[发明专利]微波增益型CO2

权利要求书

1.一种微波增益型CO₂相变聚能爆破裂岩系统，其特征在于，包括液态CO₂相变管和用于加热液态CO₂相变管内液态CO₂的加热系统，所述液态CO₂相变管包括储液管（1）、定压剪切片组件（2）与泄能头（3），所述泄能头（3）设于所述储液管（1）下方，所述定压剪切片组件（2）设于储液管（1）与泄能头（3）之间，所述加热系统为用于向储液管（1）中发射微波以加热储液管（1）内液态CO₂的微波加热系统；

所述定压剪切片组件（2）包括多个同心设置的定压剪切片（21），所述定压剪切片（21）包括一个圆形定压剪切片与多个内径大小不同的圆环状定压剪切片，所述圆形定压剪切片与多个所述圆环状定压剪切片无缝套接；

多个同心设置的定压剪切片（21）由内至外剪切强度逐渐增大，同一半径处的定压剪切片（21）的剪切强度相同；

所述泄能头（3）上设有聚能穴（31），所述聚能穴（31）包括侧面聚能穴与底部聚能穴，所述侧面聚能穴设于泄能头（3）侧面，所述底部聚能穴设于泄能头（3）底部，所述侧面聚能穴与底部聚能穴的张开角度α为60-120°；所述聚能穴（31）的穴壁上均匀对称分布有泄能口（32）。

2.根据权利要求1所述的微波增益型CO₂相变聚能爆破裂岩系统，其特征在于，所述微波加热系统包括微波源、多个微波发射器储仓（4）与多个微波发射器（5），所述微波发射器储仓（4）设于所述储液管（1）的上端，所述微波发射器（5）角度可调节的设于微波发射器储仓（4）中，所述微波源与所述微波发射器（5）连接。

3.根据权利要求2所述的微波增益型CO₂相变聚能爆破裂岩系统，其特征在于，多个所述微波发射器（5）发射的微波参数相同，多个所述微波发射器（5）与水平面的夹角θ相同。

4.根据权利要求3所述的微波增益型CO₂相变聚能爆破裂岩系统，其特征在于，微波发射功率为5-6kW，所述微波发射器（5）与水平面的夹角θ为20-30°。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的微波增益型CO₂相变聚能爆破裂岩系统，其特征在于，所述储液管（1）的管内壁材料为微波全反射材料。

6.根据权利要求1所述的微波增益型CO₂相变聚能爆破裂岩系统，其特征在于，所述定压剪切片组件（2）包括一个圆形定压剪切片与3个圆环状定压剪切片，由内至外各定压剪切片（21）的面积之比为1：4：5：8。

7.一种利用权利要求1-6中任一项所述的微波增益型CO₂相变聚能爆破裂岩系统爆破裂岩的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：在待爆破岩体（6）上开设爆破钻孔（7），在爆破钻孔（7）中放入液态CO₂相变管，在爆破钻孔（7）与液态CO₂相变管之间填充充填物（8），再装设微波加热系统；

S2：向液态CO₂相变管中加入液态CO₂，调整微波发射角度和微波发射功率以调整微波密度以及增益轴线（S1）上增益点密度，再开启微波加热系统实现液态CO₂的瞬间气化产生高压气体，高压气体通过泄能头（3）释放压裂岩石，即实现爆破裂岩。