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液壓劈裂機(jī)是利用普通物理尖劈原理和液壓傳動(dòng)原理,將軸向液壓推力變?yōu)闄M向劈裂力的一種裝置。我國是一個(gè)石材資源豐富的國家,開采石材往往遇上大塊荒料需要二次解體問題。現(xiàn)行的二次解體方法主要有:手工錘擊破碎法,鉆孔加膨脹水泥脹裂法,二次爆破法,挖掘機(jī)加液壓錘的沖擊破碎法等。這些方法都存在著一定的缺點(diǎn),前兩種方法效率非常低,第四種方法雖然效率較高,但是由于設(shè)備費(fèi)用昂貴,中小企業(yè)難于接受。目前,比較普遍的還是采用進(jìn)行二次解體。對(duì)于大塊巖石的二次爆破,危險(xiǎn)性較大,一是經(jīng)常出現(xiàn)人身傷亡事故;二是由于每年有大量的、、在民間流通和使用,管理難度非常大,一旦流失,就會(huì)給人民生命財(cái)產(chǎn)安全和社會(huì)安全帶來隱患;同時(shí)還存在環(huán)境污染、資源浪費(fèi)等問題。因此,有些礦山根本不允許采用進(jìn)行二次爆破。探尋一種安全高效、操作簡便、成本低廉的二次解體方法一直是業(yè)內(nèi)人士所關(guān)注的熱點(diǎn)課題。液壓劈裂機(jī)的出現(xiàn)解決了這一難題。利用液壓劈裂機(jī)進(jìn)行大塊的二次解體,具有傳統(tǒng)方法無法比擬的效率高、成本低、操作簡單、安全可靠等優(yōu)點(diǎn),且使用效果良好,是一種理想的二次解體設(shè)備。本文簡要介紹液壓劈裂機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作原理、操作方法。
1 石材的破裂特性
了解石材的破裂特性是掌握液壓劈裂機(jī)的劈裂原理和進(jìn)行正確設(shè)計(jì)和使用設(shè)備的基礎(chǔ)。大多數(shù)巖石的應(yīng)力——應(yīng)變曲線,近似直線,見圖l—a,并可用F表示。式中:ε—為巖石的應(yīng)力;δ—為巖石的應(yīng)變;E一為巖石的楊氏模量。該直線因巖石突然斷裂破壞,而在F點(diǎn)終止,表現(xiàn)為典型的脆性破壞特征。
用作建筑材料的巖石,其全應(yīng)力一應(yīng)變曲線,見圖1-b,雖有所不同,大致可分成OA,AB,BC和CD四段。在OA和AB段,應(yīng)力、應(yīng)變近于彈性,并伴有輕微滯變,當(dāng)加載或卸載時(shí),巖石的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)無不可逆變化;在BC段,應(yīng)力一應(yīng)變曲線的斜率,隨應(yīng)力增大而逐漸減小到零,當(dāng)加載或卸載時(shí),巖石雖將產(chǎn)生不可逆變化,即出現(xiàn)永久變形,但亦不失去抵抗外加載荷的能力,故巖石在該段處于延性狀態(tài):在CD段,巖石抵抗載荷的能力隨變形的增加而減小,應(yīng)力由C點(diǎn)的值逐漸下降,表現(xiàn)出負(fù)的應(yīng)力一應(yīng)變曲線斜率,但終在D點(diǎn)因突然斷裂破壞而終止,仍表現(xiàn)為脆性破壞的特性。
巖石單軸受壓條件下,產(chǎn)生不規(guī)則的縱向裂縫。其破裂處,一部分為剪切破裂狀態(tài),而另一部分則是拉伸破裂。即當(dāng)壓頭侵入巖石時(shí),在接觸處產(chǎn)生剪切破裂,而在其邊緣處則引起徑向拉應(yīng)力,結(jié)果使脆性巖石發(fā)生縱向劈裂。
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