[0001] 本发明涉及切割装置技术领域，尤其涉及一种线性定位聚能切割器。

[0002] 玉石、大理石、花岗岩等作为装饰、建筑材料的贵重石材成为人们青睐的新宠儿。目前贵重石材交易不仅是国内装饰、建筑材料市场的热点，其出口的需求量也在日益增加。
我国的贵重石材资源丰富，大理石储量居世界首位。由此可见我国贵重石材市场的潜力是非常可观的。现常用的石材开采方法主要有：矿用炸药爆破法、静态破碎法、机械开采法。但对于贵重石材的开采，这些方法均有相应的缺点，传统爆破方法的岩石裂缝难以控制，同时爆破近区石材过度破碎会造成石材资源浪费；静态破碎法开采周期过长；机械开采法开采成本高，劳动强度大，固定时间内的开采量受到机械设备及人工限制。

[0003] 为了提高石材开采时产生裂缝的贯穿性和平整性，同时减少贵重石材资源浪费，提高成材率，就要要求在实际爆炸切割作业中利用少量炸药对指定的方位产生高度集中的爆炸能量，传统装药结构均达不到以上要求。1888年美国人Charles E.Munroe在试验中发现了门罗效应，在炸药爆炸后，爆炸产物在高温高压下基本是沿炸药表面的法向方向向外飞散的，而如图1所示，带凹槽的药包在引爆后，在凹槽轴线上会出现一股汇聚的、速度和压强都很高的爆炸产物流，在一定范围内使炸药爆炸释放出来的化学能集中起来，使得凹槽下的物质受到更大强度的破坏力。这种现象的发现为爆炸切割提供了思路，近年来各种形式的爆炸切割器被设计出来，比如一九八五年第二期的《爆破器材》中描述了一种双面聚能装药结构，如图2所示，它在聚能方向0.5毫米厚的楔形罩，起爆后，炸药作用于楔形罩生成聚能射流，虽说其聚能方向破坏的长度是两侧向扩孔的十几倍到二十几倍，大大超过了七十年代日本专利ABS爆破法的爆破效果，但其宽度过大，不适用于孔径较小的炮孔内，而贵重石材爆破切割过程中打较大的炮孔在经济和时间上都是不划算的。又如，图3为专利CN85105789A所描述的切割器，其采用半球形药型罩，此结构的切割器在炸药起爆后射流汇聚于一点，而非直线上，这种切割器所切出的岩石切割面不够平整，且切割能力受到了限制。根据门罗效应的原理，在切割器工作过程中，只有同一炮孔内相互协同工作的各切割器聚能射流作用的方向处于同一平面时，才能更好的完成切割工作。另外，切割器除了要在切割方向取得较好爆炸切割效果，还要对非切割方向上石材介质加以保护，但与爆炸切割器相关的设计均未考虑到此问题的解决办法。上述各种缺点使得现实工作条件下的切割效果有待提高。

[0004] 本发明提供一种新型爆炸聚能切割器及其辅助装置，设计了一种线性定位聚能切割器，它利用爆炸聚能切割器进行爆炸切割，高效地将贵重石材切割成需要的形状。

[0005] 为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

[0006] 一种线性定位聚能切割器，包括X型外壳、工业炸药、楔形聚能罩、保护层、导爆索插孔、尺带插缝，所述X型外壳在切割方向上设有两侧开口，X型外壳中垂线位置上设置贯穿的导爆索插孔，所述X型外壳中填满工业炸药，其两侧开口各由一只楔形聚能罩封堵，所述X型外壳未封堵楔形聚能罩的两侧安装有保护层，且其一侧保护层内设置贯穿的尺带插缝。

[0007] 优选的，所述X型外壳外形呈“X”形结构，由铁皮或塑料材料制成。“X”形结构具有三个优点：能通过设计合理角度保证切割方向上聚能射流的形成；凹槽顶角能减小切割器宽度，适用于小孔径炮孔；减少了侧向装药，使非切割方向上的介质得到了保护。为使炸药爆炸能形成稳定的聚能射流，X型外壳在垂直聚能穴方向的装药厚度不应过小，因此X型外壳上非聚能作用的两个凹槽顶角不宜过小，结合数值模拟与实验结果，当凹槽顶角为160°时，炸药能量侧向稀疏效应影响较小，射流侵彻深度并未降低，且非切割方向上孔壁处岩石未受到严重粉碎性破坏。这样的X型装药结构较传统切割器更适用于贵重石材切割。

[0008]

[0009] 优选的，所述楔形聚能罩由铜质材料制成。实验表明，楔形聚能罩材料为铜时，形成的射流效果较好，紫铜效果最佳。

[0010] 优选的，所述保护层包括硬保护层和软保护层，所述硬保护层和软保护层由内向外安装在X型外壳未封堵楔形聚能罩的两侧。硬保护层由铁、钢等硬质材料制成，软保护层由橡胶等软质材料制成。

[0011] 优选的，所述尺带插缝内设有定位尺带，所述定位尺带呈3～5cm宽的条带状，所述定位尺带上印刷有表征长度的刻度。

[0012] 优选的，所述定位尺带采用加厚硬质牛皮纸裁剪而成。

[0013] 本发明中，起爆后，装置生成的聚能射流作用于切割方向的石材壁面，形成裂隙，在炸药爆压的作用下裂隙扩展、贯穿，最终将石材切割成所需形状，使用方便，进行爆破所需炸药量少，安全可靠，能在保证围岩完整的前提下取得很好的切割效果。附图说明

[0014] 图1为门罗效应示意图；

[0015] 图2为现有的一种双面聚能装药结构的示意图；

[0016] 图3为现有的采用半球形药型罩的切割器的结构示意图；

[0017] 图4为本发明提出的一种线性定位聚能切割器的结构示意图；

[0018] 图5为本发明提出的一种线性定位聚能切割器的X型外壳结构示意图；

[0019] 图6为本发明提出的一种线性定位聚能切割器的定位尺带的结构示意图；

[0020] 图7为石材开采垂直布孔的情况示意图；

[0021] 图8为炮孔内装好线性定位聚能切割器后的剖面图。

[0022] 图中：1X型外壳、2工业炸药、3楔形聚能罩、4导爆索插孔、5尺带插缝、6两侧开口、7硬保护层、8软保护层、9定位尺带、10刻度、11线性定位聚能切割器、12导爆索、13细沙土、14凹槽顶角。

[0023] 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。

[0024] 参照图4-5，一种线性定位聚能切割器，包括X型外壳1、凝聚相工业炸药2、楔形聚能罩3、保护层、导爆索插孔4、尺带插缝5，X型外壳1在切割方向上设有两侧开口6，X型外壳1中垂线位置上设置贯穿的导爆索插孔4，X型外壳1中填满凝聚相工业炸药2，其两侧开口6各由一只楔形聚能罩3封堵，X型外壳1未封堵楔形聚能罩3的两侧安装有保护层，且其一侧保护层内设置贯穿的尺带插缝5。

[0025] X型外壳1外形呈“X”形结构，由铁皮制成，强度可靠，X型外壳上非聚能作用的两个凹槽顶角14角度为160°，保证了所形成射流的能量，又减少了切割器在切割方向上的尺寸，适合于小孔内使用。

[0026] 楔形聚能罩3由铜质材料制成，实验表明，楔形聚能罩3材料为铜时，形成的射流效果较好，紫铜效果最佳，故本实施例中选用紫铜。

[0027] 保护层包括硬保护层7和软保护层8，硬保护层7和软保护层8由内向外安装在X型外壳1未封堵楔形聚能罩3的两侧，硬保护层7和软保护层8能对炸药爆炸形成的冲击波进行反射，防止炸药爆炸对非切割方向上孔壁附近石材的破坏，还能阻止炸药能量侧向飞散，提高射流强度，大大提高切割效率。硬保护层7用钢硬质材料制成，软保护层8用橡胶制成。

[0028] 尺带插缝5贯穿设置在软保护层8内，尺带插缝5内设有定位尺带9，定位尺带9呈5cm宽的条带状，定位尺带9上印刷有表征长度的刻度10。石材性质的不同会对射流作用于石材形成的裂缝宽度形成影响，因此在爆破切割作业中应根据实际情况调整孔内切割器间距，图6是为辅助线性定位聚能切割器工作所设计的定位尺带9，将加厚的硬质牛皮纸做成宽度5cm的条带状，其长度根据炮孔长度设定，并在上面印刷表征长度的刻度10。使用时将定位尺带9插入切割器的尺带插缝5内，在指定刻度处用夹子把二者固定起来，这一设计使得孔内切割器间距的调节方便灵活。定位尺带9的另一个重要功能是利用尺带自身硬度阻止其上的切割器之间产生转动，这能保证同一孔内切割器产生的射流处在同一平面上，这一点是切割任务完成的前提。

[0029] 本发明切割贵重石材的方法，是按如下方式完成的：

[0030] 参照图7，它表示石材开采垂直布孔的情况，根据开采需要打出纵向孔和横向孔，在开采台阶的下面需布一排水平孔；

[0031] 图8是炮孔内装好线性定位聚能切割器11后的剖面图，向炮孔内布置切割器前，根据石材性质确定出孔内切割器间距，再根据炮孔长度确定单孔内布置切割器的数目，数目与间距确定后，将足够长度的导爆索12插入切割器中导爆索插孔4，使各切割器串联起来，将其各切割器聚能方向对齐于同一平面内，将定位尺带9插入尺带插缝5内，根据定位尺带9上标记的刻度10调整切割器间距。调整完成后，将切割器固定于所对应刻度之处。最后将串接的切割器吊入孔内。布置过程中导爆索12和定位尺带9均需具有足够的长度，以保证将切割器吊入孔内后，孔外仍留有部分长度，孔外导爆索与雷管相接，孔外定位尺带用重物压住防止切割器坠入孔底，孔内填入细沙土13后即可起爆，起爆顺序最好是纵向孔和水平孔首先同时起爆，然后再起爆横向孔，在起爆的切割器数量较小时最好一次起爆，当作业规模较大，所需切割器较多时可采用微差起爆，也可分几次起爆；

[0032] 起爆后，装置生成的聚能射流作用于切割方向的石材壁面，形成裂隙，在炸药爆压的作用下裂隙扩展、贯穿，最终将石材切割成所需形状。本专利设计的线性定位聚能切割器生产及使用都很方便，用此方法进行爆破所需炸药量少，安全可靠，能在保证围岩完整的前提下取得很好的切割效果。

[0033] 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。