[发明专利]一种用于产生冲击波的破岩棒及其制作方法

说明书

本发明涉及一种用于产生冲击波的破岩棒及其制作方法，以解决采用金属丝电爆炸开采矿产资源存在电储能密度较低的缺点，而导致矿产资源的开采受到制约的问题。该用于产生冲击波的破岩棒，外壳为两端封闭的中空直管；金属丝沿外壳的轴线设置，且其两端伸出外壳并固定安装；含能材料填装在金属丝与外壳之间，含能材料为固体，含能材料包括质量分数为70％‑80％的聚四氟乙烯和20％‑30％的铝粉，所述直管外表面设有凹槽。该用于产生冲击波的破岩棒的制作方法，包括加工端盖、直管，并在直管外表面加工纵向槽和环向槽；将金属丝固定在其中一个端盖上并穿过直管，然后将该端盖与直管粘接牢固；制作含能材料并将其填入直管；安装另一个端盖。

技术领域

本发明属于矿产资源开采技术领域，具体涉及一种用于产生冲击波的破岩棒及其制作方法。

背景技术

矿产资源是经济社会发展的重要物质基础，目前无论是金属矿产、非金属矿产或是建筑石料，均因其硬度大，导致常规工具存在开采困难等问题，因此在实际开采中主要采用炸药爆破的方式。虽然炸药等火工品在破岩作业中有较大的技术优势，但炸药爆破破岩不仅对生产人员的生命安全构成严重威胁，而且还存在环保性差的缺点，导致了使用炸药进行破岩开采受到的管制越来越严格，进而使得矿产资源的开采受到了制约。

目前也有采用区别于化学爆炸产生冲击波技术的金属丝电爆炸，金属丝电爆炸更加环保、安全；采用金属丝电爆炸形成等离子体电弧通道，所产生的等离子体电弧在后续强大的放电电流通过焦耳加热的原理迅速使周围水介质升温、气化、膨胀，进而推动外围的水产生球面波冲击波。但直接采用金属丝电爆炸产生冲击波应用于破岩时，因其电储能密度较低，从而不得不采用更大体积的脉冲功率驱动源，因此导致金属丝电爆炸不利于在复杂地表环境中使用，在金属矿开发的井下矿洞中，也因脉冲功率驱动源体积大，而导致金属丝电爆炸在该领域的应用受到限制。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种用于产生冲击波的破岩棒，以解决采用金属丝电爆炸开采矿产资源存在电储能密度较低的缺点，而导致矿产资源的开采受到制约的问题。

本发明的第二个目的是提供上述用于产生冲击波的破岩棒的制作方法。

为实现上述第一个目的，本发明的解决方案是：

一种用于产生冲击波的破岩棒，包括外壳、金属丝和含能材料，外壳为两端封闭的中空直管；外壳的外径为20-35mm，长度为190-210mm，金属丝沿外壳的轴线设置，且其两端伸出外壳并固定安装；含能材料填装在外壳内，含能材料为固体，含能材料包括质量分数为70％-80％的聚四氟乙烯和20％-30％的铝粉，所述外壳外表面设有凹槽。

优选的，所述外壳包括直管和插装在直管两端的端盖，直管为金属材料的管状结构；端盖为非金属材料，端盖在其中心朝直管方向设有固定柱，且端盖沿其轴线设有与所述金属丝适配的通孔。

优选的，所述金属丝的直径为500～800μm，材质为钨、钽或铜。

优选的，所述外壳的外径为32mm，长度为200mm，壁厚为1mm。

优选的，所述含能材料包括质量分数为73.5％的聚四氟乙烯和26.5％的铝粉。

优选的，所述含能材料的填装密度为2.0～2.1g/cm³。

优选的，所述凹槽包括沿直管轴向设置的多排槽体集合体，每排槽体集合体包括沿直管周向设置的多个矩形槽。

为实现上述第二个目的，本发明的解决方案是：上述的用于产生冲击波的破岩棒的制作方法，包括以下步骤；

S1，采用聚醚醚酮棒材加工两个端盖，采用可溶性铝镁合金管材加工直管，并在加工好的直管外表面加工矩形槽；