多个功能，实现空气能岩石致裂，膨胀装置中的底壳对外壳体的运动起到了导向作用，对内壳体的安装起到了固定作用，对涡轮的安装起到了限位作用，内壳体一方面作为预装压缩空气的压力容器，能够在接收到起爆信号后爆裂使压缩气体膨胀，另一方面能够与内壳体发生相对滑动，在接收到起爆信号后刺入外壳体内，通过引发爆燃的方式释放压力，拉簧对外壳体和内壳体的相对运动起到了驱动作用，矿用钻头使膨胀装置能够在驱动装置的驱动作用下对岩面进行打孔，从而使打孔作业与填埋作业和封堵作业同步进行本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种空气能膨胀岩石致裂系统，其特征在于：包括垂直固定设在岩面上的支撑架（1）、与所述支撑架（1）沿竖直方向滑动连接的驱动装置（2）和多个膨胀装置（3）；所述膨胀装置（3）包括一端卡接在所述支撑架（1）上的底壳（31）、固定套设在所述底壳（31）上的涡轮（32）、固定连接在所述底壳（31）远离所述支撑架（1）一端的外壳体（33）、沿轴线方向穿设在所述外壳体（33）上的内壳体（34）、两端分别与所述外壳体（33）和所述内壳体（34）相连的拉簧（35）、设在所述外壳体（33）远离所述底壳（31）一端外侧的矿用钻头（36）和设在所述外壳体（33）远离所述底壳（31）一端内侧的气囊（37）；所述外壳体（33）与所述内壳体（34）沿轴线方向滑动连接，所述矿用钻头（36）与岩面抵接。2.根据权利要求1所述的一种空气能膨胀岩石致裂系统，其特征在于：所述外壳体（33）内壁上沿长度方向均匀设有多个限位环（331），所述限位环（331）与所述内壳体（34）的外表面抵接，所述限位环（331）上垂直于厚度方向开设有多个气孔。3.根据权利要求1所述的一种空气能膨胀岩石致裂系统，其特征在于：所述外壳体（33）的外表面设有螺旋叶片（332）。4.根据权利要求1所述的一种空气能膨胀岩石致裂系统，其特征在于：所述内壳体（34）包括与所述底壳（31）内壁滑动连接的底板（341）、与所述底板（341）相连的内胆（342）、垂直穿设在所述底板（341）上且与所述内胆（342）内部连通的...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐贤銮，肖义刚，许卫东，韩立东，
申请(专利权)人：江西中昉矿盛工程设备有限公司，
类型：发明
国别省市：