一种开采石材的方法
【专利说明】_种开采石材的方法
[0001]
技术领域
[0002]本发明属于露天采石技术领域，具体涉及一种开采石材的方法。
【背景技术】
[0003]传统的开采大理石、花岗岩石材以及煤矿巷道的无震掘进等方法，主要采用以下几种方式进行:
(I)使用风镐开采。采用潜孔钻或凿岩机在石材上打出需要的孔洞，在钻好的孔口部装上钢楔子，然后用锤子敲击使石材开裂。这种开采方法的工人劳动强度大，生产效率低，有时需借助火药爆破同时进行作业，而且力只作用在孔口部，成材率低。
[0004](2)使用液压劈裂机开采。其破岩原理与人工楔一样。首先，将液压劈裂机的楔头部分插入岩石的孔口上，然后开动油泵，驱动液压劈裂机上的液压缸来给楔头施力，这种破岩方法存在着以下问题，楔头作用在岩石上的力只在孔口部，成材率低，而且所使用的设备价格贵，使用寿命短。
[0005](3)使用静力破碎剂开采。将配有水的静力破碎剂灌入预先钻好的岩石孔中，并用水泥或炮泥把孔封住。水与破碎剂发生反应产生膨胀力，该膨胀力把岩石胀裂。采用这种方法破岩的缺点是:使用费高，作用时间长，装破碎剂过程慢，且时有破碎剂喷出伤人的事故发生，破碎剂的保管条件也比较严格。
[0006](4)利用高压水破岩开采。采用高压水泵、回转接头、回转电机和封孔装置等，封孔装置装在岩石孔口部，封住注入岩孔中的高压水，从而使高压水压力不断升高，利用与岩石孔直接接触的高压水使岩石破碎。
[0007]上述现有的开采方法，不足在于:设备造价昂贵，能耗大，噪音、灰尘等污染严重，而且设备不易搬动，无法在多山多石的自然环境或野外环境下使用。所述的打孔方式也存在诸多问题。如采用人工把持风镐钻孔，虽然费用低，操作简单，但所钻孔直径较小，耗时长且所钻的孔眼垂直度和同心圆度精度差；如采用机械化的潜孔钻(Φ80-Φ100)和凿岩机(Φ30-Φ60)钻孔，虽然速度快、精度高，但设备一次性采购成本是风镐的十几倍，移动不便，需要辅助设备较多，且钻孔尺寸范围较窄。
【发明内容】
[0008]本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种定向开采石材的方法，该方法可对各种石材，混凝土材料或煤矿进行定向裂切。该方法不需要大型机械，仅仅使用手工液压泵就可开采石材，与现有技术的裂石技术相比，大大简化了操作步骤，提高了生产效率，降低了劳动强度，用时少。符合环保要求，无噪音、无尘、安全、易操作、易养护，能耗低，节省能源。
[0009]本发明所要解决的技术问题，是通过如下技术方案实现的: 一种开采石材的方法，包括如下步骤:
使用钻头在石材上钻孔，在钻好的孔眼内，放置膨胀头元件；将工作介质源与膨胀头元件接通，通过手动液压泵对工作介质施加压力，通过设置在手动液压泵和液压管之间的能量分配器，使施压的工作介质扩大膨胀头元件内膨胀胶管的容积，传输定向作用力，该定向力作用在孔眼的孔壁上，使石材定向开裂，当石材中形成裂纹时，工作介质的压力减至零，膨胀头元件回复到初始状态。
[0010]进一步，所述钻头的直径选自30-1 1mm的硬合金钻头。
[0011]进一步，使用钻头在石材上钻多个钻孔，相邻两个钻孔的距离至少400mm。
[0012]进一步，所述手动液压泵的工作流量为1-5升/分钟。
[0013]进一步，所述对工作介质施加压力范围是80_130MPa。
[0014]进一步，所述液压管包括内层、增强层和外层。
[0015]进一步，所述液压管的内径是3-4mm，外径是8_12mm。
[0016]进一步。所述内层是后交联聚乙烯树脂内层，或是聚酰胺树脂内层。
[0017]进一步，所述外层是丙烯酸接枝改性的聚氯乙烯树脂外层，或是聚氨酯树脂外层，或是超高分子量聚乙烯外层。
[0018]进一步，所述增强层是纳米化聚酯纤维增强层，或是碳纤维增强层，或是钢丝缠绕增强层。
[0019]综上所述，本发明不需要大型机械，仅仅使用手工液压泵就可开采石材，与现有技术的裂石技术相比，大大简化了操作步骤，提高了生产效率，降低了劳动强度，用时少，符合环保要求，无噪音、无尘、安全、易操作、易养护，能耗低，节省能源。
【附图说明】
[0020]图1是本发明开采石材方法示意图。
[0021]图中:101手动液压泵，102膨胀头元件，103石材，104液压管，105能量分配器，106开裂面。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进行具体描述。
[0023]图1是本发明开采石材方法示意图。本发明开采石材方法包括以下步骤:使用钻头在石材103上钻孔，在钻好的孔眼内，放置膨胀头元件102 ;将工作介质源与膨胀头元件接通，通过手动液压泵101对工作介质施加压力，通过设置在手动液压泵和液压管104之间的能量分配器105，使施压的工作介质扩大膨胀头元件内膨胀胶管的容积，传输定向作用力，该定向力作用在孔眼的孔壁上，使石材定向开裂，形成开裂面106。当石材中形成裂纹时，工作介质的压力减至零，膨胀头元件回复到初始状态。
[0024]实施例1
上述方法中所说的钻头的直径是30毫米。相邻两个钻孔的距离是400mm。手动液压泵的工作流量为I升/分钟。对工作介质施加的压力是80MPa，所述液压管内层是后交联聚乙烯树脂内层，所述液压管外层是丙烯酸接枝改性的聚氯乙烯树脂外层，所述液压管增强层是纳米化聚酯纤维增强层，所述液压管增强层是缠绕方向相反左右交叉的两层缠绕增强层，所述液压管的内径是3mm，外径是12mm。
[0025]实施例2
与上述实施例1所述方法基本相同，差别是所说的钻头的直径是43毫米。相邻两个钻孔的距离是800mm。手动液压泵的工作流量为1.5升/分钟。对工作介质施加的压力是lOOMPa，所述液压管内层是聚酰胺树脂内层，所述液压管外层是聚氨酯树脂外层，所述液压管增强层是碳纤维增强层，所述液压管增强层是缠绕方向相反左右交叉的5层缠绕增强层，所述液压管的内径是4mm，外径是10mm。
[0026]实施例3
与上述实施例2所述方法基本相同，差别是所说的钻头的直径是63毫米。相邻两个钻孔的距离是1000mm。手动液压泵的工作流量为2升/分钟。对工作介质施加的压力是llOMPa，所述液压管内层是后交联聚乙烯树脂内层，所述液压管外层是超高分子量聚乙烯外层，所述液压管增强层是钢丝缠绕增强层，所述液压管增强层是缠绕方向相反左右交叉的3层缠绕增强层，所述液压管的内径是3.5mm，外径是8mm。
[0027]实施例4
与上述实施例1所述方法基本相同，差别是所说的钻头的直径是102毫米。相邻两个钻孔的距离是1000mm。手动液压泵的工作流量为4升/分钟。对工作介质施加的压力是125MPa，所述液压管增强层是编织结构的增强层，所述液压管增强层和内层之间有粘附层，所述粘附层是热熔胶粘附层。
[0028]实施例5
与上述实施例3所述方法基本相同，差别是所说的钻头的直径是30毫米。相邻两个钻孔的距离是800mm。手动液压泵的工作流量为4升/分钟。对工作介质施加的压力是130MPa，所述液压管增强层是编织结构的增强层，所述液压管增强层和内层之间有粘附层，所述粘附层是热熔胶粘附层。
[0029]实施例6
与上述实施例2所述方法基本相同，差别是所说的钻头的直径是63毫米。相邻两个钻孔的距离是1000mm。手动液压泵的工作流量为4升/分钟。对工作介质施加的压力是130MPa，所述液压管增强层是钢丝缠绕增强层，所述液压管增强层和外层之间有粘附层，所述粘附层是热熔胶粘附层。
[0030]实施例7
与上述实施例6所述方法基本相同，差别是所说的钻头的直径是102毫米。相邻两个钻孔的距离是400mm。手动液压泵的工作流量为2升/分钟。对工作介质施加的压力是lOOMPa，所述液压管内层是后交联聚乙烯树脂内层，所述液压管外层是超高分子量聚乙烯外层，所述液压管增强层是缠绕方向相反左右交叉的两层或多层缠绕增强层，所述液压管增强层和内层之间以及增强层和外层之间都有粘附层，所述粘附层是热熔胶粘附层。
[0031]实施例8
与上述实施例3所述方法基本相同，差别是所说的钻头的直径是30毫米。相邻两个钻孔的距离是400mm。手动液压泵的工作流量为I升/分钟。对工作介质施加的压力是130MPa，所述液压管增强层是缠绕方向相反左右交叉的两层或多层缠绕增强层，所述液压管增强层和内层之间以及增强层和外层之间都有粘附层，所述粘附层是热熔胶粘附层。所述液压管的内径是4mm，外径是12mm。
【主权项】
1.一种开采石材的方法，包括以下步骤:使用钻头在石材上钻孔，在钻好的孔眼内放置膨胀头元件；将工作介质源与膨胀头元件接通，通过手动液压泵对工作介质施加压力，在手动液压泵和液压管之间设置能量分配器，使施压的工作介质扩大膨胀头元件内膨胀胶管的容积，传输定向作用力，该定向力作用在孔眼的孔壁上，使石材定向开裂，形成开裂面，当石材中形成裂纹时，工作介质的压力减至零，膨胀头元件回复到初始状态。
2.根据权利要求1所述的开采石材的方法，其特征在于，所述钻头的直径选自30-1 1mm的硬合金钻头。
3.根据权利要求1所述的开采石材的方法，其特征在于，使用钻头在石材上钻多个钻孔，相邻两个钻孔的距离至少400mmo
4.根据权利要求1所述的开采石材的方法，其特征在于，所述手动液压泵的工作流量为1-5升/分钟。
5.根据权利要求1所述的开采石材的方法，其特征在于，所述对工作介质施加压力的范围是 80-130MPa。
6.根据权利要求1所述的开采石材的方法，其特征在于，所述液压管包括内层、增强层和外层。
7.根据权利要求1所述的开采石材的方法，其特征在于，所述液压管的内径是3-4mm，外径是8_12mm0
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述液压管内层是后交联聚乙烯树脂内层，或是聚酰胺树脂内层。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述液压管外层是丙烯酸接枝改性的聚氯乙烯树脂外层，或是聚氨酯树脂外层，或是超高分子量聚乙烯外层。
10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述液压管增强层是纳米化聚酯纤维增强层，或是碳纤维增强层，或是钢丝缠绕增强层。
【专利摘要】本发明涉及一种开采石材的方法，包括以下步骤：使用钻头在石材上钻孔，在钻好的孔眼内放置膨胀头元件；将工作介质源与膨胀头元件接通，通过手动液压泵对工作介质施加压力，在手动液压泵和液压管之间设置能量分配器，使施压的工作介质扩大膨胀头元件内膨胀胶管的容积，传输定向作用力，该定向力作用在孔眼的孔壁上，使石材定向开裂，形成开裂面，当石材中形成裂纹时，工作介质的压力减至零，膨胀头元件回复到初始状态。该方法不需要大型机械，仅仅使用手工液压泵就可开采石材，大大简化了操作步骤，提高了生产效率，降低了劳动强度，用时少。符合环保要求，无噪音、无尘、安全、易操作、易养护，能耗低，节省能源。
【IPC分类】E21C47-10, E21C37-12
【公开号】CN104695961
【申请号】CN201510065511
【发明人】黄晓东
【申请人】北京华明通泰安全环保科技有限公司
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2015年2月9日