根据静态破碎剂的破岩原理,在破碎方案设计之前,首先须了解断面内岩体情况,才能准确的进行掘进深度的确定和布孔设计,掘进深度及布孔设计一般取决于岩体的硬度等级、破碎情况、含水情况等断面情况。为使破岩效果达到最大化,布孔前首先确定一个以上临空面,若掘进面为全断面岩石,首先在掘进面中心钻孔作为临空面,环绕中心钻孔向外环形扩散布孔;若掘进面为岩土复合断面,则首先挖除土层作为胀裂临空面,沿岩土分界线向岩层水平布孔。为对比两种布孔方式的破岩效率,分别选取试验段管道进行了施工试验。试验发现,当全断面采用环形布孔破岩时,由里到外逐层破碎的层数较少,因此单循环用时少,效率高,破岩方量能达到41.7 m /d;当复和断面采用环形布孔时,由于上部土层可直接破碎,对剩余岩体装药反而因钻孔多而浪费时间,破岩方量只能达到38.5 m /d(含土体),而采用平行布孔时,破岩方量能够达到42.4 m /d(含土体)。这说明,静态破碎法破岩时全断面采用环形布孔、复合断面采用平行布孔能达到最大效率。
无声破碎岩石膨胀剂是指一种以氧化钙为基本成分,反应时体积膨胀,使岩石涨裂的技术。它是20纪80年代初研究成功的非爆炸型、无公害的破碎岩石技术。可用于不允许有震动和飞石的场所,和用来开采整体石料。静态膨胀剂的原理是以氧化钙为主要膨胀源,其含量约占81%。此外,还含有硅、铝、铁、镁的氧化物,并配以少量添加剂。在与适量水掺合后,发生水化反应。立方晶系的CaO转变成六方晶系的Ca(OH)2,体积增大50.2%,同时释放出,66.6kJ/mol的热量,从而具有膨胀作功的能力。有机添加剂用来延缓水化反应的速度,无机添加剂则用来控制硬结时间,并达到一定的强度。无声岩石膨胀剂装入炮孔中的静态膨胀剂,由于自身的膨胀作用,在孔壁的约束下,沿径向方向对炮孔壁产生较大的膨胀压力(30-50MPa)。孔壁径向受压,切向受拉,当孔径为4cm,孔距为40-60crn时,软岩或混凝土产生径向破裂所需的膨胀压力为10-20MPa,中硬岩或硬岩为15-30MPa。当炮孔内的膨胀压力增加到一定值后,介质就会产生径向裂缝而破裂 。
液压劈裂棒运用液压机械方式对岩石进行劈裂,是针对坚硬岩石能高效破裂的创新设备,在矿山开采及建筑土石方工程中不能使用炸药的情况下破碎岩石具有很大的技术优势,淘汰了膨胀破碎剂。山西愚公斧在国内率先从事岩石劈裂棒的施工及技术推广,引领行业发展。愚公斧劈裂棒应用于不能爆破作业并要求产量高、工期紧等技术难度大的土石方工程,山西愚公斧生产的愚公斧劈裂棒钻孔直径已达到24厘米以上,钻孔间隔3到5米一排,挖机吊装放入岩石孔中,两分钟左右可胀裂开石头20-50立方左右,轻松破碎坚石上千立方,比使用炮锤+切割机或膨胀破碎剂的方式快十倍以上,且成本低。比用切割机的优势是一台能顶十台的效率,降低水电费,噪音和污染改善,工期提前成本降低;比起用膨胀破碎剂的优势是钻孔直径大、间隔大,裂缝更大、效果更好、更易于破碎解小,立即见效不用等待、不间断重复作业,不受雨水和温度影响,无喷浆和强碱性危害,无震动安全环保。