二氧化碳爆破設備涉及礦石開采，具體提供了一種具有氣體快放機構(gòu)的腔體結(jié)構(gòu)、二氧化碳爆破設備及礦石開采方法，腔體結(jié)構(gòu)包括殼體和開關閥芯，開關閥芯在針對排氣孔打開與關閉位置之間移動；開關閥芯連通控制腔，控制腔中的高壓氣體施加驅(qū)使開關閥芯向關閉位置移動的作用力；腔體的一部分構(gòu)成儲氣腔，儲氣腔中的高壓氣體施加驅(qū)使開關閥芯向打開位置移動的作用力；在關閉位置，控制腔中高壓氣體在開關閥芯上的作用力沿向關閉位置移動方向上的分力大于儲氣腔中高壓氣體在開關閥芯上的作用力沿向打開位置移動方向上的分力。二氧化碳爆破設備提供的腔體結(jié)構(gòu)利用氣壓差控制閥芯的開啟與關閉，閥芯響應速度更快，使用效率更高。

二氧化碳爆破設備及礦石開采方法技術領域

二氧化碳爆破設備涉及礦石開采，具體涉及一種具有氣體快放機構(gòu)的腔體結(jié)構(gòu)、二氧化碳爆破設備及礦石開采方法。

二氧化碳爆破設備背景技術

目前對于礦石的開采主要包括爆破開采和非爆破開采兩種方法，其中爆破開采是指通過安裝在鉆孔內(nèi)的詐要爆破的方式實現(xiàn)石材的開采。爆破開采的方式產(chǎn)生大量的粉塵和噪音污染，并且對礦山的山體破壞較大，導致礦體中的石材產(chǎn)生大量碎料，降低開采率，因此目前已經(jīng)基本禁止爆破開采方法開采石材。非爆破開采包括機械切割或脹裂開采的方式，機械切割時利用火焰切割或繩鋸對石材礦體進行切割開采，這種方法對設備和場地要求高，開采效率低，無法應對大規(guī)模開采任務。脹裂開采是指通過人工打入水平和豎直方向的釬孔，利用插入膨脹器或壓送膨脹劑的方式開采石材，通過在礦體水平和豎直方向打孔，在孔內(nèi)插入膨脹器或注入高壓膨脹劑對石材進行脹裂開采的方法。這種方法雖然實現(xiàn)了石材的靜態(tài)開采，但是產(chǎn)生膨脹作用的膨脹劑多為畫學試劑或畫學凝膠，通過畫學反應對礦石產(chǎn)生脹裂作用，膨脹劑制備復雜成本昂貴，并且具有一定的污染和危險性。而膨脹器的結(jié)構(gòu)復雜，回收困難，二次利用率不高，導致石材脹裂開采成本變高。

利用自然資源對礦石進行脹裂開采的過程中，根據(jù)開采礦石的不同，流體的脈沖壓強需要10～99MPa的高壓范圍，因此需要使用高壓脈沖裝置。水力脈沖發(fā)聲器，其利用液體脈沖產(chǎn)生高壓能量可進行礦石分解等。但是這種發(fā)聲器利用液體，因此必須增加蓄能器來保證排出的液體達到足夠的壓力強度，導致控制裝置和發(fā)聲器本身結(jié)構(gòu)復雜。并且液體質(zhì)量遠大于氣體，在礦石開采中，由于開采環(huán)境惡劣，液體的貯存和二次補充的難度也遠超氣體，導致開采成本增大。同時這種發(fā)聲器閥門切換結(jié)構(gòu)復雜，導致閥門響應速度慢，影響石材的開采效率。

為解決傳統(tǒng)的高壓脈沖發(fā)聲器閥門結(jié)構(gòu)復雜、響應速度慢的技術問題，二氧化碳爆破設備提供了一種利用氣壓差開啟閥門，閥門響應速度快的腔體結(jié)構(gòu)。同時，為解決傳統(tǒng)的膨脹劑存在畫學污染、膨脹器結(jié)構(gòu)復雜二次利用率低的技術問題，二氧化碳爆破設備提供了一種利用氣體對礦石進行開采的二氧化碳爆破設備。再有，為解決傳統(tǒng)脹裂開采方法存在污染、開采成本高的技術問題，二氧化碳爆破設備提供了一種利用氣體資源對礦石進行脹裂開采的礦石開采方法。在地一方面，二氧化碳爆破設備提供了一種具有氣體快放機構(gòu)的腔體結(jié)構(gòu)，包括：殼體，為內(nèi)部具有腔體的中空結(jié)構(gòu)，腔體用于儲存氣體并連通有排氣孔；和開關閥芯，在針對排氣孔的打開位置與關閉位置之間移動；開關閥芯連通控制腔，控制腔中的高壓氣體施加驅(qū)使開關閥芯向關閉位置移動的作用力；以腔體的至少一部分構(gòu)成儲氣腔，儲氣腔中的高壓氣體施加驅(qū)使開關閥芯向打開位置移動的作用力；儲氣腔在放氣時與控制腔為互相氣密關系；在關閉位置，控制腔中高壓氣體在開關閥芯上的作用力沿向關閉位置移動方向上的分力大于儲氣腔中高壓氣體在開關閥芯上的作用力沿向打開位置移動方向上的分力。在控制腔與儲氣腔中輸入等壓的高壓氣體，在關閉位置，控制腔中高壓氣體在開關閥芯的作用面積在向關閉位置移動的作用力方向上的投影大于儲氣腔中高壓氣體在開關閥芯的作用面積在向打開位置移動的作用力方向上的投影。由單一高壓氣源向控制腔及儲氣腔供氣，其中連接儲氣腔的進氣道設有允許氣體朝向儲氣腔內(nèi)流通并反向截止的單向閥。進氣道設置在儲氣腔與控制腔之間，單向閥允許氣體從控制腔朝向儲氣腔內(nèi)流通并反向截止。排氣孔、開關閥芯、進氣道、以及控制腔均設置在一個閥座內(nèi)，閥座內(nèi)成型有與排氣孔同軸的用于設置開關閥芯的滑道，排氣孔朝向開關閥芯的口緣與開關閥芯朝向排氣孔端部成型有相互密封配合的錐面。閥座以滑道遠離排氣孔一端為界，分為可拆分的兩部分，其中不具有滑道的部分在與滑道對應的部位具有朝向滑道凸出的凸起，開關閥芯上設置有與凸起適配的凹槽，凸起與凹槽為開關閥芯提供滑動路徑。進氣道的一部分成型在開關閥芯內(nèi)，單向閥設置在開關閥芯中。儲氣腔通過成型在閥座內(nèi)的出氣通道將氣壓作用在滑動地設置在閥座內(nèi)的開關閥芯上。殼體由多個儲氣單元構(gòu)成，各個儲氣單元各自通過一個成型在閥座上的分配腔與開關閥芯中的進氣道連通。殼體為一管狀部件，其腔體內(nèi)設有活塞，活塞與腔體的內(nèi)壁滑動連接且將腔體分為兩個獨立的腔室，其中具有進氣道及排氣孔一側(cè)的腔室構(gòu)成儲氣腔，另一側(cè)腔室為調(diào)節(jié)腔，調(diào)節(jié)腔內(nèi)設有對活塞施加有驅(qū)使活塞朝向排氣孔滑動的偏壓力的偏壓力機構(gòu)。偏壓力機構(gòu)包括設置在調(diào)節(jié)腔中適于連通調(diào)節(jié)氣壓的調(diào)節(jié)孔，在放氣時通過連通調(diào)節(jié)氣壓對活塞施加朝向排氣孔滑動的偏壓力。還包括排氣裝置，排氣裝置為適于與釬孔配合的中空管狀結(jié)構(gòu)，一端連通排氣孔，另一端用于連通釬孔。排氣裝置具有一個伸入釬孔中的排氣管，排氣管側(cè)壁上成型有多個用于排出氣體的徑向孔；排氣裝置通過徑向孔與釬孔連通，徑向孔朝向使待致裂物體沿預設方向分解的方向。排氣管還包括設置在尾部的軸向密封裝置，軸向密封裝置包括多個用以對排氣管軸向進行密封的密封墊圈、以及位于密封墊圈之后的集氣腔，集氣腔設置有貫通腔壁的集氣孔。排氣裝置靠近排氣孔的一端設置有連通排氣裝置的氣液混合通道。

在地二方面，二氧化碳爆破設備提供了一種二氧化碳爆破，其包括上述的腔體結(jié)構(gòu)。

在地三方面，二氧化碳爆破設備提供了一種礦石開采方法，采用上述的具有氣體快放機構(gòu)的腔體結(jié)構(gòu)，

包括以下步驟：

步驟一、在礦石基體上成型出若干釬孔，若干釬孔圍設成石材從基體分解的設定形狀；

步驟二、使用腔體結(jié)構(gòu)對若干釬孔中輸入氣體，以使基體上脹裂出設定形狀的石材