古代采矿,广泛采用火爆法,春秋时期前,中国就已应用火爆法落矿。这是一种将岩石火烧加热后,泼水淬冷,使岩石变酥,然后用手工撬挖的岩石破碎方法。直到19世纪中叶,采用了凿岩机械和火药爆破技术之后,岩石爆破才成为采矿工程中最常用的岩石破碎手段。第二次世界大战后,随着矿石需求的增长,研制出了许多新类型的凿岩机械、爆破器材和开采机械,诸如牙轮钻机、潜孔钻机、微差雷管、铵油炸药、采掘联合机等,同时也要求在现代科学的基础上,更准确地反映破碎岩石的规律。岩石破碎在采矿工程中的重要地位,逐渐被人们认识。50年代苏联斯柯钦斯基矿业研究院创建了岩石破碎研究室,70年代中国也建立了类似的研究室,岩石力学与工程学采矿学会还成立了专门的学术组织,使岩石破碎技术和理论得到发展,成为一门新的学科。由于岩石爆破不便于实现自动化连续作业,自70年代以来,世界各国不断探索各种新的岩石破碎技术的可行性。
利用炸药或其他爆炸物瞬间释放的巨大能量破碎岩石,应用最广也最有效。
分切削、冲凿、碾压、研磨四种方式。破岩时,破岩工具进入岩石,在工具移动前方的岩体内,出现密实核。在密实核周围产生较大块的崩碎体。机械破碎在硬岩中应用不广的主要原因是工具磨损严重。其磨损程度主要取决于岩石内硬矿物(主要是石英)的含量和颗粒大小。
分低压大流量和高压小流量两种。前者压力不超过2×107Pa,多用于水力采矿或采煤;后者压力可达几亿帕(Pa)以上,用来切割岩石。此外还研制出脉冲式射流技术,可有效地破碎坚固岩石而无需很大功率。最高的瞬间压力,已达5.6GPa。高压水射流破碎岩石的能耗高,机械构造较复杂,多作为掘进机和露天牙轮钻机破碎岩石的辅助手段。
在岩体内形成高的温度梯度,并利用岩石各组分的热胀系数不同,形成热应力,使岩体剥落或酥碎。含石英较多的岩石使用此法效果较好。现代加热方法有铝热剂、火焰喷射、等离子焰、微波、红外线照射、高能电子束、强大的击穿电流、激光等。但除火焰喷射法(火钻)外,其他均处于试验阶段。
为选用合理的岩石破碎方法,将岩石按破碎难易程度分级。分级指标有普氏坚固性系数f、可钻性、可爆性、侵入硬度和凿岩比功等。20世纪50年代以来,中国矿山曾普遍应用普氏坚固性系数 f作为分级指标。正在研究更完善的分级方法。
采矿工程中破碎岩石的主要方法有:
(1)机械破岩。由机械直接施载于工具使岩石局部破碎,如锹镐挖掘、钎子打眼、滚刀碾压、刀具切削等。这类破岩方法的共同特点是,将工具侵入岩石,使其周围岩石产生崩落或劈开。(2)岩石爆破。利用炸药爆炸所产生的高温高压和大量的气体来破碎岩石,也包括用热核爆炸和用化学反应来破碎岩石,后者也称为静态膨胀。岩石爆破是破碎硬岩最常用的方法。(3)物理破岩。利用热能、电子、电磁波、激光和高压水射流等能源来破碎岩石。19世纪60年代,火焰喷烧(即火钻)曾在生产中得到应用,大流量的水射流(即水枪),在采煤中得到应用,其它方法都尚处在试验研究阶段,有时也作为机械破岩的辅助手段。
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岩石破碎是采矿工程的基础学科之一,其发展的主要方面有:(1)研究与破碎有关的岩石物理力学性质及其测定方法,包括岩石坚固性、岩石可钻性、岩石可爆性和岩石崩落性等。(2)研究岩石破碎的物理机制、破碎过程,寻求这一过程的监控方法。(3)确定破碎工艺的合理工作参数,它与机械的控制系统相结合,可使机械在最优状态下工作。(4)探索岩石破碎新方法、新工艺、新器材,提高破碎质量和效率,降低破碎能耗和成本。
岩石破碎技术的发展_余辉
破碎剂和楔子并用的无爆破岩石破碎_KNBB_施工法
把岩体破碎成岩块。把大块破碎成小块的作业。它是采矿工程的一项最基本作业,通过破碎,矿岩便成为符合运输和加工要求的形态,凿岩、爆破、截割、粉碎等都是岩石破碎过程 。
岩石破碎是采矿工程的基础学科之一,其发展的主要方面有 :
(1)研究与破碎有关的岩石物理力学性质及其测定方法,包括岩石坚固性、岩石可钻性、岩石可爆性和岩石崩落性等。
(2)研究岩石破碎的物理机制、破碎过程,寻求这一过程的监控方法。
(3)确定破碎工艺的合理工作参数,它与机械的控制系统相结合,可使机械在最优状态下工作。
(4)探索岩石破碎新方法、新工艺、新器材,提离破碎质量和效率,降低破碎能耗和成本。2100433B
内 容 简 介
书中较详细地介绍了80年代国内、外岩石破碎学专家和岩石破碎学著述
中的岩石破碎理论与技术成果,对有关的理论公式及实验结果都作了较详细
的推导和论证,并附有必要的图表资料。
本书不仅可作为探工专业科技人员研究岩石破碎的基本顷物,还可供有
关专业的研究生参考。
本书是高等学校探矿工程专业高年级学生的《岩石破碎学》教材(适用于
60学时左右)。全书的内容包括:岩石的强度理论和破碎理论;岩石的物理
力学性质及其测定;岩石的研磨性;岩体及孔壁的稳定性;岩石可钻性及其
分级;岩石的切削;金刚石钻头破碎岩石;动载破碎岩石;破碎岩石的新方
法等九章。