[发明专利]一种利用长裂纹扩展分割平板石材的方法

说明书

技术领域

本发明涉及石材加工，特别是涉及一种利用长裂纹扩展分割平板石材的方法；用于把面积很大的平板石材分割成规则六面体，为平板石材的解体工序。

背景技术

长裂纹扩展法具有形成断面效率高、成本低的优点。中国发明专利ZL200710028630.X将其应用于形成贯通的水平断面，形成的分离体是面积很大的平板石材，要把单位体积成本很低的平板石材进行分割才能形成石材产品，用本发明把平板石材分割成截面为长方形的长石条，然后再用履带式链臂锯机把长石条分割成规则六面体的石材，这样的石料具有很大的成本优势。

刻槽胀裂法是排孔劈裂法中的一种方法，孔壁在布孔面上用刻槽器刻有裂纹槽，该方法的刻槽钻孔数量少，钻孔内有槽线存在，当孔壁在外力作用后会产生应力集中效应，岩石会沿槽线处整齐断开，槽线有导向功能，保证分离体岩块的断面平整而不会偏斜，相对没有槽线的排孔劈裂法，生产费用还会减少。刻槽胀裂法的槽线长度约为钻孔深度，岩石具有尺寸效应特性，长度为槽线长的裂纹属于小尺寸裂纹，裂纹扩展时岩石呈现各向异性，岩石的力学特性随方向不同而不同，槽线裂纹即使在作张开型扩展的受力状态下起裂，各点扩展方向是不同的，并不在裂纹所在平面上，这是短裂纹扩展的主要技术特征，排孔劈裂法在孔壁上刻槽，只能比没有刻槽可用的孔距略为增大，孔距约为0.3m，孔距越大，形成的断裂面越粗糙，过大的孔距，两孔之间的裂纹扩展就不能汇合，难以形成完整的断裂面。

平板石材的解体工序，采用现有技术的切削法或排孔劈裂法，切削法形成断面质量好，但效率低，成本高，设备安装，调整相当麻烦；排孔劈裂法与切削法相比，效率高，成本低，设备安装调整容易，但形成的断面粗糙，质量差。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术存在的问题，提供一种比排孔劈裂法成本更低，形成断面质量高，后续加工成本低，设备安装调整容易的利用长裂纹扩展分割平板石材的方法。

本发明利用长裂纹扩展分割平板石材；其长裂纹由水平长的裂纹和与它连接的槽线裂纹组成，长裂纹扩展时岩石呈现各向同性，利用在一垂直面上的长裂纹在作张开型扩展的受力状态下起裂，裂纹扩展方向就符合弹性力学所描述的各向同性材料的张开型裂纹扩展方向，各起裂点裂纹扩展方向都在裂纹所在的平面上，这是长裂纹扩展的主要技术特征，长裂纹扩展线呈弓形，裂纹持续扩展就形成贯通的垂直的平整断裂面。

现有的切削法虽然形成断面的质量较高，但效率低，成本高，设备安装调整困难。现有的排孔劈裂法加工石材，虽然效率较高，设备安装调整容易，但本发明利用长裂纹扩展分割平板石材的成本比排孔劈裂法加工石材具有更大的优势，形成断面的质量则远胜排孔劈裂法。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

一种利用长裂纹扩展分割平板石材的方法，包括如下步骤：

1）根据分割后平板石材的厚度要求，在平板石材表面预定垂直断面处，用切缝机切割深度为0.15‐0.3M贯通的长裂纹槽，两裂纹槽之间用凿岩机钻凿一系列交变孔，孔距4‐10m，孔深比平板石材厚度大4‐10cm，在孔口插入与输出压力交变的液压系统连接的管，再将孔口密封；

2）平板石材裂纹槽持续扩展：开动输出压力交变的液压系统，并逐步提高其输出压力，压力交变频率为1‐5HZ，交变孔内的水不断被压进平板石材与岩体之间的缝隙，缝隙内水的压力不断上升，对平板石材向上的作用力不断增大，向上的力亦随系统输出压力交变而交变，通过交变拉应力效应，平板石材表面的长裂纹槽处于张开型扩展的受力状态下起裂，扩展，裂纹持续扩展，形成平整的贯通的垂直断面。

优选地，所述平板石材上还包括设有多个导向孔，导向孔设置在裂纹槽上，间距为4‐10m，与平板石材两边沿接近的两导向孔距离平板石材边沿0.8‐2m；导向孔的深度等于平板石材的厚度，或者比比平板石材的厚度大0.1‐0.2m；用修路的切缝机在多个导向孔的连线上切割一条深度为0.15‐0.3m的贯通裂纹槽；在导向孔的孔壁两侧用刻槽器切割与裂纹槽连接的垂直槽；不同导向孔内的垂直槽在同一个垂直平面上，垂直槽的宽度为1‐8mm；深度为0.2‐3cm；