專利名稱：整塊石料的定向破開方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及采礦業(yè)和建筑業(yè)，更確切地說本發(fā)明是關(guān)于整塊石料的定向破開方法。
本發(fā)明應(yīng)用于開采松軟石料最為成功。例如用于開采凝灰石。
此外，本發(fā)明可應(yīng)用于開采埋藏在地下的特別貴重的薄礦層巖石。用來將整塊巖石破成巖塊，再把巖塊破成符合做石階要求的毛坯石料、路沿石和裝飾石板等。本發(fā)明甚至可用于混凝土的粉碎破裂。
歷史上，將大塊巖石崩成巖塊是用楔以手工操作方式進(jìn)行的。這種操作是在整塊巖石的表面上沿待破開線先鑿出溝，再向每道溝內(nèi)用力楔進(jìn)木楔，然后向木楔澆熱水，由木楔膨脹而產(chǎn)生致裂應(yīng)力。但此法的生產(chǎn)效率極低。
天然石頭的工業(yè)開采自從出現(xiàn)了金屬楔并將其用于鑿石之后才開始的。金屬楔可以明顯地提高將整塊巖石破成巖塊的勞動(dòng)生產(chǎn)率。重要的是這種楔一年四季均可用，并可長期用來破開任何硬度的石塊。對于金屬楔在結(jié)構(gòu)和采用的金屬質(zhì)量方面仍處在不斷的改進(jìn)中。
已知的整塊石料定向破開方法。它具有在整塊石料的表面沿著待破開線制一排炮眼，每個(gè)炮眼的高度與楔的高度一致，在每個(gè)炮眼中插入兩塊帶凸臺的頰板，然后在兩塊頰板之間插入一個(gè)楔，繼而順序用力擊楔;結(jié)果在楔-頰板相互作用的表面上產(chǎn)生一種垂直于破開線的致裂應(yīng)力。
但是，采用上述方法將松軟巖石的整塊巖石破成巖塊不能保證整塊石料的定向破開，因?yàn)檎麎K石料是靠將頰板楔入巖石而破開的。欲將特別貴重巖石的整塊石料破成巖塊和將巖塊破成毛坯石料，必須用頰板和楔鑿巖。而頰巖的結(jié)果，在巖塊新形成的表面上就會留下炮眼的深溝;這樣就必須要用磨或熱噴射的方法對新形成的表面作進(jìn)一步的加工。這樣便會從石料的單位體積中降低半成品的產(chǎn)量。楔不按破開的方向定位，在加力的過程中就會由于劈向應(yīng)力分布不均勻而形成裂開表面的質(zhì)量不佳。
已知定向破開方法的特點(diǎn)是，由于炮眼是園的，需加的力要大，因而勞動(dòng)量也大。
為了減少施加的致裂應(yīng)力，曾經(jīng)根據(jù)SU，A，353837所做的試驗(yàn)得出了另一種方法。
這一已知的方法包含在整塊巖石的表面上沿待破開線制一排其長軸與定向破開線一致的扁園形盲孔。在每個(gè)盲孔中插入能造成其矢量垂直于定向破開線的致裂應(yīng)力并能將致裂應(yīng)力均勻傳遞給巖石的金屬頰板。然后按照使楔刃與定向破開線切實(shí)重合的要求，將楔插入頰板之間。繼而用力擊楔，結(jié)果楔與頰板的工作面相互作用而導(dǎo)致整塊石料定向破開。
即然本方法必須予先制出對于整塊石料定向破開具有最佳形狀的扁園形孔，因此在已鑿出的孔的長軸上其最大打擊點(diǎn)是應(yīng)力最集中之點(diǎn)，從而便可大幅度地降低將整塊石料劈成石塊所需的擊楔力。
因?yàn)樗绍泿r石是靠頰板被壓入巖石破開的，所以此法不能用于松軟巖石。此外，在實(shí)現(xiàn)本方法時(shí)，由于不可能使與頰板接觸的楔將其刃沿著待劈開線定向，所以難以保證致裂應(yīng)力的矢量對劈開標(biāo)定面的垂直度。
使用頰板要求制出相對大尺寸的扁園形孔。而這點(diǎn)會導(dǎo)致劈開表面質(zhì)量的下降。為了磨平已劈開表面上的凹坑和其它不平度就需要附加勞動(dòng)消耗。這樣既損傷石料又提高成本。
為建立將整塊石料定向破開的這樣一種方法的任務(wù)作為本發(fā)明的基礎(chǔ)。即此方法通過改變與楔相互作用的介質(zhì)保證致裂應(yīng)力的矢量對待破開面的垂直度。
上述任務(wù)的解決途徑將整塊石料定向破開的方法，即在整塊石料的表面上制一排扁園形盲孔，每個(gè)盲孔的長軸與定向破開線重合。然后按照使楔刃與定向破開線切實(shí)重合的要求將楔插入每個(gè)盲孔，接著用力擊楔。按照本發(fā)明，將楔插入每個(gè)盲孔之前，要用對整塊石料的待破開石料有高摩擦系數(shù)的和在負(fù)荷作用下容易變成絕浴庇彩堤宓慕櫓式滋盥?，填后将綑?shí)肥怠 采用此法可以提高石料劈開表面的質(zhì)量，并可觀地減少廢石，從整塊石料單位體積中增加商業(yè)半成品的產(chǎn)量、并降低成本。由于縮小和改變了楔孔，得到了金屬支撐頰板的代用品做介質(zhì)。這種介質(zhì)對待破開石料有高摩擦系數(shù)，而且容易變成“絕對”硬實(shí)體。在上述方法中所采用的介質(zhì)通過搗實(shí)找平扁園形孔內(nèi)壁中的全部不平度允許將用力打入本介質(zhì)中的支撐楔上的劈開應(yīng)力均勻分布。這說明對石料劈開表面的質(zhì)量是有效的。制成扁園形孔同樣有利于石料劈開表面的質(zhì)量，因?yàn)橛帽鈭@形孔幾乎不出現(xiàn)損傷石頭的情況。如果用炮眼加楔楔開的方法，則在劈開表面上留有炮眼的痕跡，那就必須將新形成的表面用磨或熱噴射的方法作進(jìn)一步的加工。而用扁園形孔加楔楔開的方法，則該表面接近光滑。
建議用紙作為介質(zhì)。
也可以用聚乙烯作為介質(zhì)。
紙和聚乙烯之所以可作為介質(zhì)，是因?yàn)榧埡途垡蚁┠芎芎玫靥顫M石料表面的不平處，保證介質(zhì)和石料很好的結(jié)合，亦即是能使介質(zhì)與石料之間有高的摩擦系數(shù)。此外，紙和聚乙烯對于金屬楔有高的摩擦系數(shù)，當(dāng)用力擊每個(gè)楔時(shí)，它們又具有容易變成給石料傳遞致裂應(yīng)力的“絕對”硬實(shí)體的能力。既然無論紙還是聚乙烯都是疏松的介質(zhì)，則始終可以保證楔刃與定向破開線的重合，也即可保證致裂應(yīng)力的矢量垂直于劈開標(biāo)定面。
本發(fā)明的實(shí)質(zhì)可以從以下完成的具體實(shí)施例和示圖中更加清楚地了解到。其中

圖1，按照本發(fā)明實(shí)現(xiàn)整塊石料定向破開方法的示意圖。
圖2，制作在整塊石料表面上的扁園形孔放大圖。
圖3，整塊石料的待破開垂直面的平面剖面放大圖。
以凝灰石為例，按照本發(fā)明對于整塊石料的定向破開方法按下列方式實(shí)施在巖體1內(nèi)鑿出一條塹溝2，并使之形成一條通向待定向破開的整塊石料3的自由通道。用開溝的方法再開出一個(gè)裸露面4。如果在巖體1的底掌上無自然裂隙，也必須開出一條溝5來。在剩下的那個(gè)徑初步清理的表面上畫出孔6(圖2)的標(biāo)志。孔6(圖1)之間的距離是彼此之間相等的。按在整塊石料3上畫出的標(biāo)志制成扁園形盲孔(圖2)。將孔6用對石料有高摩擦系數(shù)的介質(zhì)，比方說用紙7(圖3)填滿并搗實(shí)。然后按照使支撐楔8的楔刃與孔6的縱向軸重合的要求，將支撐楔8插入每個(gè)孔6中。用手錘以力P擊每個(gè)支撐楔8。結(jié)果楔8以兩個(gè)工作表面與搗實(shí)的紙相互作用，搗實(shí)的紙便成為給巖石傳遞致裂應(yīng)力的“絕對”硬實(shí)體。致裂應(yīng)力的矢量PI垂直于定向破開線。
紙能將支撐楔8塞緊在孔6中。紙被搗得越緊，它越能將孔6內(nèi)壁的不平度展開得更好;這樣便可更加均勻地分布支撐楔8上的劈開應(yīng)力，進(jìn)而提高由整塊石料劈成石板時(shí)劈開處的表面質(zhì)量。
建議的這一方法實(shí)際可以從整塊石料的單位體積中增加商業(yè)半成品的產(chǎn)量、降低成本和減少廢石。
按照本發(fā)明的這一方法可用于開采天然巖石的薄礦層、將整塊巖石加工成巖塊、再將巖塊加工成石階石、路沿石及裝飾石板。
權(quán)利要求
1.整塊石料定向破開的方法就是在整塊石料(3)的表面上制一排扁園形盲孔(6)，每個(gè)盲孔的長軸與定向破開線重合，然后按照使楔(8)的楔刃與定向破開線切實(shí)重合的要求將楔(8)插入上述的每個(gè)孔(6)中，并用力擊每個(gè)楔(8)，此方法的特點(diǎn)是向每個(gè)孔(6)插入楔(8)之前，要填滿對于整塊石料(3)的待破開石料具有高摩擦系數(shù)和在負(fù)荷作用下容易變成“絕對”硬實(shí)質(zhì)的介質(zhì)，并且要將介質(zhì)搗實(shí)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1整塊石料定向破開的方法的特點(diǎn)是采用紙7作為介質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1整塊石料定向破開的方法的特點(diǎn)是采用聚乙烯作為介質(zhì)。
全文摘要
整塊石料的定向破開方法是在整塊石料(3)的表面劃線處制一排扁圓形盲孔(6)；每個(gè)盲孔的長軸在下列條件下與定向破開線重合，即用對于整塊石料的待破開石料具有高摩擦系數(shù)和在負(fù)荷作用下容易變成“絕對”硬實(shí)體的介質(zhì)填滿了每個(gè)盲孔、上述介質(zhì)被搗實(shí)、每個(gè)填滿介質(zhì)的孔(6)中插好了楔(8)；然后用力擊每個(gè)楔(8)。
文檔編號E21C37/02GK1034243SQ8810006
公開日1989年7月26日 申請日期1988年1月11日 優(yōu)先權(quán)日1988年1月11日
發(fā)明者阿比爾卡斯·薩吉諾維奇·薩吉諾夫, 阿萊克桑德·格里格里維奇·拉蘇特金, 朱利安·阿布拉莫維奇·維克斯勒, 阿卡迪·曼維洛維奇·曼約查羅夫, 阿諾迪克·馬納索維奇·阿布拉米安, 穆拉特·尼科拉維奇·萊尤加利夫 申請人:卡拉干達(dá)工學(xué)院