[发明专利]一种利用高频电脉冲辅助冲击的破岩装置及其施工工艺

说明书

本发明提供了一种利用高频电脉冲辅助冲击的破岩装置及其施工工艺，本发明就是将高频电脉冲装置用于以片岩为主的岩石劈裂工程中，通过在岩石片理方向将高频电脉冲用于机械破岩过程中形成强大冲击力，具体可以解决普通破岩电钻头易磨损、冲击性大、污染大、危险系数高、不易精细操作等问题，且结构简单，材料易得，易操作、施工快捷，大幅节约试验成本及周期，广泛适用于隧洞工程、库岸边坡工程、水利工程、采煤矿井坑道及基坑工程中，具有广泛的工程实践意义及应用前景。

技术领域

本发明涉及一种利用高频电脉冲辅助冲击的破岩装置及其施工工艺，该破岩装置采用高频电脉冲射流辅助钻头产生巨大冲击力，将超高频电脉冲射流融入机械冲击破岩过程中，广泛适用于隧洞工程、库岸边坡工程、水利工程、采煤矿井坑道及基坑工程中。

背景技术

目前，岩石破碎是采掘作业中使部分岩体脱离母体并破碎成岩块的工艺，现有技术中主要有爆炸破碎、机械破碎、水射流破碎和热力破碎等四种方法。其中，爆炸破碎是利用炸药或其他爆炸物瞬间释放的巨大能量破碎岩石，目前应用最广也最有效，但爆破能源不集中造成能源浪费且粉尘量大、危险系数高、不易精细操作。水射流破碎机械构造较复杂，多作为掘进机和露天牙轮钻机破碎岩石的辅助手段。热力破碎除火焰喷射法（火钻）外，其他均处于试验阶段。机械破碎分切削、冲凿、碾压、研磨四种方式，因具有安全性高、破碎效果好等优点而被广泛使用。缺点为钻头必须与岩石接触，钻头工具易磨损、冲击性大、污染大、危险系数大，除此之外，还存在着较低的经济性，相比而言，电脉冲碎岩属于静力爆破，工作时粉尘量小，且采用聚能方式使得钻头尖端应力集中，使其破岩效率大幅提升，避免了能源的消散和浪费，具有工具磨损小、节能、环保、安全、效率高等特点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用高频电脉冲辅助冲击的破岩装置及其施工工艺。采用此技术可显著解决普通破岩电钻头易磨损、冲击性大、污染大、危险系数高、不易精细操作等问题，大幅提高钻孔率，延长钻头使用寿命且结构简单，材料易得，易操作，施工快捷、大幅节约试验成本及周期。

为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：一种利用高频电脉冲辅助冲击的破岩装置，它包括发电机，所述发电机安装在发电机外壳的内部，所述发电机外壳的外部设置有反力架，所述发电机外壳的底部中心位置连接有立柱，所述立柱的底部连接有钻头底板；所述钻头底板上加工有第一小孔，所述第一小孔内部穿过有第一线圈，所述第一线圈缠绕在第一可伸长金属杆的外部，所述钻头底板的底部固定安装有第一复位弹簧，所述第一复位弹簧的底端固定连接楔形钻头部件或螺旋形钻头部件，所述立柱的底部连接有中心稳定轴，所述中心稳定轴上焊接固定有多根第二可伸长金属杆和第二复位弹簧；所述第二复位弹簧的另一端焊接固定有圆弧形钻头部件；所述破岩装置与手持终端控制设备相连，并控制其工作。

所述反力架通过焊接固定在发电机外壳的顶部。

所述立柱采用空心金属杆，所述立柱的内部穿过有导线；所述立柱的顶端与钻头底板之间通过螺纹固定相连。

所述钻头底板采用一定厚度的金属板制成，在钻头底板的中心位置加工有用于和立柱端头相配合的螺纹孔。

所述第一可伸长金属杆采用电磁铁材料制成，且采用两根对称布置；所述第一线圈穿过第一小孔并与发电机相连。

所述楔形模板和螺旋形钻头部件都采用永磁铁材料制成。

所述中心稳定轴采用空心金属杆，其上端密封，下端内部加工有与支柱相配合的螺纹孔。

所述第二可伸长金属杆采用杆状电磁铁制成，在第二可伸长金属杆的外部缠绕有第二线圈，所述第二线圈从中心稳定轴上的第二小孔穿过并与发电机相连。

所述圆弧形钻头部件为具有一定厚度的弧形柱状，劈裂角部件为直立的三棱柱状，圆弧形钻头部件和劈裂角部件为永磁铁。

任一项所述利用高频电脉冲辅助冲击的破岩装置的纵向打碎施工工艺，它包括以下步骤：