挤裂器的制作方法

本实用新型属于岩石破碎技术领域，具体涉及一种挤裂器。

背景技术：

岩石分解的方法有很多种，比较早的是采用手工劈裂的方法，即在岩石山体上手工用铁凿凿若干楔形眼，插上金属楔子，依次用铁锤敲打，直至使岩块从岩体上分离下来，岩块能从岩体上分离下来，是由于楔子斜面产生的张力大于岩石的抗拉强度时，岩块从岩体表面开始自上而下裂开，这种开采属于原始的手工开采，效率低、劳动强度大。也有用炸药爆破的开采方法，即在岩体上钻若干很深的炮眼，装上炸药或导爆索起爆，这种方法由于爆炸荷载直接作用在岩体中，而且爆轰波向岩体四周传播，很难控制岩石的成材性，产生很多废料，还会产生剧烈的震动，并伴有飞石，作业安全性低。针对上述两种方法的不足，中国专利 CN1097237 A公开了“用于石料开采的劈裂方法及劈裂器”，先在岩体上钻上浅孔，浅孔中装上由两半金属柱槽体组成的内腔中装有能量释放物的张力劈裂器，在孔外促使能量释放后，使劈裂器产生的张力劈裂岩石，该实用新型一定会程度上改善了上述两种方法，但是能量释放物的量难以准确控制，太多容易造成浪费，太少不足以使岩石劈裂。中国专利CN 105806164 A公开了“热能岩石劈裂破碎法”，运用电能点燃铝热剂与碳酸氢盐的混合物，由于铝热剂燃烧产生大量的热，使碳酸氢盐等易受分解的物质逐渐分解产生定量的高温气体，高温气体在密闭孔内膨胀产生巨大的压强，当岩孔内压力到足以克服岩石内应力使岩石破裂时，岩石开始形成裂隙，同时孔内容积增加，碳酸氢盐等易分解物质加速分解，使孔内高压保持约2-3秒时间，从而使被破碎岩石充分劈裂破碎，该实用新型高温气体在密闭孔内膨胀产生巨大的压强的作用方向并不是固定的，而是作用在孔壁四周，这样岩石劈裂的方向也不是固定的，不能沿固定的轮廓进行岩石分解，且岩孔并非密闭，岩体本身存在微裂隙，高温气体很可能从岩体中的微裂隙逸出，使孔内压强减小，缩短孔内高压维持的时间，降低其劈裂效果。

目前岩石液压劈裂机的应用比较广泛，其体积小，移动方便，使用地点不受限制，不会产生震动、冲击、噪音等，周围环境不会受到影响。即使在人口稠密地区或室内以及紧密设备旁，都可以无干扰地进行工作，但需要及时的保养和维护，液压油可能发生泄露，容易引发火灾和爆炸，存在一定的安全隐患。

技术实现要素：

本实用新型是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种高效、安全、简单易行的挤裂器。

本实用新型为了实现上述目的，采用了以下方案：

本实用新型提供一种挤裂器，其特征在于，包括：导向段，前部为圆锥体形状，沿着所述导向段的轴向从前往后横截面的直径逐渐增大；劈裂段，顶部与导向段的底部固定相连，并且外表面与导向段外表面平滑相接，主体部的横截面形状为两头呈圆弧形、中间区域呈矩形的长圆形，主体部的长圆形横截面分为两个对向设置的扇形区域和位于扇形区域之间两个对向设置的梯形区域，扇形区域的圆心角为120°，梯形区域是底角为60°的等腰梯形；传力段，顶部与劈裂段的底部固定相连；以及受力段，与传力段的底部固定相连，底面形状为圆形。

优选地，本实用新型提供的挤裂器，还可以具有以下特征：导向段的长度为 10～30cm，劈裂段的长度为20～50cm，传力段的长度为2～6m，受力段的长度为 2～6cm。

优选地，本实用新型提供的挤裂器，还可以具有以下特征：劈裂段顶部的横截面形状为两头呈圆弧形、中间区域呈矩形的长圆形，劈裂段顶部的长圆形横截面沿着轴向从前往后尺寸逐渐增大，劈裂段的顶部沿着轴向从前往后长圆形横截面尺寸逐渐增大，位于劈裂段顶部的前端的长圆形横截面分为两个对向设置的扇形区域和位于扇形区域之间两个对向设置的三角形区域，并且两个扇形区域的圆心重合，三角形区域是底角为60°的等腰三角形。

优选地，本实用新型提供的挤裂器，还可以具有以下特征：扇形区域的半径与钻孔半径相等。

优选地，本实用新型提供的挤裂器，还可以具有以下特征：在主体部的长圆形横截面中，两个扇形区域的圆心相距0.5～3.0cm。

优选地，本实用新型提供的挤裂器，还可以具有以下特征：传力段的外轮廓尺寸不大于劈裂段底部尺寸。

优选地，本实用新型提供的挤裂器，还可以具有以下特征：传力段的外径为 5～6cm，受力段的端部直径为10～20cm。

优选地，本实用新型提供的岩体破碎方法，还可以具有以下特征：导向段、劈裂段、传力段、以及受力段一体成型。

实用新型的作用与效果

根据本实用新型所提供的挤裂器，由于挤裂器具有以上结构，因此，采用该挤裂器来对岩体进行岩体破碎时，只需要使劈裂段两侧平面与钻孔中心线相垂直，采用锤击或静压的施力方式以一定的速率将挤裂器砸入或压入钻孔内，在岩体内垂直于钻孔中心线方向产生的劈裂张力大于岩石抗拉强度时，会沿垂直于钻孔中心线产生裂缝，挤裂器自上而下进入钻孔，裂缝自上而下扩展，最终使岩块从岩体上劈裂下来。机械化程度高、施工速度快、安全可靠、简单易行、无环境污染。

附图说明

图1为本实用新型实施例中挤裂器的立体图；

图2为本实用新型实施例中挤裂器的结构示意图；

图3为本实用新型实施例中劈裂段的剖视图，其中(a)为图2中A-A方向的剖视图，(b)为图2中B-B方向的剖视图；

图4为本实用新型实施例中在岩体上钻孔的平面示意图；

图5为本实用新型实施例中劈裂段与钻孔的关系示意图；

图6为本实用新型实施例中采用挤裂器实施岩体破碎的操作示意图。

图中各部件标号如下：

10-挤裂器：20-导向段；30-劈裂段；40-传力段；50-受力段；

21-前部；22-后部；

31-顶部过渡部；Z1-扇形区域；Z2-三角形区域；W1-Z1的宽度；32-主体部； Z3-扇形区域；Z4-梯形区域；W2-Z2的宽度；33-底部过渡部；

K-钻孔；X-钻孔中心的连线；Y-岩体。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型涉及的挤裂器的具体实施方案进行详细地说明。

如图1和2所示，挤裂器10包括导向段20、劈裂段30、传力段40、以及受力段 50。

导向段20分为前部21和后部22两部分。前部21为圆锥体形状，顶端为圆弧形，沿着导向段20的轴向从前往后看(即、图1中从左往右的方向看)，横截面的直径逐渐增大。后部22作为渐变过渡部，用于连接前部21的底面与劈裂段 30的顶面，并在两者之间光滑渐变过渡，即、后部22的外表面与前部21和劈裂段30的外表面均光滑相接。后部22的外轮廓不超出劈裂段30，具体形状不限，不影响本方案的效果。本实施例中，导向段20的长度为15cm，后部22的长度为5cm。

劈裂段30的顶部与导向段20的底部固定相连，并且底部的外表面与导向段 20外表面平滑过渡相接。本实施例中，劈裂段30的长度为40cm。劈裂段30分为三个部分：位于顶部的顶部过渡部31，位于底部的底部过渡部33、和位于顶部和底部之间的主体部32。顶部过渡部31和主体部32的横截面形状都为长圆形，即、两头呈圆弧形、中间区域呈矩形。

沿着轴向从前往后看，顶部过渡部31的长圆形横截面的外轮廓尺寸逐渐增大。如图3(a)所示，位于顶部过渡部31前端的长圆形横截面被虚线划分为两个对向设置的扇形区域Z1和两个对向设置的三角形区域Z2；两个扇形区域Z1相互对称，并且圆心相重合，每个扇形区域Z1的半径与钻孔K的半径相等；两个三角形区域Z2位于两个扇形区域Z1之间，并且相互对称，每个三角形区域Z2 都是等边三角形。本实施例中，顶部过渡部31的长度为5cm。

沿着轴向从前往后看，主体部32的长圆形横截面的外轮廓的尺寸不变。如图3(b)所示，主体部32的长圆形横截面被虚线划分为两个对向设置的扇形区域 Z3和两个对向设置的梯形区域Z4；两个扇形区域Z3相互对称，并且圆心相距 2cm，每个扇形区域Z3的圆心角均为120°，半径与钻孔K的半径相等，这样主体部32的单向最大尺寸就大于钻孔K直径2cm；两个梯形区域Z4位于两个扇形区域Z3之间，并且相互对称，每个梯形区域Z4都是底角为60°的等腰梯形。

如图3(a)和(b)所示，顶部过渡部31和主体部32中扇形区域Z1和扇形区域 Z3大小相同，从顶部过渡部31到主体部32，横截面的变化只是扇形区域的圆心发生平移、相互远离，对应两个三角形区域Z2共用的顶点发生平移变成两个梯形区域Z4共用的上底，但横截面的宽度始终保持不变，W1和W2相等。

底部过渡部33连接主体部32底部与传力段40的顶部，并在两者之间光滑渐变过渡，即、底部过渡部33的外表面与主体部32和传力段40的外表面均光滑相接。底部过渡部33的外轮廓不超出主体部32，具体形状不限，不影响本方案的效果。本实施例中，底部过渡部33的长度为5cm。

传力段40的顶部与劈裂段30的底部固定相连，形状为圆柱体；传力段40 的外径不大于劈裂段30的底部外轮廓尺寸。本实施例中，传力段40的外径为 60mm。

受力段50与传力段40的底部固定相连，为圆锥台形状，横截面形状为圆形，沿着轴向从前往后横截面的直径逐渐增大。本实施例中，受力段50底面作为受力面外径为15cm。

本实施例中，导向段20的长度为15cm，劈裂段30的长度为30cm，传力段 40的长度为4m，受力段50的长度为3cm；并且导向段20、劈裂段30、传力段 40、以及受力段50一体成型，由劈裂段30中的顶部过渡部31将导向段20的末端圆形截面过渡到主体部32前端的长圆形横截面，再由底部过渡部33将主体部 32末端的长圆形横截面过渡到传力段40顶部的圆形截面。

基于上述结构，挤裂器10的具体使用方法为：如图4至6所示，在岩体Y 上钻五排平行的孔K，每排十个，孔径为90mm。然后，先对位于最外层的一排孔K(最靠近临空面的一排，即、图4中第一排)进行施工，每个孔口放置1个挤裂器10，具体为：将挤裂器10的导向段20对准孔K，如图5所示使劈裂段 30两侧平面与相邻孔K中心的连线X相垂直，十个孔K中都设置好挤裂器10 后，采用锤击的方式对受力段50施加力，使挤裂器10以0.5～5.0cm/s的速度自上而下进入钻孔K中，将最外层岩块劈裂破碎，与岩体Y分离。然后，再按照同样的方式逐层对第二排至第五排的孔K设置挤裂器10并施加力，将岩体Y从外向内(图)一层一层逐层劈裂破碎。

以上实施例仅仅是对本实用新型技术方案所做的举例说明。本实用新型所涉及的挤裂器并不仅仅限定于在以上实施例中所描述的内容，而是以权利要求所限定的范围为准。本实用新型所属领域技术人员在该实施例的基础上所做的任何修改或补充或等效替换，都在本实用新型的权利要求所要求保护的范围内。