热能岩石劈裂破碎法的制作方法与工艺

本发明涉及岩石破碎领域，具体涉及热能岩石劈裂破碎法。

背景技术：
现城镇基础建设量巨大，施工过程中需要对岩石进行爆破作业，由于部分爆破点距离建筑物较近，用常规的爆破方法不仅施工工艺复杂，难以实施，不便于操作，还会产生剧烈的震动并伴有飞石，作业安全性低，而且会产生噪音影响环境。而现有技术中出现了采用膨胀剂而破碎岩石的方法，但该方法作业率低，环境适应性差。

技术实现要素：
为了解决现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种高效、安全、无噪音影响环境的热能岩石劈裂破碎法。为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：热能岩石劈裂破碎法，所述破碎法具体包括以下步骤：1）在岩石上布置自由面，然后在岩石的自由面上钻破碎孔；2）在破碎孔内从孔底部依次装填热气发生剂和粘土，并在破碎孔的孔口处用膨胀螺栓锁紧以封堵孔口，所述热气发生剂为受热后能产生热气体的混合物，其中热气发生剂内部埋设有点火装置，且点火装置的导电线从膨胀螺栓引出破碎孔；3）通电点火装置而点燃热气发生剂，热气发生剂点燃受热后分解产生高温气体，高温气体在密闭的破碎孔内膨胀而使得岩石破碎。所述热气发生剂为铝热剂和碳酸氢盐的混合物。所述铝热剂与碳酸氢盐的摩尔数比为1：1-2。所述破碎孔的孔径为38-150mm，破碎孔的深度为孔径的16-36倍。所述破碎孔为一排或两排以上，每排破碎孔为两个以上；破碎孔为两排以上时，相邻两排破碎孔的排间距为孔径的5-15倍。每排破碎孔中相邻两个破碎孔的孔间距为孔径的5-10倍。所述热气发生剂的装填高度为破碎孔深度的0.4-0.5倍，膨胀螺栓伸入破碎孔内深度为50-350mm，热气发生剂与膨胀螺栓间用粘土填实。所述膨胀螺栓锁紧的力矩为（10～15kN）×0.5×d×10-3，d为破碎孔的孔径，且d=38-150mm。所述粘土为砂质粘土。本发明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热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，同时孔内容积增大，碳酸氢盐等易分解物质加速分解，使孔内高气压保持约2－3秒时间，从而使被破碎岩石充分劈裂破碎，实现工程目标。总之，本发明的破碎法具有以下优点：1、无震动危害、无飞石产生、无噪音影响环境；2、施工工艺简单，便于操作，作业安全性高；3、环境适应力强，作业率相对采用膨胀剂破碎的方法大幅提高。附图说明以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明：图1为在岩石上破碎孔的布置图；图2破碎孔的剖视图。具体实施方式如图1或图2所示，本发明热能岩石劈裂破碎法，该破碎法具体包括以下步骤：1）在岩石上布置自由面，然后在岩石的自由面上钻破碎孔1，其中岩石自由面的高度大于或等于破碎孔1的深度；破碎孔1的孔径为d,d=38-150mm，破碎孔1的深度为孔径d的16-36倍。破碎孔1为一排或两排以上，每排破碎孔1为两个以上；破碎孔1为两排以上时，相邻两排破碎孔1的排间距为孔径d的5-15倍。每排破碎孔1中相邻两个破碎孔1的孔间距为孔径d的5-10倍。2）在破碎孔1内从孔底部依次装填从孔底部依次热气发生剂2和粘土3，并在破碎孔1的孔口处用膨胀螺栓4锁紧以封堵孔口，热气发生剂2为受热后能产生热气体的混合物，粘土3为砂质粘土，其中热气发生剂2内部埋设有点火装置（图中未示出），且点火装置的导电线从膨胀螺栓4引出破碎孔。热气发生剂2装填高度为破碎孔1深度的0.4-0.5倍，膨胀螺栓4伸入破碎孔内深度为50-350mm，热气发生剂2与膨胀螺栓4间用砂质粘土填实。此外，膨胀螺栓4锁紧的力矩为（10～15kN）×0.5×d×10-3。3）通电点火装置而点燃热气发生剂2，热气发生剂2点燃受热后分解产生高温气体，高温气体在密闭的破碎孔1内膨胀而使得岩石破碎。热气发生剂2为铝热剂和碳酸氢盐的混合物，铝热剂与碳酸氢盐的摩尔数比为1：1-2。碳酸氢盐为碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸氢钙等受热易分解物质。本发明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热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，同时孔内容积增大，碳酸氢盐等易分解物质加速分解，使孔内高气压保持约2－3秒时间，从而使被破碎岩石充分劈裂破碎，实现工程目标。实施例1：1）在岩石上布置自由面，然后在岩石的自由面上钻破碎孔，其中岩石自由面的高度大于或等于破碎孔的深度，破碎孔为一排，每排破碎孔为两个以上，破碎孔的孔径为d,d=38mm，破碎孔的深度为16d（608mm），相邻两个破碎孔的孔间距为5d（190mm）；2）在破碎孔内从孔底部依次装填热气发生剂和砂质粘土，并在破碎孔的孔口处用膨胀螺栓锁紧以封堵孔口。热气发生剂装填高度为破碎孔深度的0.4倍（243.2mm），膨胀螺栓伸入破碎孔内深度为50mm，热气发生剂与膨胀螺栓间用砂质粘土填实。此外，膨胀螺栓锁紧的力矩为0.19kN·m。3）通电点火装置而点燃热气发生剂，热气发生剂受热后分解产生高温气体，高温气体在密闭的破碎孔内膨胀而使得岩石破碎。热气发生剂为铝热剂和碳酸氢盐的混合物，铝热剂与碳酸氢盐的摩尔数比为1：2，碳酸氢盐为碳酸氢钠。实施例2：1）在岩石上布置自由面，然后在岩石的自由面上钻破碎孔，其中岩石自由面的高度大于或等于破碎孔的深度，破碎孔为一排，每排破碎孔为两个以上，破碎孔的孔径为d,d=150mm，破碎孔的深度为36d（5400mm），相邻两个破碎孔的孔间距为10d（1500mm）；2）在破碎孔内从孔底部依次装填热气发生剂和砂质粘土，并在破碎孔的孔口处用膨胀螺栓锁紧以封堵孔口。热气发生剂装填高度为破碎孔深度的0.5倍（2700mm），膨胀螺栓伸入破碎孔内深度为350mm，热气发生剂与膨胀螺栓间用砂质粘土填实。此外，膨胀螺栓锁紧的力矩为1.125kN·m。3）通电点火装置而点燃热气发生剂，热气发生剂受热后分解产生高温气体，高温气体在密闭的破碎孔内膨胀而使得岩石破碎。热气发生剂为铝热剂和碳酸氢盐的混合物，铝热剂与碳酸氢盐的摩尔数比为1：1.4，碳酸氢盐为碳酸氢钾。实施例3：1）在岩石上布置自由面，然后在岩石的自由面上钻破碎孔，其中岩石自由面的高度大于或等于破碎孔的深度，破碎孔为一排，每排破碎孔为两个以上，破碎孔的孔径为d,d=90mm，破碎孔的深度为25d（2250mm），相邻两个破碎孔的孔间距为7d（630mm）；2）在破碎孔内从孔底部依次装填热气发生剂和砂质粘土，并在破碎孔的孔口处用膨胀螺栓锁紧以封堵孔口。热气发生剂装填高度为破碎孔深度的0.45倍（1012.5mm），膨胀螺栓伸入破碎孔内深度为200mm，热气发生剂与膨胀螺栓间用砂质粘土填实。此外，膨胀螺栓锁紧的力矩为0.563kN·m。3）通电点火装置而点燃热气发生剂，热气发生剂受热后分解产生高温气体，高温气体在密闭的破碎孔内膨胀而使得岩石破碎。热气发生剂为铝热剂和碳酸氢盐的混合物，铝热剂与碳酸氢盐的摩尔数比为1：1，碳酸氢盐碳酸氢钙。实施例4：1）在岩石上布置自由面，然后在岩石的自由面上钻破碎孔，其中岩石自由面的高度大于或等于破碎孔的深度，破碎孔为两排以上，破碎孔的孔径为d,d=38mm，破碎孔的深度为16d（608mm），相邻两排破碎孔的排间距为5d（190mm），每排破碎孔中相邻两个破碎孔的孔间距为5d（190mm）；2）在破碎孔内从孔底部依次装填热气发生剂和砂质粘土，并在破碎孔的孔口处用膨胀螺栓锁紧以封堵孔口。热气发生剂装填高度为破碎孔深度的0.4倍（243.2mm），膨胀螺栓伸入破碎孔内深度为50mm，热气发生剂与膨胀螺栓间用砂质粘土填实。此外，膨胀螺栓锁紧的力矩为0.19kN·m。3）通电点火装置而点燃热气发生剂，热气发生剂受热后分解产生高温气体，高温气体在密闭的破碎孔内膨胀而使得岩石破碎。热气发生剂为铝热剂和碳酸氢盐的混合物，铝热剂与碳酸氢盐的摩尔数比为1：2，碳酸氢盐为碳酸氢钠。实施例5：1）在岩石上布置自由面，然后在岩石的自由面上钻破碎孔，其中岩石自由面的高度大于或等于破碎孔的深度，破碎孔为两排以上，破碎孔的孔径为d,d=150mm，破碎孔的深度为36d（5400mm），相邻两排破碎孔的排间距为10d（1500mm），每排破碎孔中相邻两个破碎孔的孔间距为10d（1500mm）；2）在破碎孔内从孔底部依次装填热气发生剂和砂质粘土，并在破碎孔的孔口处用膨胀螺栓锁紧以封堵孔口。热气发生剂装填高度为破碎孔深度的0.5倍（2700mm），膨胀螺栓伸入破碎孔内深度为350mm，热气发生剂与膨胀螺栓间用砂质粘土填实。此外，膨胀螺栓锁紧的力矩为1.125kN·m。3）通电点火装置而点燃热气发生剂，热气发生剂受热后分解产生高温气体，高温气体在密闭的破碎孔内膨胀而使得岩石破碎。热气发生剂为铝热剂和碳酸氢盐的混合物，铝热剂与碳酸氢盐的摩尔数比为1：1.4，碳酸氢盐为碳酸氢钾。实施例6：1）在岩石上布置自由面，然后在岩石的自由面上钻破碎孔，其中岩石自由面的高度大于或等于破碎孔的深度，破碎孔为两排以上，破碎孔的孔径为d,d=90mm，破碎孔的深度为25d（2250mm），相邻两排破碎孔的排间距为15d（1350mm），每排破碎孔中相邻两个破碎孔的孔间距为7d（630mm）；2）在破碎孔内从孔底部依次装填热气发生剂和砂质粘土，并在破碎孔的孔口处用膨胀螺栓锁紧以封堵孔口。热气发生剂装填高度为破碎孔深度的0.45倍（1012.5mm），膨胀螺栓伸入破碎孔内深度为200mm，热气发生剂与膨胀螺栓间用砂质粘土填实。此外，膨胀螺栓锁紧的力矩为0.563kN·m。3）通电点火装置而点燃热气发生剂，热气发生剂受热后分解产生高温气体，高温气体在密闭的破碎孔内膨胀而使得岩石破碎。热气发生剂为铝热剂和碳酸氢盐的混合物，铝热剂与碳酸氢盐的摩尔数比为1：1，碳酸氢盐碳酸氢钙。