巖石破碎方法的研究現狀及展望_劉柏祿.pdf

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收稿日期:2010-12-03作者簡介:劉柏祿(1953-),男,江西吉水人,高級工程師,主要從事技術研究和科研管理。第 26 卷第 1 期2011 年 2 月Vol.26,No.1Feb.2011China Tungsten Industry文章編號:1009-0622(2011)01-0015-05巖石破碎方法的研究現狀及展望劉柏祿,潘建忠,謝世勇(贛州有色冶金研究所,江西贛州 341000)摘 要:綜述了機械破巖(沖擊破巖、切削破巖和沖擊-切削破巖)和非機械破巖(水力破巖、熱-機碎巖、貫通錐形斷裂破巖、激光破巖、微波破巖、等離子破巖和電子束破巖)兩種巖石破碎方法的研究現狀,分析了各自的優缺點,對我國巖石破碎研究的發展趨勢進行了展望。關鍵詞:巖石破碎;研究現狀;展望中圖分類號:TD231.6 文獻標識碼:A0 引 言目前,我國用于破碎巖石的方法主要有爆破法和機械破巖法[1-2],這兩類方法應用最廣,而其他破巖方法只是作為破巖的一種輔助手段。建立在機械鉆孔、往孔內裝入待爆炸藥的常規爆破破巖方式以綜合效率高在較長時期內占據著相當重要的地位,但該方法存在對原巖的擾動性大,易造成周邊巖石破壞,存在支護困難,破碎巖石塊度不均勻,它必須依靠鉆孔、裝藥和爆破等多種工序操作,而且裝藥和爆破過程實現機械化和自動化難度較大。為了克服常規爆破破巖的缺點,機械破巖得到了快速發展,在采礦、選礦、石材加工、隧道掘進、石油鉆進方面已得到了廣泛應用。但機械破巖也有其局限性,因此出現了許多現代的非機具破巖方法[3],如:超聲波法、水射流法、射彈沖擊法、水電效應法、火花放電法、等離子體法、電子束法(聚焦電子束、脈沖電子束、高能加速器)、激光法、紅外線法、熱熔法(電能、核能)、高頻法、電熱核法、微波法及化學破碎法等。下面著重對幾種具有代表性的破巖方法進行分析比較。1 機械破巖機械破巖是指通過機械驅動直接接觸巖石的刀具進行巖石破碎的技術[4]。依據破巖工具和破巖原理的不同,機械破巖方法大體可分為三類[2-4]:沖擊破巖、切削破巖和沖擊-切削破巖。1.1 沖擊破巖沖擊破巖包括金屬及非金屬礦山用鑿巖機、潛孔鉆機和鋼絲繩沖擊鉆機鉆孔以及用碎石機破碎大塊或巖體等。前者屬于沖擊鉆孔,主要破巖工具是刃片或柱齒形硬質合金鉆頭。后者屬于利用沖擊破碎器破碎大塊礦巖或人工構(建)筑物等[4-5]。此外,煤礦及軟巖礦山用風鎬破碎煤巖、金屬礦或石料場,用顎式破碎機和圓錐破碎機加工礦物或石料也屬于這個范疇。20 世紀 60 年代以來,英國、南非、美國等對沖擊破碎[6-8]進行了大量可行性研究。稍后,英國于 70年代研制了液壓沖擊式破碎機,主要用于煤礦,在抗壓強度比較小的耐火黏土、泥巖、頁巖、粉砂巖和砂巖中完成挑頂作業。試驗表明,沖擊破碎方法能進行選擇性開采,由于破碎的巖塊較大,作業效率較高。南非在 20 世紀 70 年代初,研制了一種有 9 個裝在轉子上的旋轉臂的沖擊破碎機,在窄金礦脈的長壁法工作面上進行開采作業,在嚴重破碎的采場,使生產能力有了很大的提高。瑞典 LKAB 采礦公司與 G. 鑿巖公司共同開發研制了一種以水為動力, 名為 Wassara 的潛孔沖擊機[9],這種機具結合了重型液壓鑿巖機和風動潛孔沖擊器的優點,可以達到很高的鑿巖速度和鉆進深孔,具有鑿巖效率和能量利用率很高、炮孔的直度和大氣環境的潔凈得到改變等優點。該設備已用于地下采礦深孔鑿巖之中。在瑞典北部 LKAB 公司所屬
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