[发明专利]一种岩石定向断裂装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种岩石定向静态爆破技术，尤其是一种适用于石材开采，井巷、隧道、边坡工程的岩石定向断裂装置及方法。 

背景技术

定向断裂是石材开采，井巷、隧道、边坡工程，以及拆除爆破中应用广泛的岩石和混凝土类材料控制断裂技术。目前石材开采中最常采用装药控制爆破和无声爆破方法来实现定向断裂。 

装药控制爆破中，一类是在炮孔孔壁沿纵向切V形槽，当柱状装药爆炸后，产生的应力波首先在切槽尖端引起应力集中而使岩石开裂，尔后在爆生气体作用下，使裂缝沿切槽方向持续开裂，直到相邻炮孔贯穿。另一类是利用特殊药包，使其爆炸后首先在孔壁的一定部位产生初始裂缝，然后在爆生气体作用下持续扩展，形成定向断裂面。爆破中如果药量控制不当，断裂效果较差，也容易引起石材内出现爆震裂缝导致损伤，影响成材率。而且炸药的运输、保管和使用对安全性要求高，需要随时防范早爆、迟爆、拒爆等爆破事故。 

无声爆破主要包括高能燃烧剂和静态破碎剂两种方法。高能燃烧剂方法利用气体准静态膨胀和热应力破裂岩石，但用量过大时也会产生飞石，且对填塞质量要求较高，操作不便，尤其是燃烧剂点燃后往往有多余气体沿裂缝喷出造成喷孔。静态破碎剂方法利用破碎剂化学反应产生膨胀作用破裂岩石，但岩石开裂时间长，效率低，受气候影响明显。静态破碎剂还具有腐蚀性，需要一定的施工防护。此外，这两种方法的施工成本都较高。 

因此，目前急需一种安全可靠，节省矿产资源，施工速度快，对环境及人员无害的裂石方法来满足要求。 

发明内容

技术问题：本发明的目的是针对已有技术中存在的问题，提供一种结构简单，方法简便，安全可靠，成本低廉，效果好的岩石定向断裂装置及方法。 

技术方案：一种岩石定向断裂装置，包括由两个弧形体构成的传压体、多块形状记忆合金体。传压体内侧开有对称凹槽，外侧为弧形；形状记忆合金体横截面呈十字形，左右两端嵌合在传压体凹槽内，前后两端镶嵌硬质一字刃。形状记忆合金体中心位置到一字刃的刃尖距离大于到传压体外缘半径的距离。

所述传压体的凸状凹槽内嵌合有将多块形状记忆合金体隔离的间隔体；所述的间隔体为金属块、塑料块、木块、橡胶块或陶瓷块；所述的形状记忆合金块为具有双程记忆功能的记忆钛镍合金、铁基或铜基记忆合金；所述的传压体和一字刃用硬质合金或硬质钢材制成；所述一字刃的最佳刃角为30°～45°。 

本发明的岩石定向断裂方法：将定向断裂装置放入钻孔内，将一字刃朝向预定的断裂方向，然后对形状记忆合金体加热，使其沿十字形方向伸展，并使受驱动的一字刃首先在孔壁上形成初始剪切破裂，随后与传压体的挤压力共同作用使裂纹扩展，引起岩石断裂。 

有益效果：利用定向断裂器实现岩石高效准确断裂，与目前采用的装药控制爆破和无声爆破方法相比，既达到了准确开裂石材的目的，同时又能保证成材率，其工艺简单、智能环保、岩石断裂面规整，裂石效果好，而且还可节约矿产资源、节省投资。石材成材率高，节省矿产资源；不使用任何化学材料，具有安全、无噪音、无震动、无硝烟，无污染、环境友好，对人员无害；膨胀力大，可裂开工程中常见的各类岩石和混凝土；裂石效率高，开裂时间短；可重复使用，成本低；结构简单，组装使用方便；不仅适用于石材开采，也可用于井巷、隧道、边坡爆破工程以及拆除爆破，具有广泛的应用前景。 

附图说明

图1为本发明定向断裂器的主视图。 

图2为本发明定向断裂器的A-A剖面图。 

图3为本发明定向断裂器的B-B剖面图。 

图4为本发明的定向断裂器的孔内作用示意图。 

图中：1-形状记忆合金体，2-传压体，3-一字刃，4-间隔体，5-孔壁： 

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作进一步的描述：