[发明专利]一种利用气体膨胀破碎软岩的破岩装备及破岩方法

权利要求书

1.一种利用气体膨胀破碎软岩的破岩装备，其特征在于：包括船体、气体发生装置和软岩破裂机具，所述船体包括钢桩和桥架，所述钢桩用于实现船体定位，所述气体发生装置设置于船首甲板下方，所述气体发生装置通过气体输送通道与软岩破裂机具相连，所述气体输送通道装设在桥架上，所述软岩破裂机具设置在桥架下端，所述桥架用于带动软岩破裂机具移动；

所述软岩破裂机具包括联动系统、岩体破裂系统和气体膨胀系统，所述联动系统的一侧与桥架可转动连接，所述联动系统内设置有可上下运动的回转机构，所述回转机构与岩体破裂系统相连，用于带动岩体破裂系统做冲击回转钻进运动，所述气体膨胀系统与岩体破裂系统相连，用于向岩体破裂系统输送膨胀性气体。

2.根据权利要求1所述的利用气体膨胀破碎软岩的破岩装备，其特征在于，所述岩体破裂系统包括钻杆、钻头、传压块，所述钻杆顶端密封，所述钻杆与回转机构相连，所述回转机构带动钻杆旋转，所述钻杆底部与钻头螺纹相连，所述钻杆和钻头内部设置有高压气体通道，所述钻头内部底端设置有具有控温保压功能的爆裂片及泄气孔，所述传压块与钻杆相连，所述传压块顶部与回转机构接触连接。

3.根据权利要求2所述的利用气体膨胀破碎软岩的破岩装备，其特征在于，所述钻杆包括上部钻杆和下部钻杆，所述上部钻杆和下部钻杆通过螺纹连接，且在连接处设置密封装置。

4.根据权利要求1所述的利用气体膨胀破碎软岩的破岩装备，其特征在于，所述气体膨胀系统包括高压气体发生装置和热源输送装置，所述高压气体发生装置与联动系统上部相连，所述高压气体发生装置与岩体破裂系统的钻杆上部相连，且高压气体发生装置内部可使钻杆随动旋转，所述高压气体发生装置上设置有配气孔，所述配气孔与气体输送通道相连，用于将气体发生装置内的气体输送至岩体破裂系统的高压气体通道内；所述热源输送装置置于岩体破裂系统的传压块内，所述热源输送装置内设置有可将其弹出至高压气体通道对高压气体通道进行封堵的弹卡机构，所述热源输送装置可卡接在高压气体通道的卡槽内，使位于上方的高压气体通道内为稳定室，位于下方的高压气体通道内为发射室。

5.根据权利要求1所述的利用气体膨胀破碎软岩的破岩装备，其特征在于，所述回转机构与联动系统下部通过键连接，且联动系统内部设置有供回转机构上下运动的滑道。

6.根据权利要求1所述的利用气体膨胀破碎软岩的破岩装备，其特征在于，所述气体发生装置通过甲板下方的船舱内部管路与气体输送通道连通，经桥架部分设置的气体输送通道向软岩破裂机具输送气态膨胀性气体。

7.一种利用气体膨胀破碎软岩的破岩方法，其特征在于，所述破岩方法基于权利要求1至6任一项所述的破岩装备进行破岩，包括如下步骤：

a.将装备行进至指定施工区，下放钢桩对船体进行定位；

b.移动桥架使软岩破裂机具下端钻头与岩体接触，通过船用电机驱动联动系统工作，使回转机构做回转和下移动作，带动钻头进行冲击回转钻进；

c.待钻进完成后，保持钻头置于岩体内部，气体发生装置将膨胀性气体输送至高压气体发生装置内，再经加压处理后输送至发射室；

d.气体在发射室内由气态转变为液态，待液态空气充满发射室后，停止输送气体，通过电驱动对热源输送装置进行充能；

e.待充能结束后，通过弹卡机构将热源输送装置弹出，使热源输送装置与发射室顶端连接，发射室内气体由液态瞬间转换为气态，破坏爆裂片并通过泄气孔注入岩体内，利用气体膨胀带来的冲击力进行破岩；

f.提起钻头，移动桥架。