二氧化碳爆破設(shè)備涉及礦石開(kāi)采，具體提供了一種具有氣體快放機(jī)構(gòu)的腔體結(jié)構(gòu)、二氧化碳爆破設(shè)備及礦石開(kāi)采方法，腔體結(jié)構(gòu)包括殼體和開(kāi)關(guān)閥芯，開(kāi)關(guān)閥芯在針對(duì)排氣孔打開(kāi)與關(guān)閉位置之間移動(dòng)；開(kāi)關(guān)閥芯連通控制腔，控制腔中的高壓氣體施加驅(qū)使開(kāi)關(guān)閥芯向關(guān)閉位置移動(dòng)的作用力；腔體的一部分構(gòu)成儲(chǔ)氣腔，儲(chǔ)氣腔中的高壓氣體施加驅(qū)使開(kāi)關(guān)閥芯向打開(kāi)位置移動(dòng)的作用力；在關(guān)閉位置，控制腔中高壓氣體在開(kāi)關(guān)閥芯上的作用力沿向關(guān)閉位置移動(dòng)方向上的分力大于儲(chǔ)氣腔中高壓氣體在開(kāi)關(guān)閥芯上的作用力沿向打開(kāi)位置移動(dòng)方向上的分力。二氧化碳爆破設(shè)備提供的腔體結(jié)構(gòu)利用氣壓差控制閥芯的開(kāi)啟與關(guān)閉，閥芯響應(yīng)速度更快，使用效率更高。

二氧化碳爆破設(shè)備及礦石開(kāi)采方法技術(shù)領(lǐng)域

二氧化碳爆破設(shè)備涉及礦石開(kāi)采，具體涉及一種具有氣體快放機(jī)構(gòu)的腔體結(jié)構(gòu)、二氧化碳爆破設(shè)備及礦石開(kāi)采方法。

二氧化碳爆破設(shè)備背景技術(shù)

目前對(duì)于礦石的開(kāi)采主要包括爆破開(kāi)采和非爆破開(kāi)采兩種方法，其中爆破開(kāi)采是指通過(guò)安裝在鉆孔內(nèi)的詐要爆破的方式實(shí)現(xiàn)石材的開(kāi)采。爆破開(kāi)采的方式產(chǎn)生大量的粉塵和噪音污染，并且對(duì)礦山的山體破壞較大，導(dǎo)致礦體中的石材產(chǎn)生大量碎料，降低開(kāi)采率，因此目前已經(jīng)基本禁止爆破開(kāi)采方法開(kāi)采石材。非爆破開(kāi)采包括機(jī)械切割或脹裂開(kāi)采的方式，機(jī)械切割時(shí)利用火焰切割或繩鋸對(duì)石材礦體進(jìn)行切割開(kāi)采，這種方法對(duì)設(shè)備和場(chǎng)地要求高，開(kāi)采效率低，無(wú)法應(yīng)對(duì)大規(guī)模開(kāi)采任務(wù)。脹裂開(kāi)采是指通過(guò)人工打入水平和豎直方向的釬孔，利用插入膨脹器或壓送膨脹劑的方式開(kāi)采石材，通過(guò)在礦體水平和豎直方向打孔，在孔內(nèi)插入膨脹器或注入高壓膨脹劑對(duì)石材進(jìn)行脹裂開(kāi)采的方法。這種方法雖然實(shí)現(xiàn)了石材的靜態(tài)開(kāi)采，但是產(chǎn)生膨脹作用的膨脹劑多為畫(huà)學(xué)試劑或畫(huà)學(xué)凝膠，通過(guò)畫(huà)學(xué)反應(yīng)對(duì)礦石產(chǎn)生脹裂作用，膨脹劑制備復(fù)雜成本昂貴，并且具有一定的污染和危險(xiǎn)性。而膨脹器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，回收困難，二次利用率不高，導(dǎo)致石材脹裂開(kāi)采成本變高。

利用自然資源對(duì)礦石進(jìn)行脹裂開(kāi)采的過(guò)程中，根據(jù)開(kāi)采礦石的不同，流體的脈沖壓強(qiáng)需要10～99MPa的高壓范圍，因此需要使用高壓脈沖裝置。水力脈沖發(fā)聲器，其利用液體脈沖產(chǎn)生高壓能量可進(jìn)行礦石分解等。但是這種發(fā)聲器利用液體，因此必須增加蓄能器來(lái)保證排出的液體達(dá)到足夠的壓力強(qiáng)度，導(dǎo)致控制裝置和發(fā)聲器本身結(jié)構(gòu)復(fù)雜。并且液體質(zhì)量遠(yuǎn)大于氣體，在礦石開(kāi)采中，由于開(kāi)采環(huán)境惡劣，液體的貯存和二次補(bǔ)充的難度也遠(yuǎn)超氣體，導(dǎo)致開(kāi)采成本增大。同時(shí)這種發(fā)聲器閥門切換結(jié)構(gòu)復(fù)雜，導(dǎo)致閥門響應(yīng)速度慢，影響石材的開(kāi)采效率。

為解決傳統(tǒng)的高壓脈沖發(fā)聲器閥門結(jié)構(gòu)復(fù)雜、響應(yīng)速度慢的技術(shù)問(wèn)題，二氧化碳爆破設(shè)備提供了一種利用氣壓差開(kāi)啟閥門，閥門響應(yīng)速度快的腔體結(jié)構(gòu)。同時(shí)，為解決傳統(tǒng)的膨脹劑存在畫(huà)學(xué)污染、膨脹器結(jié)構(gòu)復(fù)雜二次利用率低的技術(shù)問(wèn)題，二氧化碳爆破設(shè)備提供了一種利用氣體對(duì)礦石進(jìn)行開(kāi)采的二氧化碳爆破設(shè)備。再有，為解決傳統(tǒng)脹裂開(kāi)采方法存在污染、開(kāi)采成本高的技術(shù)問(wèn)題，二氧化碳爆破設(shè)備提供了一種利用氣體資源對(duì)礦石進(jìn)行脹裂開(kāi)采的礦石開(kāi)采方法。在地一方面，二氧化碳爆破設(shè)備提供了一種具有氣體快放機(jī)構(gòu)的腔體結(jié)構(gòu)，包括：殼體，為內(nèi)部具有腔體的中空結(jié)構(gòu)，腔體用于儲(chǔ)存氣體并連通有排氣孔；和開(kāi)關(guān)閥芯，在針對(duì)排氣孔的打開(kāi)位置與關(guān)閉位置之間移動(dòng)；開(kāi)關(guān)閥芯連通控制腔，控制腔中的高壓氣體施加驅(qū)使開(kāi)關(guān)閥芯向關(guān)閉位置移動(dòng)的作用力；以腔體的至少一部分構(gòu)成儲(chǔ)氣腔，儲(chǔ)氣腔中的高壓氣體施加驅(qū)使開(kāi)關(guān)閥芯向打開(kāi)位置移動(dòng)的作用力；儲(chǔ)氣腔在放氣時(shí)與控制腔為互相氣密關(guān)系；在關(guān)閉位置，控制腔中高壓氣體在開(kāi)關(guān)閥芯上的作用力沿向關(guān)閉位置移動(dòng)方向上的分力大于儲(chǔ)氣腔中高壓氣體在開(kāi)關(guān)閥芯上的作用力沿向打開(kāi)位置移動(dòng)方向上的分力。在控制腔與儲(chǔ)氣腔中輸入等壓的高壓氣體，在關(guān)閉位置，控制腔中高壓氣體在開(kāi)關(guān)閥芯的作用面積在向關(guān)閉位置移動(dòng)的作用力方向上的投影大于儲(chǔ)氣腔中高壓氣體在開(kāi)關(guān)閥芯的作用面積在向打開(kāi)位置移動(dòng)的作用力方向上的投影。由單一高壓氣源向控制腔及儲(chǔ)氣腔供氣，其中連接儲(chǔ)氣腔的進(jìn)氣道設(shè)有允許氣體朝向儲(chǔ)氣腔內(nèi)流通并反向截止的單向閥。進(jìn)氣道設(shè)置在儲(chǔ)氣腔與控制腔之間，單向閥允許氣體從控制腔朝向儲(chǔ)氣腔內(nèi)流通并反向截止。排氣孔、開(kāi)關(guān)閥芯、進(jìn)氣道、以及控制腔均設(shè)置在一個(gè)閥座內(nèi)，閥座內(nèi)成型有與排氣孔同軸的用于設(shè)置開(kāi)關(guān)閥芯的滑道，排氣孔朝向開(kāi)關(guān)閥芯的口緣與開(kāi)關(guān)閥芯朝向排氣孔端部成型有相互密封配合的錐面。閥座以滑道遠(yuǎn)離排氣孔一端為界，分為可拆分的兩部分，其中不具有滑道的部分在與滑道對(duì)應(yīng)的部位具有朝向滑道凸出的凸起，開(kāi)關(guān)閥芯上設(shè)置有與凸起適配的凹槽，凸起與凹槽為開(kāi)關(guān)閥芯提供滑動(dòng)路徑。進(jìn)氣道的一部分成型在開(kāi)關(guān)閥芯內(nèi)，單向閥設(shè)置在開(kāi)關(guān)閥芯中。儲(chǔ)氣腔通過(guò)成型在閥座內(nèi)的出氣通道將氣壓作用在滑動(dòng)地設(shè)置在閥座內(nèi)的開(kāi)關(guān)閥芯上。殼體由多個(gè)儲(chǔ)氣單元構(gòu)成，各個(gè)儲(chǔ)氣單元各自通過(guò)一個(gè)成型在閥座上的分配腔與開(kāi)關(guān)閥芯中的進(jìn)氣道連通。殼體為一管狀部件，其腔體內(nèi)設(shè)有活塞，活塞與腔體的內(nèi)壁滑動(dòng)連接且將腔體分為兩個(gè)獨(dú)立的腔室，其中具有進(jìn)氣道及排氣孔一側(cè)的腔室構(gòu)成儲(chǔ)氣腔，另一側(cè)腔室為調(diào)節(jié)腔，調(diào)節(jié)腔內(nèi)設(shè)有對(duì)活塞施加有驅(qū)使活塞朝向排氣孔滑動(dòng)的偏壓力的偏壓力機(jī)構(gòu)。偏壓力機(jī)構(gòu)包括設(shè)置在調(diào)節(jié)腔中適于連通調(diào)節(jié)氣壓的調(diào)節(jié)孔，在放氣時(shí)通過(guò)連通調(diào)節(jié)氣壓對(duì)活塞施加朝向排氣孔滑動(dòng)的偏壓力。還包括排氣裝置，排氣裝置為適于與釬孔配合的中空管狀結(jié)構(gòu)，一端連通排氣孔，另一端用于連通釬孔。排氣裝置具有一個(gè)伸入釬孔中的排氣管，排氣管側(cè)壁上成型有多個(gè)用于排出氣體的徑向孔；排氣裝置通過(guò)徑向孔與釬孔連通，徑向孔朝向使待致裂物體沿預(yù)設(shè)方向分解的方向。排氣管還包括設(shè)置在尾部的軸向密封裝置，軸向密封裝置包括多個(gè)用以對(duì)排氣管軸向進(jìn)行密封的密封墊圈、以及位于密封墊圈之后的集氣腔，集氣腔設(shè)置有貫通腔壁的集氣孔。排氣裝置靠近排氣孔的一端設(shè)置有連通排氣裝置的氣液混合通道。

在地二方面，二氧化碳爆破設(shè)備提供了一種二氧化碳爆破，其包括上述的腔體結(jié)構(gòu)。

在地三方面，二氧化碳爆破設(shè)備提供了一種礦石開(kāi)采方法，采用上述的具有氣體快放機(jī)構(gòu)的腔體結(jié)構(gòu)，

包括以下步驟：

步驟一、在礦石基體上成型出若干釬孔，若干釬孔圍設(shè)成石材從基體分解的設(shè)定形狀；

步驟二、使用腔體結(jié)構(gòu)對(duì)若干釬孔中輸入氣體，以使基體上脹裂出設(shè)定形狀的石材