一种基于金属粉末与液氧相结合的破岩装置及使用方法

本发明涉及矿山、桥隧，特别是涉及一种基于金属粉末与液氧相结合的破岩装置及使用方法。

背景技术：

1、目前常见的岩石破碎方法主要为传统的炸药爆破，但受限于目前民用炸药使用环境严格、审批流程复杂等因素，当施工环境复杂不允许使用炸药爆破时，目前普遍使用传统机械破岩的效率低下、成本较高。因此采用临界气体破岩技术不仅比传统机械破岩效率得到提高，可使用的环境较炸药爆破也得到了拓宽。

2、当前气体爆破在岩石破碎中应用较为广泛，主要包括二氧化碳气体爆破、液氧气体爆破和液氮气体爆破等。这种气体爆破是一种利用相变产生高压气体释放能量对岩石进行破碎。仅通过气体爆破相较于炸药爆破破岩能量释放强度较弱，如果遇到硬度较高的岩石地质条件，将降低岩石破碎效率。因此如何提升气体爆破的能量释放强度，提升破岩威力成为了亟待解决的难题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种基于金属粉末与液氧相结合的破岩装置及使用方法，以解决上述现有技术存在的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种基于金属粉末与液氧相结合的破岩装置，包括埋入炮孔内的罐体，

3、所述罐体为双层结构，双层结构的内层为储能腔，双层结构的外层为真空腔；

4、控制组件，包括引燃件和泄压片，所述储能腔通过所述泄压片分隔成上腔体和下腔体，所述上腔体内用于存储液氧，所述引燃件设置在所述下腔体内，用于引燃所述液氧；

5、可燃金属粉末，通过隔离膜被存储在所述真空腔底部，且包覆在所述下腔体外侧，被所述引燃件引燃所述液氧用于引燃所述可燃金属粉末。

6、优选的，所述引燃件包括可燃物、信号接收器和高能点火器，所述可燃物、所述信号接收器和所述高能点火器之间通过导线连接，所述可燃物位于靠近所述泄压片的一侧，所述信号接收器位于所述下腔体底部。

7、优选的，所述储能腔上设置有充液管和单向阀，所述充液管与液氧储存罐连接，用于向所述储能腔内输送液氧。

8、优选的，所述充液管上安装有流速阀。

9、优选的，所述真空腔上设置有真空阀，所述真空阀用于与外界抽真空设备连接对所述真空腔进行抽真空。

10、优选的，所述可燃金属粉末为铝粉、镁粉和钛粉的混合金属粉末，铝粉、镁粉和钛粉的含量比设定为2:1:1,粒径为10μm-50μm。

11、优选的，所述隔离膜为铝箔，厚度为500μm。

12、优选的，所述储能腔的壁厚为500μm，所述真空腔的壁厚为1cm。

13、优选的，所述泄压片为铝箔片。

14、一种基于金属粉末与液氧相结合的破岩装置的使用方法，包括以下步骤：

15、对真空腔进行抽真空；

16、将液氧输送并存储在储能腔内；

17、将罐体埋入炮孔内，并进行封堵；

18、控制引燃件进行引爆，实现破岩。

19、与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：

20、本发明提供的一种基于金属粉末与液氧相结合的破岩装置及使用方法，罐体为双层结构，储能腔内存储有液氧，真空腔内存储有可燃金属粉末，通过控制组件远程遥控触发，减少了有线点火带来的不便和提高了装置触发的可靠性和精准性，采用液氧液-气相变物理爆炸和可燃金属粉末在富氧环境中的燃烧转爆轰化学爆炸释放能量相叠加的思路，增加了破岩威力，具有可靠性高、操作便捷、投入小等特点。

技术特征：

1.一种基于金属粉末与液氧相结合的破岩装置，包括埋入炮孔(4)内的罐体(1)，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的一种基于金属粉末与液氧相结合的破岩装置，其特征在于：所述引燃件包括可燃物(5)、信号接收器(7)和高能点火器(8)，所述可燃物(5)、所述信号接收器(7)和所述高能点火器(8)之间通过导线连接，所述可燃物(5)位于靠近所述泄压片(10)的一侧，所述信号接收器(7)位于所述下腔体底部。

3.根据权利要求1所述的一种基于金属粉末与液氧相结合的破岩装置，其特征在于：所述储能腔(13)上设置有充液管(12)和单向阀(2)，所述充液管(12)与液氧储存罐连接，用于向所述储能腔(13)内输送液氧。

4.根据权利要求3所述的一种基于金属粉末与液氧相结合的破岩装置，其特征在于：所述充液管(12)上安装有流速阀(15)。

5.根据权利要求1所述的一种基于金属粉末与液氧相结合的破岩装置，其特征在于：所述真空腔(14)上设置有真空阀(3)，所述真空阀(3)用于与外界抽真空设备连接对所述真空腔(14)进行抽真空。

6.根据权利要求1所述的一种基于金属粉末与液氧相结合的破岩装置，其特征在于：所述可燃金属粉末(9)为铝粉、镁粉和钛粉的混合金属粉末，铝粉、镁粉和钛粉的含量比设定为2:1:1,粒径为10μm-50μm。

7.根据权利要求1所述的一种基于金属粉末与液氧相结合的破岩装置，其特征在于：所述隔离膜(6)为铝箔，厚度为500μm。

8.根据权利要求1所述的一种基于金属粉末与液氧相结合的破岩装置，其特征在于：所述储能腔(13)的壁厚为500μm，所述真空腔(14)的壁厚为1cm。

9.根据权利要求1所述的一种基于金属粉末与液氧相结合的破岩装置，其特征在于：所述泄压片(10)为铝箔片。

10.一种基于金属粉末与液氧相结合的破岩装置的使用方法，适用于权利要求1所述的一种基于金属粉末与液氧相结合的破岩装置，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结本发明涉及矿山、桥隧技术领域，公开了一种基于金属粉末与液氧相结合的破岩装置及使用方法，包括埋入炮孔内的罐体，所述罐体为双层结构，双层结构的内层为储能腔，双层结构的外层为真空腔；控制组件，包括引燃件和泄压片，所述储能腔通过所述泄压片分隔成上腔体和下腔体，所述上腔体内用于存储液氧，所述引燃件设置在所述下腔体内，用于引燃所述液氧；可燃金属粉末，通过隔离膜被存储在所述真空腔底部，且包覆在所述下腔体外侧，被所述引燃件引燃所述液氧用于引燃所述可燃金属粉末。本发明增加了破岩威力，具有可靠性高、操作便捷、投入小等特点。技术研发人员：罗宁,周嘉楠,柴亚博,李鹏龙,王一鸣,廖禹成,魏宇成受保护的技术使用者：中国矿业大学技术研发日：技术公布日：2024/10/10