[发明专利]一种水热破岩致裂装置、起爆网络及其定向切割方法

说明书

本发明公开了一种水热破岩致裂装置、起爆网络及其定向切割方法，属于矿山机械工程领域，装置包括定向致裂器（2），所述定向致裂器（2）内装有离子水溶液（11），所述定向致裂器（2）内装有内胆导热管（3），所述定向致裂器（2）中下端设有薄弱缺口（2‑1）。定向切割方法包括如下步骤：S1:水热破岩装置注水；S2：水热破岩装置串并联；S3：下孔、定向、封孔；S4：连接起爆网络，并检测连通性；S5：安全警戒，并起爆；S6:一次定向切割作业完成后，重复S1‑S5，开始下一阶段循环。本发明采用水热破岩制裂替代二氧化碳气爆质裂，大大减少了存储、运输和使用过程中的不安全隐患，同时还可以降低振动扰动和噪音，尤其适用一些禁止强烈振动和噪音的特定环境。

技术领域

本发明属于矿山机械工程领域，具体涉及一种水热破岩致裂装置、起爆网络及其定向切割方法。

背景技术

在矿山与石材开采、基坑开挖、隧道与地下空间施工、顽石/孤石安全爆破拆除、管道等堵塞疏通等市政交通工程中，常常需要进行岩体的开挖采掘工作。为了保证周边构筑物及人员安全，降低破岩振动和噪音，CO₂气爆技术正受到矿山开采、隧道掘进、市政交通等领域广泛关注。

然而，传统二氧化碳气爆技术存在3个方面的安全隐患，1）液态二氧化碳的灌装、存储和运输涉及高压力容器，容易产生爆炸风险；2）二氧化碳气爆需要使用到具有易燃易爆型的发热药，涉及危险化学品运输，具有爆炸危险性；3）二氧化碳气爆装置在充装液态二氧化碳后，容易产生高压，易爆型发热药直接置于高压液态二氧化碳中，并直接接触，整个气爆装置存在爆炸风险。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种水热破岩致裂装置，替代二氧化碳气爆质裂，大大减少了存储、运输和使用过程中的不安全隐患，同时还可以降低振动扰动和噪音，尤其适用一些禁止强烈振动和噪音的特定环境。

进一步的，本发明还提供一种水热破岩致裂装置的起爆网络和定向切割方法，增强破岩效果，实现一种安全、环保的新型碎岩方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种水热破岩致裂装置，包括定向致裂器，所述定向致裂器内装有离子水溶液，所述定向致裂器内固定装有内胆导热管，所述内胆导热管从上往下依次包括堵头、隔热部件和聚能剂，电阻丝穿过所述堵头和隔热部件浸泡在所述聚能剂中，所述电阻丝另一端与电线相连，所述电线与电激发器相连，所述定向致裂器与所述内胆导热管通过注水端部固定连接，所述注水端部设有注水口，所述定向致裂器中下端设有薄弱缺口。

进一步的，所述内胆导热管与所述注水端部中部通过氩弧焊焊接，所述定向致裂器与所述注水端部外围通过氩弧焊焊接，所述氩弧焊焊接均形成焊环，所述注水口呈上大下小型，下侧为圆柱体，所述圆柱体内表面设有螺纹，所述注水口可拆卸连接与所述螺纹相匹配的螺杆。

进一步的，所述离子水溶液包括金属阳离子、阴离子和有机分子。

所述金属阳离子包括钠离子、钾离子，所述阴离子包括氯离子、醋酸根离子和硫酸根离子，所述有机分子包括甲醇和乙醇。

进一步的额，所述薄弱缺口厚度为所述定向致裂器厚度的1/10-1/2。

所述薄弱缺口包括1个、2个或4个。

一种水热破岩致裂装置的起爆网络，起爆网络包括若干所述装置并联形成的单孔装置网，若干所述单孔装置网之间进行串联。

一种水热破岩致裂装置的起爆网络的定向切割方法，包括以下步骤：

S1: 水热破岩装置注水：通过注水口向定向致裂器注离子水溶液，待定向致裂器充满离子水溶液后关闭注水口；

S2：水热破岩装置串并联：根据现场地质情况，将水热破岩装置上的电线串并联；