[发明专利]微波增益型CO2

说明书

本发明公开了一种微波增益型CO₂相变聚能爆破裂岩系统，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、定压剪切片组件与泄能头，所述泄能头设于所述储液管下方，所述定压剪切片组件设于储液管与泄能头之间，所述加热系统为用于向储液管中发射微波以加热储液管内液态CO₂的微波加热系统。本发明还提供一种利用上述的微波增益型CO₂相变聚能爆破裂岩系统爆破裂岩的方法。本发明以微波代替传统的电加热方式，具有爆破强度高、破岩效果好等优点。

技术领域

本发明属于破岩技术领域，尤其涉及一种CO₂相变聚能爆破裂岩系统及爆破裂岩的方法。

背景技术

现有的CO₂爆破是指微电流通过高导热棒时，产生高温击穿安全膜，瞬间将液态二氧化碳气化，急剧膨胀产生高压冲击波致泄压阀自动打开，利用液态二氧化碳吸热气化时体积急剧膨胀产生高压致使岩体开裂。在此过程中不产生火花或者有毒有害气体，且噪音相对于炸药爆破低。由于该方法具有环保、安全性高、噪音小、审批快、能够有效代替炸药爆破等优点被广泛的应用于高瓦斯或煤与瓦斯突出煤层开采与地铁基坑开挖。

但上述方法的爆破效能较传统爆破效能弱，抑制了CO₂爆破方法的推广。究其原因在于在CO₂爆破过程中由于局部加热气化，气化的CO₂量逐渐增加，爆声气体释放的量与速度均有一定程度的限制。此外，泄能口的爆声气体由于无法实现聚能而使得泄能头附近的岩石近似均匀破坏，不仅爆破威力低，且由于爆破自由面较少而导致爆破效果差。另外，在破岩过程中，由于定压剪切片的破坏为完全破坏，在此情况下，气体的释放与爆破过程近似稳态，这在一定程度上弱化了破岩效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种爆破强度高、破岩效果好的微波增益型CO₂相变聚能爆破裂岩系统及爆破裂岩的方法。为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种微波增益型CO₂相变聚能爆破裂岩系统，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、定压剪切片组件与泄能头，所述泄能头设于所述储液管下方，所述定压剪切片组件设于储液管与泄能头之间，所述加热系统为用于向储液管中发射微波以加热储液管内液态CO₂的微波加热系统。

本发明利用微波加热系统加热液态CO₂，通过微波的透反射原理实现液态CO₂相变管内液态CO₂整体快速加热气化产生高压气体，实现高强度破岩。高压气体通过泄能头集中释放，实现破岩。上述液态CO₂直接注进储液管，定压剪切片组件具有密封的作用。

上述微波增益型CO₂相变聚能爆破裂岩系统中，优选的，所述微波加热系统包括微波源、多个微波发射器储仓与多个微波发射器，所述微波发射器储仓设于所述储液管的上端，所述微波发射器角度可调节的设于微波发射器储仓中，所述微波源与所述微波发射器连接。

上述微波增益型CO₂相变聚能爆破裂岩系统中，优选的，所述微波源包括波导管、磁控管与电源，所述波导管上设有多个波导连接头，所述微波发射器与波导连接头通过导线连接。