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採掘作業中使部分岩體脫離母體並破碎成岩塊的工藝和理論
岩石破碎是採掘作業中使部分岩體脫離母體並破碎成岩塊的工藝和理論。有爆炸破碎、機械破碎、水射流破碎和熱力破碎等四種。研究岩石破碎的主要任務是：揭示破碎岩石的能耗和破碎效果間的聯繫，探求破碎載荷和岩石堅固性及破碎參數間的關係，研製安全、經濟、高效採掘機具和器材，尋求新的破碎方法。[1]
- 中文名:岩石破碎
- 外文名:rock disintegration
- 分 類:爆炸、機械、水射流和熱力破碎
- 目 的:揭示岩石的能耗和效果間的聯繫
- 方 法：爆炸破碎等
發展簡史
古代採礦，廣泛採用火爆法，春秋時期前，中國就已應用火爆法落礦。這是一種將岩石火燒加熱後，潑水淬冷，使岩石變酥，然後用手工撬挖的岩石破碎方法。直到19世紀中葉，採用了鑿岩機械和火藥爆破技術之後，岩石爆破才成為採礦工程中最常用的岩石破碎手段。第二次世界大戰後，隨着礦石需求的增長，研製出了許多新類型的鑿岩機械、爆破器材和開採機械，諸如牙輪鑽機、潛孔鑽機、微差雷管、銨油炸藥、採掘聯合機等，同時也要求在現代科學的基礎上，更準確地反映破碎岩石的規律。岩石破碎在採礦工程中的重要地位，逐漸被人們認識。50年代蘇聯斯柯欽斯基礦業研究院創建了岩石破碎研究室，70年代中國也建立了類似的研究室，岩石力學與工程學採礦學會還成立了專門的學術組織，使岩石破碎技術和理論得到發展，成為一門新的學科。由於岩石爆破不便於實現自動化連續作業，自70年代以來，世界各國不斷探索各種新的岩石破碎技術的可行性。
分類
爆炸破碎
利用炸藥或其他爆炸物瞬間釋放的巨大能量破碎岩石，應用最廣也最有效。
機械破碎
分切削、沖鑿、碾壓、研磨四種方式。破岩時,破岩工具進入岩石，在工具移動前方的岩體內，出現密實核。在密實核周圍產生較大塊的崩碎體。機械破碎在硬岩中應用不廣的主要原因是工具磨損嚴重。其磨損程度主要取決於岩石內硬礦物（主要是石英）的含量和顆粒大小。
水射流破碎
分低壓大流量和高壓小流量兩種。前者壓力不超過2×107Pa，多用於水力採礦或採煤；後者壓力可達幾億帕（Pa）以上，用來切割岩石。此外還研製出脈衝式射流技術，可有效地破碎堅固岩石而無需很大功率。最高的瞬間壓力，已達5.6GPa。高壓水射流破碎岩石的能耗高，機械構造較複雜，多作為掘進機和露天牙輪鑽機破碎岩石的輔助手段。
熱力破碎
在岩體內形成高的溫度梯度，並利用岩石各組分的熱脹係數不同，形成熱應力，使岩體剝落或酥碎。含石英較多的岩石使用此法效果較好。現代加熱方法有鋁熱劑、火焰噴射、等離子焰、微波、紅外線照射、高能電子束、強大的擊穿電流、激光等。但除火焰噴射法（火鑽）外，其他均處於試驗階段。
為選用合理的岩石破碎方法，將岩石按破碎難易程度分級。分級指標有普氏堅固性係數f、可鑽性、可爆性、侵入硬度和鑿岩比功等。20世紀50年代以來，中國礦山曾普遍應用普氏堅固性係數 f作為分級指標。正在研究更完善的分級方法。
基本方法
採礦工程中破碎岩石的主要方法有：
（1）機械破岩。由機械直接施載於工具使岩石局部破碎，如鍬鎬挖掘、釺子打眼、滾刀碾壓、刀具切削等。這類破岩方法的共同特點是，將工具侵入岩石，使其周圍岩石產生崩落或劈開。
（2）岩石爆破。利用炸藥爆炸所產生的高溫高壓和大量的氣體來破碎岩石，也包括用熱核爆炸和用化學反應來破碎岩石，後者也稱為靜態膨脹。岩石爆破是破碎硬岩最常用的方法。
（3）物理破岩。利用熱能、電子、電磁波、激光和高壓水射流等能源來破碎岩石。19世紀60年代，火焰噴燒（即火鑽）曾在生產中得到應用，大流量的水射流（即水槍），在採煤中得到應用，其它方法都尚處在試驗研究階段，有時也作為機械破岩的輔助手段。
發展方向
岩石破碎是採礦工程的基礎學科之一，其發展的主要方面有：（1）研究與破碎有關的岩石物理力學性質及其測定方法，包括岩石堅固性、岩石可鑽性、岩石可爆性和岩石崩落性等。（2）研究岩石破碎的物理機制、破碎過程，尋求這一過程的監控方法。（3）確定破碎工藝的合理工作參數，它與機械的控制系統相結合，可使機械在最優狀態下工作。（4）探索岩石破碎新方法、新工藝、新器材，提高破碎質量和效率，降低破碎能耗和成本。
視頻
破碎岩石的核彈頭-鑽頭