[发明专利]一种固体二氧化碳气动破岩装置及其使用方法

权利要求书

1.一种固体二氧化碳气动破岩装置，其特征在于：包括外壳，外壳的结构为两端开口的圆筒，外壳的一端连接有泄压端子，另一端连接有密封端子；

泄压端子为中空圆筒结构，在泄压端子的顶部内侧焊接有控压剪切片，在底部和控压剪切片之间的中空圆筒结构侧壁上开设有泄压孔；

在外壳内部沿着外壳的长度方向依次设有加热装置和激发装置，加热装置通过加热导线连接有外接电源，激发装置通过激发导线连接有起爆器；

在外壳的圆筒结构内部其余空间装填有固体二氧化碳。

2.如权利要求1所述的固体二氧化碳气动破岩装置，其特征在于：所述外壳的内径为60-150mm，长度为40-200cm，壁厚为4-10mm。

3.如权利要求1所述的固体二氧化碳气动破岩装置，其特征在于：所述密封端子与外壳的一端通过丝口密封连接；泄压端子与外壳的另一端通过丝口密封连接。

4.如权利要求1所述的固体二氧化碳气动破岩装置，其特征在于：所述控压剪切片由钢片制成，与泄压端子顶部密封焊接。

5.如权利要求1所述的固体二氧化碳气动破岩装置，其特征在于：所述泄压孔设置为一圈，围绕泄压端子的轴心均匀设置在泄压端子的侧壁上，泄压孔的直径为5-10cm，泄压孔的数量为2-3个，泄压孔的圆心距离泄压端子底部的距离≧15cm。

6.如权利要求1所述的固体二氧化碳气动破岩装置，其特征在于：所述加热装置包括加热电阻片，加热电阻片采用标准化的PTC片式热敏电阻，加热电阻片通过加热导线连接外部电源。

7.如权利要求1所述的固体二氧化碳气动破岩装置，其特征在于：所述激发装置包括激发装置外壳和填充在激发装置外壳内的储能剂。

8.如权利要求7所述的固体二氧化碳气动破岩装置，其特征在于：所述储能剂由高能材料制成，包括质量分数为30-40％的铝粉、5-10％的镁粉以及30-60％的无机粉；所述无机粉选自石墨粉、陶瓷粉、金刚石粉、空心玻璃微球中的一种或几种。

9.一种如权利要求1-8中任一项所述的固体二氧化碳气动破岩装置的使用方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)装置组装：在工厂中组装二氧化碳气动破岩装置，将控压剪切片焊接在泄压端子上，然后将泄压端子拧紧在外壳的一端，在外壳内放入加热装置和激发装置，并引出加热导线和激发导线；

(2)钻孔：在现场基岩中钻孔；

(3)装填二氧化碳：向外壳内填充固体二氧化碳，将密封端子拧紧在外壳的另一端；然后将二氧化碳气动破岩装置装入钻孔中，触底；

(4)封孔：采用封孔材料填充钻孔的空腔并密封钻孔；

(5)加热：连接并启动外接电源，加热装置开始工作，对固体二氧化碳进行加热；

(6)引爆：达到激发条件后，连接并启动起爆器，激发储能剂燃烧，瞬间释放大量热量，固体二氧化碳瞬间气化，产生的压力波击穿控压剪切片，并破碎基岩做功；

(7)装置回收：碎石出渣，回收该固体二氧化碳气动破岩装置中能重复使用的部件。

10.如权利要求9所述的使用方法，其特征在于：所述激发条件为：外壳内填充的固体二氧化碳的温度为15-30℃，压强为7.5-10MPa。