[发明专利]一种外部气压与内部水囊联合爆破岩石的装置及方法

说明书

本发明公开了一种无需炸药，且成本低廉的一种外部气压与内部水囊联合爆破岩石的装置及方法。装置包括预钻孔、高压气瓶，预钻孔内设有水囊，水囊内封装有用于传递压力的液体，预钻孔的孔口密封，高压气瓶的出气口连接气管的进气端，气管的出气端伸入预钻孔内。方法包括：步骤1，在待爆破岩石上钻预钻孔；步骤2，将水囊放入预钻孔内并注满水，再密封水囊；步骤3，将气管伸入预钻孔内；步骤4，通过速凝混凝土将预钻孔封口；步骤5，开启气管上的阀门，高压气体进入预钻孔内，将高压气体的压力作用于钻孔内乳胶套上，乳胶套内的水柱产生高压，将周围的岩石瞬间胀裂、破碎，完成爆破。

技术领域

本发明属于岩石破碎技术领域，具体涉及一种外部气压与内部水囊联合爆破岩石的装置及方法。

背景技术

岩石的破碎方法主要包括人工破碎、机械破碎和爆破，与前两种方法相比，爆破具有不无比拟的生产效率优势。

传统的岩石爆破需要使用炸药，炸药是通过化学反应产生高温高压的气体，炸药爆破成本低、效率高，但也有一些无法克服的缺陷：施工工艺复杂；振动与噪音很难控制；产生有毒气体。另外由于反恐形势严峻，政府对炸药的使用控制很严，尤其是对于人口密集的市区。

国外煤矿开采中为避免传统炸药引起的瓦斯爆炸，使用一种高压气体爆破的方法，该方法使高压气体直接作用于煤层，由于气体的压力传播速度远低于液体，采用该方法采煤大块率高，正好满足煤矿开采的需要，与煤矿开采相反，岩石开挖则要求大块率低，因为大块岩石需要二次破碎。同时由于气体的压缩膨胀性，为使煤层钻孔充分爆炸，需要提供很高的初始气压值(100MPa左右)，目前主要通过液体CO2气化来实现，这对仪器材料和作业程序提出了很高的要求，而且液体CO2生产与保存成本不菲。

近几年来国内也发展出一种岩石破裂方法，称静爆剂法或无声破碎法，这种方法是利用两种物质发生化学反应时体积膨胀的性质，具有无振动、无噪声、无有害气体的特点，但从装药到岩石破碎需要很长的时间(有时甚至需要一天的时间)，且静爆剂无法重复利用，因此成本较高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种无需炸药，且成本低廉的一种外部气压与内部水囊联合爆破岩石的装置及方法。

本发明的目的是这样实现的：

一种外部气压与内部水囊联合爆破岩石的装置，包括设置在待爆破岩石上的预钻孔，所述预钻孔的内部设有水囊，所述水囊内封装有用于传递压力的水，所述预钻孔的孔口密封，还包括位于预钻孔外部用于提供气压的高压气瓶，所述高压气瓶的出气口连接气管的进气端，所述气管的出气端伸入预钻孔内。

为了密封水囊内的水，防止渗漏，优选地，所述水囊采用乳胶套，乳胶套的套口扎紧。

为了使气管的出气端能够顺利释放高压气体，优选地，所述水囊与气管的出气端之间留有出气空间。

为了控制高压气瓶的开、停气，以及控制排气速度、爆破时间，优选地，所述气管上设有阀门。

为了在气管阀门的控制下，同时对一个或多个预钻孔同时进行爆破，优选地，所述高压气瓶对应多个预钻孔，各预钻孔分别通过气管连接高压气瓶。

为了有效密封预钻孔的孔口以及固定气管，防止释放高压气体时气管脱出预钻孔，优选地，所述预钻孔通过速凝混凝土封口。

优选地，预钻孔根据工程施工需要，沿任意角度设置。

一种外部气压与内部水囊联合爆破岩石的方法，该方法包括以下步骤：

步骤1，在待爆破岩石上钻孔，形成预钻孔；

步骤2，将水囊放入预钻孔内，向水囊内注满水，再将水囊密封；

步骤3，将与高压气瓶相连的气管伸入预钻孔内；