[发明专利]一种基于拉剪应力进行机械破岩的新方法

说明书

本发明公开了一种基于拉剪应力进行机械破岩的新方法，液压动力机构含有可以移动的动力车(9)、装配在动力车(9)上的液压油箱(11)，液压油箱(11)上设有驱动电机(10)、压力表(12)、控制液压油箱(11)送油的操控器(13)；拉拔破岩机构含有液压顶(1)、顶升竖杆(2)、垫板(4)、横梁(5)、拉拔杆(6)、锚固杆(8)；送油管路(14)、回油管路(15)的一端分别与液压顶(1)的进油口、回油口连接，另一端分别与液压油箱(11)的出油阀门、回油阀门连接。本发明充分利用岩体抗压不抗拉剪的特性，实现“只钻孔不爆破”的静态环保机械破岩，避免岩块的过度粉碎及较高的大块率，满足工程项目岩石块度的需要，提高机械化铲装运输效率，降低铲运作业成本，可在矿山、隧道、交通道路、边坡、基坑开挖等领域广泛应用。

技术领域

本发明属于机械破岩技术领域，具体涉及一种基于拉剪应力进行机械破岩的新方法，可在矿山、隧道、交通道路、边坡、基坑开挖等领域广泛应用。

背景技术

当前炸药爆破仍是最主要的岩体破碎方式，然而爆破破岩方式下粉碎区的岩体过于破碎、裂隙区易于产生大块，导致炸药能量利用率低，一般在20％左右；且大量的爆炸能量释放后造成了严重的爆破振动、噪声等次生灾害，同时产生了大量的爆破粉尘和CO、NO、NO₂、NH₃、SO₂等爆破有毒有害气体，污染生产作业环境和大气环境，严重危害着作业人员的身体健康；对于地下空间爆破作业而言，常常诱发爆破炮烟中毒事故，对生产作业安全构成严重威胁，同时大大增加了生态环境保护和节能减排的压力。如2009年全国金属非金属矿山共发生较大生产安全事故45起，死亡176人；其中，爆破炮烟中毒窒息事故高达12起，死亡46人，占死亡总人数的26.1％。我国每年的工业炸药使用量约420万吨，按照工业炸药产生有毒有害气体50L/kg的系数进行换算，则每年排放有毒有害气体量达21000万m³，环境污染严重。如何彻底解决爆破方式破岩的次生灾害难题，是当前生态文明建设背景下安全环保破岩的关键，对于生态环境保护具有重要现实意义。

为了克服爆破破岩方式存在的问题，近年来，随着人们自我保护意识和环境保护意识的加强，人们越来越关注爆破危害，尤其是当爆破区域距建(构)筑物很近时，为了确保周围建筑物的安全，减少因爆破引起的纠纷，一些施工单位不使用常规的爆破方法，而趋向于应用非爆破开挖的破岩工艺。为此，人们研究了多种新的破岩方法，如水力破岩、机械破岩、水力和机械联合破岩、超声辅助破岩、激光辅助破岩、气体膨胀破岩。《中国科技信息》2015年第21期发表的“非爆破破岩方法综述”介绍了目前国内外几种常见的用于硬岩开挖的非爆破方法，对各种非爆破破岩方法的破岩工作原理进行了阐述，并对其所用到的机械设备的性能特点进行了总结，具体包括静态破碎法、二氧化碳致裂器、液压劈裂机、高频破碎锤等非爆破手段。上述方法尽管都具有安全高，污染小、危害低等优点，但与常规爆破方法相比，非爆破法破碎岩石成本高出很多，且都难以在工业上大规模、低成本利用。

众所周知，岩石具有抗压而不抗拉剪的特性，岩石的抗拉强度和抗剪强度远小于岩石的抗压强度。一般来说，岩石的抗拉强度最小，抗剪强度次之，抗压强度最大；岩石的抗拉强度通常为抗压强度的1/10～1/30，抗剪强度为抗压强度的1/8～1/12。如何利用这一岩石特性进行工程破岩是提高能量利用率、降低能量消耗、避免爆破次生危害的重要研究方向。

为此，本发明提出了一种基于拉剪应力进行机械破岩的新方法。

发明内容

为克服炸药爆破方式破岩的诸多弊端，降低爆炸破岩能量消耗，提高破岩能量利用率，创造优良的生产作业环境，彻底解决爆破破岩时诱发的爆破振动、爆破粉尘和有毒有害气体等危害难题，本发明提出了一种基于拉剪应力进行机械破岩的新方法，该方法充分利用岩体的抗压而不抗拉剪的特点，当岩体受到的拉应力和剪应力超过其抗拉强度和抗剪强度时即可将岩体破碎成一定的块度，利用较小的拉、剪应力达到破碎岩体的目的，形成静态环保机械破岩新方法。

为实现本发明的上述目的，本发明一种基于拉剪应力进行机械破岩的新方法通过以下技术方案实现：