[发明专利]一种热开裂破岩的装置及施工方法

说明书

本发明公开了一种热开裂破岩的装置及施工方法，包括机架、水箱、支撑台和蒸汽破岩管，机架上设置有水箱，机架的前端设置有支撑台，支撑台上贯穿有若干个蒸汽破岩管，蒸汽破岩管通过水泵与水箱连通，蒸汽破岩管上设置有加热片和若干个蒸汽孔，加热片与电源电连接，每个蒸汽破岩管对应岩石断面上的一个钻孔。本发明利用水蒸气向岩石孔隙、裂缝中进行扩散，使岩石受热达到松动的效果，由高温水蒸气的扩散作用可在岩层中形成一破碎网络，提高松动破岩效果；再利用综掘机进行掘进，破岩效果与速度明显快于未处理的状态，且刀盘损坏程度明显降低，掘进工作效率明显提高。

技术领域

本发明涉及破岩的技术领域，特别是涉及一种热开裂破岩的装置及施工方法。

背景技术

在传统的全煤巷道及半煤岩巷道掘进中，一般采用炮掘工艺进行施工，炮掘工艺对现场工作人员的劳动强度要求较高，需要打眼、装药、爆破等破岩工序，工作量非常大。为实现高效矿井建设、提高施工安全性的要求，可在传统的全煤巷道及半煤岩巷道掘进中采用综掘机进行工作。综掘机的采用明显提高了施工效率及安全性，但是仅适用于岩层硬度系数小于7的巷道，因此出现了先松动破岩、后掘进的施工工艺。而传统松动方法为爆破松动，安全性较低；后来出现了基于微波加热破岩的工艺，但微波破岩的缺点在于微波辐射的纵深范围较小，每次仅在工作面表层附近出现有效效果，工作效率较为低下。

发明内容

本发明的目的是提供一种热开裂破岩的装置及施工方法，以解决上述现有技术存在的问题，使巷道掘进的安全性和工作效率提高。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供了一种热开裂破岩的装置，包括机架、水箱、支撑台和蒸汽破岩管，所述机架上设置有所述水箱，所述机架的前端设置有所述支撑台，所述支撑台上贯穿有若干个所述蒸汽破岩管，所述蒸汽破岩管通过水泵与所述水箱连通，所述蒸汽破岩管上设置有加热片和若干个蒸汽孔，所述加热片与电源电连接，每个所述蒸汽破岩管对应岩石断面上的一个钻孔。

优选的，所述蒸汽破岩管为高传热系数金属材质的U型管，所述U型管的上表面上均布有所述蒸汽孔，所述U型管的一端连接进水管、另一端连接回水管，所述进水管和所述回水管均与所述水箱连通，所述进水管上设置所述水泵。

优选的，所述U型管的管径为5-13mm，所述蒸汽孔的孔径为1-4mm，所述U型管伸出所述支撑台的长度至少为1m，所述U型管的整体宽度为30mm。

优选的，每个所述蒸汽破岩管靠近所述支撑台的一端上均设置有隔热密封圈，所述隔热密封圈的外径与所述钻孔相匹配，所述隔热密封圈的厚度为10-30mm，所述隔热密封圈的材质为全芳族聚酰亚胺。

优选的，所述加热片为弧形面，所述加热片焊接于伸出所述隔热密封圈的蒸汽破岩管的下表面上。

优选的，所述支撑台上的所述蒸汽破岩管呈矩形阵列排布，每一排的所述蒸汽破岩管的进水端或出水端通过一横管与所述进水管或回水管连通，所述横管与对应的所述进水管或回水管的竖管连通的短管上均设置有电磁阀，所述电磁阀和所述水泵均与一控制器电连接。

优选的，所述水箱的最高水平面以上的所述蒸汽破岩管共用一个所述进水管，所述水箱的最高水平面以下的所述蒸汽破岩管共用另一个所述进水管，两个所述进水管上均设置有所述水泵。

优选的，所述机架设置于一横移机构或行走车辆的底盘上。

本发明还涉及一种热开裂破岩的施工方法，基于上述的热开裂破岩的装置，具体包括以下按步骤：

步骤一，将热开裂破岩的装置移动至挖掘断面前，在挖掘断面上标记每一个U形管中心对应的位置，利用手持式钻机进行水平钻孔，直至所述钻孔的深度满足施工要求；