[科普中国]-热力破碎岩石

热力破碎岩石1是指利用快速加热岩石表层以产生热应力剥落，熔(汽)化或弱化的破碎岩石技术。按其加热性质分为火焰射流、等离子焰、电子束和激光等方法。其中获得工业应用的为火焰射流。

简介热力破碎岩石是指利用快速加热岩石表层以产生热应力剥落，熔(汽)化或弱化的破碎岩石技术2。按其加热性质分为火焰射流、等离子焰、电子束和激光等方法。其中获得工业应用的为火焰射流。

发展简史热力破岩技术，可以溯源于中国古代的火烧水浇法。后来的、明史·河渠中均有详细记载2。1938年以后，随着美国氧气枪破岩技术的试验成功。迅速发展为现代的煤油-氧气(或压气)火钻。其原理为在燃烧室内混合燃烧的煤油-氧气火焰，能以1000-2000m/s的高速。1500-2500℃的高温，以及能流密度为(2-12)x10kW·m2。从喷口射向孔底岩石、使表面以下几毫米范围内的岩石，形成很大的温度梯度，产生足够的热应力。导致一层又一层的衣面剥落，并被返回的高速气流，以及部分冷却水形成的水蒸汽，冲出孔外气火钻在20世纪50-60年代曾被广泛用于铁隧石露天矿的炮孔穿凿和几次破碎。加年代以后则逐渐被牙轮钻机等所代替。对抗强度超过500MPa的硅质类岩石和花岗岩等的开采，至今仍不失为有效的破碎方法。

火焰射流火焰射流的能量密度随喷距的增加而减小，当其到达孔底时只够使表层岩石升温到大约500-600℃，仅适用于含石英多的整体性岩石，聚焦性非常好的电子束和激光2。温度达到20000-50000℃，至少不低于3000℃，而火成岩的熔化温度为1100-1600℃。其余岩石也很少超过3000℃。因此，利用电子束、激光和等离子焰，可以高效率地熔化任何岩石。但成本高、能耗大，排碴难，只限用于辅助机械破碎岩石，所以仍停留于试验研究阶段。

岩石破碎比能耗岩石破碎比能耗是指破碎单位体积岩石所消耗的能量，用规定的方法来破碎不同岩石，所测得的破碎比能耗可用来衡量岩石的坚固性，其中凿碎比能可作为岩石可钻性指标，爆破1m3矿岩所消耗的炸药量可作为岩石爆破性指标2。用规定的方法和能量来破碎岩石，可测定岩石的粉碎程度，也可用来度量岩石的坚固性，如前苏联矿业研究院用捣碎法和砸碎法测定岩石坚固性和邦德功指数等。

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学