第19卷第3期2002年9月爆破BLASTINGVol.19No.3Sep!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!.2002文章编号：1001-487X（2002）03-0084-03风动潜孔刻槽机及其应用艾耕（武汉理工大学，湖北武汉430070）摘要：为在岩孔壁上刻出两条对称槽线，以在外力的作用下发生“应力集中”，以实现岩石定向断裂，研究并制造出了风动潜孔式刻槽机。介绍了风动潜孔刻槽机的工作原理、槽线参数和机械特征，及其在石材矿山的应用情况及发展前景。关键词：凿岩机械；岩孔；刻槽；断裂中图分类号：TD231.6文献标识码：APneumaticDOwn-the-hOleGrOOverandItsApplicatiOnAIgeng（WuhanuniversityofTechnology，Wuhan430070，Hubei，China）Abstract：TWosymmetrictroughlinesmustbegroovedontherockWalltorealizeadiretionalruptureaccordingtothestressconcentration，andsoapneumaticdoWn-the-holegrooverWasdevelopedandmanufactured.Theprin-cipleofoperation，trough-lineparametersandmechanicalcharacteristicsareintroduced.ltsapplicationinstoneminesisintroduced.KeywOrds：drillingmachine；hole；groove；rupture1岩石刻槽断裂机理当岩石内部存在裂纹时，在外界应力的作用下，裂纹尖端将发生“应力集中效应”。裂纹尖端的应力强度以强度因子K1表示［1］：K1=Y"!"（1）式中：!—外加应力；"—裂纹长度；Y—与裂纹形状、加载方式及岩性有关的量。在应力强度为K1时，裂纹尖端产生的应力!Y。当外加应力!增大，K1也随之增大，!Y也增大。当!Y增加到一定值导致裂纹失稳时，裂纹扩展，岩石出现断裂，此时应力强度因子为临界应力强度因子，用KJC表示。收稿日期：2002-06-18作者简介：艾耕（1938-），男；武汉：武汉理工大学资源与环境工程学院高级工程师.KJC=Y·!c·""（2）由此可知，岩石预裂成缝的必要条件：一是岩石孔壁上必须存在初始裂纹（天然的或后产生的）；二是岩孔内必须要获得适当的压力。如果K1#KJC，裂纹将会扩展；K1$KJC，则裂纹扩展迅速。只要岩孔之间的裂纹能互相贯通起来成缝，则断裂岩石就达到了目的。在岩石上施工时，尤其是开采大理岩和花岗岩，必须遵循岩石断裂力学理论提出的岩石断裂发展过程，应尽可能创造两个必要条件：一是在岩石上凿排孔并在每个岩孔壁上刻槽，要保证每个孔壁上槽线的朝向一致，都处在一个平面上，如图1所示。二是向槽孔内施加外应力，要求外应力不能瞬时猛烈产生，应该由小到大逐渐增加，使槽孔受力状况符合岩石断裂的发展过程［2］。目前，刻槽法断裂岩石在石材矿山得到推广应用并收到良好的效果。采用刻槽方法有：刻槽钻头、风动潜孔刻槽机；向槽孔内施加外应力方法有：低能炸药、复合楔和液压劈裂机、静态膨胀剂等。图1排孔槽线示意图2刻槽钻头现在石材矿山所用刻槽钻头没有统一式样。它与凿岩钻头不同的是：刻槽钻头的两块硬质合金片是对称镶焊在圆柱体壁上。装配式刻槽钻头如图2所示，常镶焊有4块硬质合金片。在岩孔壁上刻槽过程与凿岩机凿孔过程一样。以凿岩机为动力，需要长、中、短钎杆，刻槽钻头套在钎头上，刻槽过程中需要更换钎杆。不同的是刻槽用的凿岩机去掉了旋转功能，只能往复捶打钎尾，使刻槽钻头逐渐深入岩孔内在岩孔壁上刻出两条对称的“V”形槽线。采用刻槽钻头有如下不足之处：（1）操作不方便，因为刻槽速度快，需频繁更换钎杆、刻槽钻头进出岩孔常遇到困难。（2）槽线质量差，因为刻槽时是通过凿岩机往复打击钎杆传递给钎头，所以槽线的竖直歪斜完全靠人来掌握，由于槽线刻削量很小，刻槽速度快，因此，工作起来有头重脚轻的感觉，不好操作，容易使槽线歪斜不直。图2刻槽钻头示意图1-钻头基体；2-刻槽齿；3-镶齿片；4-锁环（3）钻头取出难：因为刻槽时，槽线是通过钻头上的硬质合金齿强制性剪切冲击出来的，钻头刻齿与槽线之间紧配合而没有间隙，加工槽线容易扭斜，因此，刻槽钻头退出容易受阻而掉钻头。3风动潜孔刻槽机风动潜孔刻槽机是系列专利产品，专利号为ZL99237643.2，由武汉理工大学非金属矿研究设计所研制，由风动工具专业厂家制造。36型（机头直径为36mm）风动潜孔刻槽机现已小批量生产，主要...
