专利摘要

专利摘要

本实用新型公开了一种快速静态爆破装置，安全有效的提高静态爆破效率，包括：封孔器和加热器，其封孔器包含：封口盘，拉杆和抗拔盘；封口盘用于封住钻孔的孔口位置，其主视图形状为倒“凸”字形状，在轴心处开一个贯穿圆孔；拉杆，其数量有两至四根，一端与封口盘通过螺纹连接，另一端与抗拔盘通过螺纹连接，且关于轴心对称布置；抗拔盘，其直径小于钻孔直径，在轴心处开有一个与封口盘相同直径的贯穿圆孔；加热器包括：加热棒以及顶部的与之螺纹连接的保护套筒，保护套筒用于防止漏电。在封孔和加热的联合作用下，破碎剂被约束在较高温度的钻孔内而快速水化、膨胀压快速增长，静态爆破效率显著被加速。

权利要求

1.一种快速静态爆破装置，其特征在于，包括：

封孔器（10），其包括：封口盘（11）、拉杆（12）和抗拔盘（13），

所述的封口盘（11）与所述的拉杆（12）的一端通过螺纹连接，

所述的抗拔盘（13）与所述的拉杆（12）另一端通过螺纹连接，

其中，所述的封口盘（11）和所述的抗拔盘（13）分别在其轴心处设有一个轴向贯穿圆孔（14，15）；

加热器（20），其包括：加热棒（21）和设置在所述的加热棒（21）顶部与之螺纹连接的保护套筒（22）；

所述加热棒（21）通过依次插入并穿过所述的封口盘（11）的贯穿圆孔（14）和所述的抗拔盘（13）的贯穿圆孔（15），与所述的封孔器（10）组成所述的快速静态爆破装置。

2.根据权利要求1所述的快速静态爆破装置，其特征在于所述的封口盘（11）的主视图为倒“凸”字形，所述的封口盘（11）的下部小直径圆柱体与钻孔（30）直径相等，而所述的封口盘（11）的上部的大直径圆柱体要比钻孔（30）直径大10-40mm，用于防止所述的封孔器（10）掉入钻孔（30）内。

3.根据权利要求1所述的快速静态爆破装置，其特征在于所述的封口盘（11）的下部小直径圆柱体的高为20-40mm，而上部的大直径圆柱体的高为10-20mm。

4.根据权利要求1所述的快速静态爆破装置，其特征在于所述的拉杆（12）为直径2-6mm粗细的、数量为2-4根的不锈钢钢丝，且相对所述的封孔装置的轴心线均匀布置，所述拉杆（12）的一端与所述的封口盘（11）通过螺纹相连接，所述拉杆（12）的另一端与所述的抗拔盘（13）通过螺纹相连接，并在所述的抗拔盘（13）底部加螺母（16）紧固防脱。

5.根据权利要求1所述的快速静态爆破装置，其特征在于所述的封口盘（11）的贯穿圆孔（14）的直径比所述的加热棒（21）直径大0.5-1mm，使得所述的加热棒（21）自由穿过所述的贯穿圆孔（14）而不被卡住。

6.根据权利要求1所述的快速静态爆破装置，其特征在于所述的抗拔盘（13）是厚度为10-40mm，而其直径比钻孔（30）直径小10-20mm的圆柱体，其轴心处设有沿着轴向的，其直径比所述的加热棒（21）直径大0.5-1mm的所述的贯穿圆孔（15），这有利于所述的加热棒（21）自由穿过。

7.根据权利要求1所述的快速静态爆破装置，其特征在于所述的加热器（20）电功率为20W-200W，采用的是220V交流电源。

8.根据权利要求1所述的快速静态爆破装置，其特征在于所述的保护套筒（22）与所述的加热棒（21）在其顶部通过螺纹连接，所述的保护套筒（22）外径30-40mm，内径25-35mm，高度20-40mm，便于保护所述的加热棒（21）接线部位，并且防止漏电。

9.根据权利要求1所述的快速静态爆破装置，其特征在于所述的加热棒（21）是不锈钢材质，目的是防止在破碎剂强碱环境下遭受腐蚀，而其直径为5-12mm，其长度视钻孔（30）深度而定。

说明书

技术领域

本实用新型属于静态破碎技术领域，具体涉及到一种效果更高的快速静态爆破装置。

背景技术

所谓的静态破碎技术主要是指应用静态破碎剂进行岩石或混凝土的爆破和开挖。由于在使用静态破碎剂的施工过程中无噪声、无粉尘、无飞石、无有毒有害气体、无振动，不受法律管制等优点，在全世界许多工程中得到广泛应用。但是使用破碎剂爆破作业时，也暴露了其很多缺点，诸如：

相对于炸药等烈性爆破材料，使用破碎剂爆破时间通常在几个小时到数十个小时不等。特别是冬季温度较低时，破碎剂水化反应非常缓慢，有时甚至爆破失效。

而在夏季高温施工时，静态破碎剂得以快速水化而在短时间内释放大量的热量，使得其浆体温度快速升到100℃以上，进而导致破碎剂浆体中的水分快速汽化，并在孔内积聚而形成较高的蒸汽压，非常容易造成喷孔，同样致使施工失败。

解决“高温易喷孔、低温反应慢”这一对矛盾已是困扰工程界多年的难题。显然，温度是制约这一难题的关键因素。但是目前，大多数技术只围绕单一问题进行解决，即要么解决高温易喷孔问题，要么解决低温反应慢的问题。

例如，采取封孔措施。大多采用在钻孔孔口的有限深度处来布置封孔装置，诸如：有的采用顶针的点摩擦方式、楔形体的面摩擦方式来增加摩擦阻力防喷孔的技术；有的采用在孔口下方一定深度处掏孔，再在孔口加装封口装置的方式进行防喷孔；有的采用在孔口使用低温措施，降低破碎剂水化产生的热量，以此防止喷孔发生；有的采用孔内孔外、上下一体封堵的方式进行防喷孔。

在提高破碎剂水化温度方面，有的采用向孔内破碎剂注入热水的方法来加速开裂的技术；有的设计了采用套管加热方法来提高破碎速度的装置；有的采用在孔内释放燃烧剂加温措施。

目前，虽然有人提出了两个问题同时解决的技术方案，但其存在加热过程不可控，封孔效果差，易发生封孔装置被孔内高压蒸汽顶出或顶飞的安全问题。因此，其成果难以推广和应用。

综上所述，并结合多次的静态爆破施工经验发现，封孔只是防止喷孔的一个安全措施，但是不能改变环境温度对破碎剂水化反应速度制约问题；同样，只加热不封孔，喷孔几率将会大增，而加热时封孔效果差，同样也会导致喷孔。

因此，一并解决破碎剂喷孔和控制其水化反应速度的问题是本专利重点研究目标。

本实用新型提供一种新的快速静态爆破装置与快速静态爆破方法，可以解决破碎剂在夏季高温易喷孔，冬季等低温反应慢或滞死等问题。通过加热与封孔两个措施的联合作用，破碎剂被强制约束在温度（远高于环境温度）较高的钻孔内而快速水化，并在短时间内产生了巨大的固体膨胀压力和蒸汽压力。因为高压蒸汽的膨胀潜能比固体膨胀潜能高一个数量级，并且钻孔密封效果良好，高压蒸汽因无法喷出而与固体膨胀压共同参与岩石或混凝土的爆破，从而实现了安全又快速爆破岩石或混凝土的效果和目的。同时，又利用膨胀潜能巨大的高压蒸汽，将其变害为宝，降低喷孔的安全风险，可谓一举多得。

发明内容

本实用新型是为了解决至少上述问题，并提供至少后面将要说明的优点。

本实用新型为了实现这些目的和其它优点，提供了一种快速静态爆破装置，包括：封孔器，其包括：封口盘、拉杆和抗拔盘；封口盘与拉杆的一端通过螺纹连接，抗拔盘与拉杆另一端通过螺纹连接，其中，封口盘和抗拔盘的轴心均设一个轴向的、相同直径的贯穿圆孔；加热器，其包括：用于加热破碎剂的加热棒和设置在加热棒顶部的保护套筒，其中，加热棒通过依次插入并穿过封口盘和抗拔盘的贯穿圆孔，与封孔器组成快速静态爆破装置。

本实用新型所涉及的封口盘为倒“凸”字形，封口盘的下部的小直径圆柱体与钻孔直径相等，而封口盘的上部的大直径圆柱体要比钻孔直径大10-40mm，用于防止封孔器掉入钻孔内。

本实用新型所涉及的封口盘，其下部小直径圆柱体的高为20-40mm，而上部的大直径圆柱体的高为10-20mm。

本实用新型所涉及的拉杆为直径2-6mm粗细的、数量为2-4根的，根据实际孔深而定制相应长度的不锈钢钢丝，且相对封孔装置的轴心线均匀布置；拉杆的一端与封口盘通过螺纹相连接，拉杆的另一端与抗拔盘通过螺纹相连接，并在抗拔盘底部加以螺母给与紧固防脱。

本实用新型所涉及的封口盘中贯穿圆孔的直径比加热棒直径要大0.5-1mm，可使得加热棒自由穿过贯穿圆孔而不被卡住。

本实用新型所涉及的抗拔盘是厚度为10-40mm，而其直径比钻孔直径小10-20mm的圆柱体，其轴心处设有沿着轴向、其直径比加热棒直径大0.5-1mm的贯穿圆孔，同样有利于加热棒自由穿过而不被卡住。

本实用新型所涉及的加热器采用的电加热方式，其电源为220V交流电，加热器的电功率为20W-200W。保护套筒与加热棒在其顶部通过螺纹连接，保护套筒内径与加热棒外径相同，高度20-40mm，便于保护加热棒接线部位，并且防止现场接触水或水蒸汽而漏电安全问题。加热棒是不锈钢材质的金属杆体，其直径为5-12mm，其长度视钻孔深度而定，并具有一定耐高压强度。

本实用新型至少包括以下作用与效果：

作为本实用新型提供的快速静态爆破装置的有益效果在于，与现有的技术相比，本实用新型具有以下优点：

1、爆破时间大幅缩短；

通过加热和封孔联合作用下，使得爆破钻内的破碎剂在较高温度和四周严密约束的下而得以快速水化，其膨胀压迅速增长，高压蒸汽快速生成而又同时被强烈的密封在钻孔内。因此，在强大固体膨胀压和较高蒸汽压的联合作用下，预爆破岩石或混凝土块体在较短的时间内被爆破。实现了由数小时乃至数十小时缩短至一小时以内，爆破效率显著提高。

2、安全性能显著提高；

2.1 封孔效果好

上部封口盘和钻孔深部抗拔盘，通过2-4根拉杆组成的封孔装置，可以较好的对破碎剂在轴向上进行封堵。破碎剂不断水化而产生巨大的膨胀力施加在封口盘和抗拔盘上，而这两者通过拉杆与之平衡，使得破碎剂轴向膨胀力变成了破碎剂和封孔器组成系统的内力，其系统合力为零。并且逐渐固化的破碎剂与钻孔壁之间摩擦力使得孔中的高压蒸汽很难将孔口的封口盘顶出。因此，这种封孔效果远远优于孔口封孔工艺，而且操作简单，使用方便，并且可以反复使用。

2.2 加热可控

加热棒能够自由通过封口盘和抗拔盘的贯穿圆孔，与破碎剂之间主要是径向作用力，基本上不受轴向抗拔力，这样的结构可以保护加热棒而免其被拉坏。加热棒是采用电加热方式，其加热功率通过配合功率调节电路得以控制，可以较为精确的控制破碎剂的水化进程。当其与封孔器的联合作用时，会导致破碎剂快速水化而放出大量热量积聚在孔内，导致孔内破碎剂的温度超过100℃，甚至高达150℃，远超水的沸点。因此，这样会使得孔内游离态的水迅速被汽化成高温高压水蒸气。而此时的破碎剂已固化而具有了巨大的膨胀压力，在上下和四周的严密约束下，对水蒸气起到了密封作用。因此，高温高压水蒸气被迫参与岩石或混凝土的开裂。岩石或混凝土被爆破后，高压蒸汽因膨胀对外做功而温度下降，压力降低，膨胀潜能大幅降低，爆破效率提高的同时，安全性能得以保证。

3、变害为利，提升效能

本实用新型最重要的一个显著有点是将高压蒸汽封堵在钻孔内，并将其巨大的膨胀潜能转化为破碎岩石或混凝土的能量。原来是喷孔的动力，现在被利用起来爆破岩石或混凝土而变害为宝的同时，加速爆破进程，提高爆破效率，一举多得。

本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明：

图1 为本实用新型所述的静态破碎控制装置示意图；

图2 为快速静态爆破装置分解的轴测图，并作半剖；

图3 为快速静态爆破装置钻孔装配图与封孔原理图;

图中，10-封孔器，11-孔口封口盘，12-拉杆，13-抗拔盘，14-贯穿圆孔，15-贯穿圆孔，16-紧固螺母，20-加热器，21-加热棒，22-保护套筒，23-接线电缆，30-钻孔，31-固化破碎剂。

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸根据“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

请参阅图1和图2，现对本实用新型实施例所提供的快速静态爆破装置进行详细说明。快速静态爆破装置，包括：封孔器10，其包括：封口盘11、拉杆12和抗拔盘13；封口盘11与拉杆12的一端通过螺纹连接，抗拔盘13与拉杆12另一端通过螺纹连接，其中，封口盘11和抗拔盘13的轴心分别设一个轴向的贯穿圆孔14和15；加热器20，其包括：用于加热破碎剂的加热棒21和设置在加热棒21顶部的保护套筒22，其中，加热棒21依次插入并穿过封口盘11的贯穿圆孔14和抗拔盘13的贯穿圆孔15，并与封孔器10组成快速静态爆破装置。

使用时，先使用钻孔工具在预爆破的岩石或混凝土块体上钻出一定数量的、一定间排距的，直径为40mmmm，孔深为1000mm的钻孔30；之后用空压机提供的高压空气将孔内的岩石碎屑吹出钻孔30，保证钻孔30干净；根据钻孔情况选取适合钻孔30的快速静态爆破装置组装好待用，将按照0.3的水剂比进行调制破碎剂浆体好后灌入钻孔30；此时的破碎剂浆体仍呈现流塑态，所以快速静态爆破装置较为容易的插入钻孔30，然后上下振捣，将钻孔30内部分空气排出，促使浆体更加密实。

本实用新型实施例子提供的快速静态爆破装置，与现有的技术相比，设置的封口盘11为倒“凸”字形，具体附图1和2所示。封口盘11的下部的小直径圆柱体与钻孔30直径相等，其高度为20-40mm，而其上部的大直径圆柱体高度为10-20mm。这样不仅可以起到密封作用，而且又可以减少或抑制破碎剂从钻孔30的孔壁与封口盘11之间的缝隙中喷出。封口盘11的上部的大直径圆柱体要比钻孔30直径大10-40mm，这样可以防止封孔器掉入钻孔30内，并且确保在加热棒21在加热过程中，使得加热棒21上部的接线部位不与孔内的破碎剂接触，防止漏电的发生，保证了安全施工。

作为本实用新型实施例子提供的快速静态爆破装置的一种具体实施方式，拉杆12为直径2-6mm粗细的、数量为2-4根的、根据孔深而定制其长度的不锈钢钢丝，且相对封孔装置10的轴心线均匀布置。为了确保封口盘11和抗拔盘13受到的轴向膨胀力呈均匀分布，在布置拉杆12时，数量选取2-4根，且相对于轴心线均匀分布；而拉杆12的数量过多时，拉杆12会妨碍破碎剂径向膨胀，拉杆12过少即只有一根时，上下两盘（封口盘11和抗拔盘13）轴向受力出现偏心，容易将封口盘11拉坏；拉杆12的直径一般要粗一些，这样可以抵抗破碎剂对其施加的巨大膨胀压（一般情况下30-50MPa）；而且对于过细的拉杆12，其螺纹加工的难度较大；同时氧化钙和水反应产生氢氧化钙是强碱物质，对拉杆12具有强烈腐蚀性，因此所以从技术、加工难度和材料等方面一般选取强度较高的、2mm-6mm的不锈钢钢丝。拉杆12一端与封口盘11通过螺纹相连接，另一端与抗拔盘13通过螺纹相连接，并在抗拔盘13底部加以螺母16给与紧固防脱。这样方便安装，损坏是方便拆卸，重换新的配件。

作为本实用新型实施例子提供的快速静态爆破装置的一种具体实施方式，封口盘11的贯穿圆孔14的直径比加热棒21直径要大0.5-1mm，这样设计可使得加热棒21能够自由穿过贯穿圆孔14而不被卡住。加热器20中的加热棒21与封口盘11之间留有一定缝隙，这样使得加热棒21轻快自由穿插，不受封口盘11的约束；当破碎剂水化而产生持续增大的膨胀力时，对加热棒21受到的只有径向压力而几乎无轴向拉力，这样保证加热棒21的使用寿命。若它们之间空隙过大，会导致部分破碎剂从空隙中喷出，而空隙过小，会使得加热棒21穿插较为费力。

作为本实用新型实施例子提供的快速静态爆破装置的一种具体实施方式，抗拔盘11是厚度为10-40mm，而其直径比钻孔30直径小10-20mm的圆柱体，这样可以方便快速静态爆破装置快速插入注满破碎剂浆体的钻孔30中，主要是因为工程施工的钻孔30并非笔直光滑的，钻孔30孔壁有一定的弯曲度、凸起或凹陷部位，所以要将抗拔盘11顺利插入到钻孔30底部，必须使得抗拔盘的直径略小于钻孔30的直径10-20mm；若抗拔盘直径过小，就不能起到抗拔作用；抗拔盘11的轴心处设有沿着轴向、其直径比加热棒21直径大0.5-1mm的贯穿圆孔15，同样有利于加热棒21自由穿过而不被卡住，方便拆卸，保证设备可以多次重复使用。

为本实用新型实施例子提供的快速静态爆破装置的一种具体实施方式，加热器20采用电加热方式，其电源为220V交流电，加热器20的电功率为20W-200W。钻孔30直径大小决定了装药量的多少，当钻孔30较小时，可以使用小功率的加热棒21进行；当采用大孔径爆破时，其装药量较多，这时可以采用大一些功率加热棒21对破碎剂进行加热。根据现场的实际情况进行功率设计，从而保证加热过程的安全可靠性。与此同时，与现有的技术相比，加热棒21直接与破碎剂浆体接触，可以使得加热棒21产生的热量迅速的传递到破碎剂浆体中来，保证了热量传导的稳定性。

其中的保护套筒21与加热棒杆体22在其顶部通过螺纹连接，保护套筒22内径与所述的加热棒21外径相同，高度20-40mm。由于频繁使用加热棒21，其接线部位容易折断而导致漏电，同时为了防止接线部位接触水或水蒸汽，安装一个保护套筒22可以解决上述问题。

加热棒21是不锈钢材质，是由于其工作在Ca(OH)2的强碱环境中而容易受到腐蚀，普通材料无法胜任。加热棒21的直径为5-12mm，其长度视钻孔30深度而定，且具有一定耐高压的强度。加热棒21杆体在钻孔30中，要占据一定体积，过细的直径容易折断或折弯，并且加工难度增大，使用寿命缩短；因为加热棒21内的电阻丝周围用氧化镁等耐高温材料充填，当其直径较粗时，其抗拉、抗折和抗压的强度都会受到影响，并且其导热性能下降。直径为5-12mm范围的加热棒21比较符合钻孔30大小，各种强度均能够满足工程需要。

以上是本实施例所提供的快速静态爆破装置的具体结构。下面结合具体实施例对本实用新型提供的静态破碎控制装置及静态破碎方法进行说明。以下所有实施例均使用220V交流电源。

实施例

本实施例为本实用新型提供的快速静态爆破装置进行的静态爆破实验。

用325标号的水泥浇筑两个400mm×400mm×400mm的混凝土试件，在试件的中心预制一个直径40mm，深300mm的竖直钻孔。养护28天，待强度达到标准时，再进行静态爆破。

根据混凝土的预爆钻孔深度，设计相应规格的快速静态爆破装置。多次实验显示，因为破碎剂膨胀力和变形在竖向方向上不均匀分布，加热棒和拉杆的中部出现弯曲现象，因此，一般选用的材料其强度较高。

为了凸显快速静态爆破装置的效能，在本实施例子中采用一组对比实验。实验时的环境最高温度为10℃，最低温度为1℃。一个使用传统静态破碎工艺，即不封孔不加热，依靠材料自身的缓慢水化来破碎混凝土试件。另一个采用“快速静态爆破装置”进行爆破。

实验在下午温度峰值10℃时进行实验。首先，将“快速静态爆破装置”安装好，并接好加热电路后（不启动加热棒）待用。

然后，将水与静态破碎剂以重量比0.3:1混合均匀后，在10分钟内，将破碎剂灌入预爆破两个试件的钻孔内。

随后，任意挑选一个装好破碎剂浆体的试件进行快速静态爆破，然后将“快速静态爆破装置”插入到钻孔，并上下快速小幅度振动，迫使钻孔中的气泡逸出，确保破碎剂浆体与快速静态爆破装置紧密结合。再次检查快速静态爆破实验装置，如钻孔密封，接线完好性。确保正确无误后，在实验区域拉上警戒线，防止他人误入爆破区域，避免不必要的伤害。

最后，启动电源，开启加热棒，按照既定程序进行实验。加热20min左右时，现场出现“砰”的一声，随即判断岩石已经被胀开，接着断开“快速静态爆破装置”电源，查看爆破情况。结果发现，岩石出现的三条宏观裂纹将试件分为三部分。从三条裂纹处打开其混凝土试件，破碎剂呈现白色，冒着热气，而孔口处多于的破碎剂仍显示的是深灰色，用手挤压时变现为塑性。而作为对比的传统静态爆破工艺的试件，没有丝毫动静，其孔口处的破碎剂颜色就业是深灰色，而固化的破碎剂颜色是白色。过了一个晚上时间后，第二天上午，历时18个小时，此试件才出现极细小的一条裂纹，到下午后，才完全开裂。

结果表明：本实用新型提供的快速静态爆破装置有效抑制了喷孔，大幅提高了静态破碎剂的膨胀性能与膨胀效率。封孔器在孔口产生良好的封孔和密封效果，使的破碎剂快速水化而导致的高压蒸汽被密封在钻孔内。同时破碎剂在短时间内膨胀压快速增长，固气相互耦合，促使混凝土试件在短时间内快速开裂。开裂后的几分钟内，裂纹宽度达到10mm左右，随即，该混凝土试件被解体。相比较传统静态爆破工艺，在时间上只是其1/40-1/20，可见，快速静态爆破装置起到了关键的作用。

一种快速静态爆破装置专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。