具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种热开裂破岩的装置及施工方法，以解决上述现有技术存在的问题，使巷道掘进的安全性和工作效率提高。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1至图5所示：本实施例提供了一种热开裂破岩的装置1，包括机架2、水箱4、支撑台5和蒸汽破岩管6，机架2上设置有水箱4，机架2的前端设置有支撑台5，支撑台5上贯穿有若干个蒸汽破岩管6，蒸汽破岩管6通过水泵12与水箱4连通，蒸汽破岩管6上设置有加热片7和若干个蒸汽孔8，加热片7与电源电连接，每个蒸汽破岩管6对应岩石断面上的一个钻孔14。机架2设置于一横移机构或行走车辆3的底盘上，便于机架的移动。

蒸汽破岩管6为高传热系数金属材质的U型管，U型管的上表面上均布有蒸汽孔8，U型管的一端连接进水管10、另一端连接回水管11，进水管10和回水管11均与水箱4连通，进水管10上设置水泵12，可以将多余的水及时回流至水箱4中，也可以通过回流管判断U型管内是否注满水，防止工作面出现大量积水影响工作安全。蒸汽破岩管6为直管也可以，控制好进水量即可。U型管的管径为5-13mm，U型管的整体宽度为30mm，蒸汽孔8的孔径为1-4mm，本实施例中U型管的管径为7.5mm，蒸汽孔8的孔径为3mm，U型管伸出支撑台5的长度至少为1m，可有效延长一次性热开裂破岩的长度，有效提高掘进的工作效率。每个蒸汽破岩管6靠近支撑台5的一端上均设置有隔热密封圈9，隔热密封圈9的外径与钻孔14相匹配，当隔热密封圈9封堵钻孔14后，能够最大限度的减少高温水蒸气的逃逸，可使钻孔14内形成高温高压的环境，提高装置的工作效率及松动破岩效果。隔热密封圈9的厚度为10-30mm，本实施例中的隔热密封圈9的材质为全芳族聚酰亚胺，隔热耐高温，对转孔进行密封，避免蒸汽外泄。加热片7为弧形面，加热片7焊接于伸出隔热密封圈9的蒸汽破岩管6的下表面上，不影响蒸汽的蒸发通道。

支撑台5上的蒸汽破岩管6呈矩形阵列排布，每一排的蒸汽破岩管6的进水端或出水端通过一横管15与进水管10或回水管11连通，横管15与对应的进水管10或回水管11的竖管连通的短管上均设置有电磁阀13，避免高于水平的水自动回流至水箱4内，电磁阀13和水泵12均与一控制器电连接。水箱4的最高水平面以上的蒸汽破岩管6共用一个进水管10，水箱4的最高水平面以下的蒸汽破岩管6共用另一个进水管10，两个进水管10上均设置有水泵12。

本实施例还公开了一种热开裂破岩的施工方法，基于上述的热开裂破岩的装置1，具体包括以下按步骤：

步骤一，将热开裂破岩的装置1移动至挖掘断面前，在挖掘断面上标记每一个U形管中心对应的位置，利用手持式钻机进行水平钻孔，直至钻孔14的深度满足施工要求。

步骤二，将蒸汽破岩管6一一对应插入钻孔14内，使隔热密封圈9堵塞钻孔14的端部，依次打开进水管10和回水管11上的电磁阀13对U形管进行注水，注水完毕关闭电磁阀13，加热片7通电对U形管进行持续加热至设定温度，并保持至少10分钟，使水蒸气充分扩散至钻孔14内的岩石缝隙中。控制器可根据实际用水情况，依次循环开启电磁阀13，开启循环进水模式，保障U形管内有存水。

步骤三，水蒸气松动破岩的设定时间到达后，将热开裂破岩的装置1向后移动，利用综掘机进行掘进工作，掘进完成后，再次由热开裂破岩的装置1进行热松动破岩，往复循环直至掘进工作结束。

钻孔14的深度约为U形管伸出隔热密封圈9的长度的1.2倍，U型管的加热设定温度为至少500℃，可使钻孔14内的水蒸气温度为350℃左右，而对于砂岩工况，200-300℃的温度即可使砂岩强度发生明显降低，水蒸气往岩石孔隙、裂缝中进行扩散，使岩石受热达到松动的效果，由于高温水蒸气的扩散作用可在岩层中形成一破碎网络。

本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。