[发明专利]一种用于产生可控冲击波的复合型破岩棒及其制作方法

说明书

本发明涉及一种用于产生可控冲击波的复合型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。该用于产生可控冲击波的复合型破岩棒，外壳和内管均为两端封闭的中空直管；外壳与内管同轴套装；金属丝沿外壳与内管的轴线设置，其两端伸出外壳并固定安装；内管内装填粉状含能材料，内管和外壳之间装填固体含能材料。该用于产生可控冲击波的复合型破岩棒的制作方法，包括准备各部件，组装金属丝、内管端头、内管，将粉状含能材料填入内管并通过内管端头封装，组装内管、端盖、直管，将固体含能材料填入直管后通过端盖封装。

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可控冲击波的复合型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可控冲击波的复合型破岩棒，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可控冲击波的复合型破岩棒的制作方法。

为实现上述第一个目的，本发明的解决方案是：

一种用于产生可控冲击波的复合型破岩棒，包括外壳、金属丝和内管，外壳和内管均为两端封闭的中空直管；外壳与内管同轴套装，外壳的外径为30-34mm，长度为280-330mm，内管外径为4-7mm，长度为280-330mm；金属丝沿外壳与内管的轴线设置，其两端伸出外壳并固定安装；内管内装填粉状含能材料，内管和外壳之间装填固体含能材料。

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，端盖的中心设有圆孔，内管通过所述圆孔插装在所述直管内，所述内管为玻璃材质，内管两端设有内管端头，且内管端头端部与端盖端面平齐；内管端头沿其轴线设有内径为0.3-0.8mm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，外壳的外径为32mm，长度为300mm，外壳的壁厚为1mm；所述内管外径为6mm，长度为300mm。

优选的，所述粉状含能材料包括质量分数为20-30％的铝粉、65-75％的高氯酸铵或高氯酸钾、3-5％的石蜡，粉状含能材料的填装密度为1.0～1.2g/cm³。

优选的，所述固体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，所述直管外表面沿其轴向设有多排槽体集合体，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：上述的用于产生可控冲击波的复合型破岩棒的制作方法，包括以下步骤；