CN112212748B - 基于微波致裂岩石的井巷施工方法及其装置 - Google Patents
基于微波致裂岩石的井巷施工方法及其装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112212748B CN112212748B CN202011131605.6A CN202011131605A CN112212748B CN 112212748 B CN112212748 B CN 112212748B CN 202011131605 A CN202011131605 A CN 202011131605A CN 112212748 B CN112212748 B CN 112212748B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- microwave
- rock
- microwave irradiation
- hole
- construction
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000011435 rock Substances 0.000 title claims abstract description 155
- 238000010276 construction Methods 0.000 title claims abstract description 99
- 238000005422 blasting Methods 0.000 claims description 55
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 19
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims description 11
- 238000004880 explosion Methods 0.000 claims description 8
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 8
- 238000012216 screening Methods 0.000 claims description 5
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 13
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 description 7
- 230000005641 tunneling Effects 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PAWQVTBBRAZDMG-UHFFFAOYSA-N 2-(3-bromo-2-fluorophenyl)acetic acid Chemical compound OC(=O)CC1=CC=CC(Br)=C1F PAWQVTBBRAZDMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 230000009528 severe injury Effects 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000004227 thermal cracking Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F42—AMMUNITION; BLASTING
- F42D—BLASTING
- F42D1/00—Blasting methods or apparatus, e.g. loading or tamping
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D9/00—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D9/00—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
- E21D9/006—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries by making use of blasting methods
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F42—AMMUNITION; BLASTING
- F42D—BLASTING
- F42D3/00—Particular applications of blasting techniques
- F42D3/04—Particular applications of blasting techniques for rock blasting
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Geology (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Drilling And Exploitation, And Mining Machines And Methods (AREA)
Abstract
本发明提供一种基于微波致裂岩石的井巷施工方法及其装置，属于井巷施工技术领域，本发明通过在爆破前对岩体进行微波照射，通过伸缩模块和旋转模块调整微波输出端的转动角度和伸出长度实现微波照射范围的调整，从而达到提高爆破效率的技术效果。
Description
技术领域
本发明涉及井巷施工技术领域，具体说，涉及一种基于微波致裂岩石的井巷施工方法及其装置。
背景技术
在围岩结构完整、岩石普氏系数高的矿山区域需要进行井巷工程施工，而现有的井巷工程施工方法比如凿爆法和机械破碎法，不仅方法的实施受岩石可爆性和围岩夹置性的限制，而且经常发生爆破后断面超挖或断面欠挖的状况，制约了井巷工程施工的整体效率。
因此，亟需一种安全可靠，施工效率高的井巷施工方法。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种基于微波致裂岩石的井巷施工方法及其装置，对岩体结构完整、可爆性差的地下金属矿山通过先采用微波致裂后进行爆破的方式进行井巷工程施工，进而提升井巷工程施工效率。
为了实现上述目的，本发明提供一种基于微波致裂岩石的井巷施工方法，方法包括：
S110、对井巷岩体进行爆破漏斗综合分级评价，筛选岩石爆破性指数大于爆破阈值的井巷岩体，进行微波致裂岩石的施工；
S120、通过二维颗粒流程序获取井巷岩体的微波照射的施工参数，其中微波照射的施工参数包括微波照射功率、微波照射时间和微波照射范围；
S130、按照施工参数在井巷岩体上依次设置掏槽孔、辅助孔和控制孔；
S140、通过微波照射装置的微波输出端将微波输入所述掏槽孔、控制孔和辅助孔的内部进行微波照射；
S150、对照射后的掏槽孔、辅助孔和控制孔进行装药、起爆，完成井巷施工。
进一步的，优选的方法为，爆破阈值为岩石爆破性指数N＝68。
进一步的，优选的方法为，爆破阈值为岩石爆破性指数N通过公式获取，公式如下：
其中，V(m3)为岩石爆破漏斗体积；K1(％)为大块率；K2(％)为平均合格率；K3(％)为小块率；ρC(kP·s/m)为岩体波阻抗；e为自然对数之底。
进一步的，优选的方法为，掏槽孔和辅助孔为倾斜深孔，控制孔为垂直深孔。
进一步的，优选的方法为，通过调整微波照射装置的微波输出端的转动角度和伸出长度调整微波照射范围。
进一步的，优选的方法为，掏槽孔的微波照射角度为360°，辅助孔的微波照射角度为180°～360°，控制孔的微波照射角度为小于180°。
本发明还保护一种基于微波致裂岩石的井巷施工装置，包括井巷岩石评价单元、施工参数获取单元、施工孔设置单元、微波致裂单元以及爆破施工单元；
井巷岩石评价单元，用于对井巷岩体进行爆破漏斗综合分级评价，筛选岩石爆破性指数大于爆破阈值的井巷岩体，进行微波致裂岩石的施工；
施工参数获取单元，用于通过二维颗粒流程序获取井巷岩体的微波照射的施工参数，其中微波照射的施工参数包括微波照射功率、微波照射时间和微波照射范围；
施工孔设置单元，用于按照施工参数在井巷岩体上依次设置掏槽孔、辅助孔和控制孔；
微波致裂单元，用于通过微波照射装置的微波输出端将微波输入所述掏槽孔、控制孔和辅助孔的内部进行微波照射；
爆破施工单元，用于对微波照射后的掏槽孔、辅助孔和控制孔进行装药、起爆，完成井巷施工。
进一步的，优选的，微波照射装置包括微波产生模块、连接在微波产生模块的微波输出端的旋转模块和伸缩模块以及控制系统；
微波产生模块，用于根据实际需要产生设定微波照射时间和设定微波照射功率的微波；
旋转模块，用于通过调整微波输出端的转动角度，实现微波照射范围的调整；
伸缩模块，用于通过调整微波输出端的伸出长度，实现微波照射范围的调整；
控制系统，用于控制微波产生模块、旋转模块和伸缩模块。
如上所述，本发明的一种基于微波致裂岩石的井巷施工方法及其装置，通过在爆破前对岩体进行微波照射，达到提高爆破效率的技术效果；有益效果如下：
1)微波照射装置的体积小，易于安装和移动，适用于多种井巷断面的凿爆作业施工；
2)微波照射装置的输出端与井巷岩体上设置的槽孔对应设置，通过控制施工参数进行井巷掘进面的微波照射致裂，使得掘进面岩石损伤破坏，从而降低岩石的普氏系数，尤其适用于可爆性差的岩体，进而达到了提高井巷施工效率的技术效果；
3)、在岩体断面上根据施工参数设置掏槽孔、控制孔和辅助孔，然后对各个槽孔进行精准微波照射，以保证岩体断面尺寸符合设计要求，且通过微波照射造成固定方向的岩体损伤产生裂隙，形成控制爆破面，提高井巷断面的爆破精度；
4)、通过伸缩模块和旋转模块调整微波输出端的转动角度和伸出长度实现微波照射范围的调整，进一步提升了井巷断面的爆破精准度。
为了实现上述以及相关目的，本发明的一个或多个方面包括后面将详细说明并在权利要求中特别指出的特征。下面的说明以及附图详细说明了本发明的某些示例性方面。然而，这些方面指示的仅仅是可使用本发明的原理的各种方式中的一些方式。此外，本发明旨在包括所有这些方面以及它们的等同物。
附图说明
通过参考以下结合附图的说明及权利要求书的内容，并且随着对本发明的更全面理解，本发明的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：
图1是根据本发明实施例基于微波致裂岩石的井巷施工方法的逻辑示意图；
图2是根据本发明实施例基于微波致裂岩石的井巷施工方法的场景示意图；
图3是根据本发明实施例的微波照射装置的结构示意图；
图4是根据本发明实施例基于微波致裂岩石的井巷施工装置的结构示意图。
其中，
1、岩体断面；11、掏槽孔；12、辅助孔；13、控制孔；2、微波照射装置；21、微波输出端；22、伸缩模块；23、旋转模块；24、控制系统。
具体实施方式
在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。在其它例子中，为了便于描述一个或多个实施例，公知的结构和设备以方框图的形式示出。
在微波电磁场的作用下，电介质分子发生极化并重新排列，克服原有的分子间作用力而摩擦生热，促使岩石温度升高、损伤劣化。而微波照射岩石具有即时性、选择性、强穿透力、能量利用效率高、操作性好的特点，进而可以定时、定向对部分岩石进行照射，造成一定范围的岩石损伤破坏。
本发明的一种基于微波致裂岩石的井巷施工方法及其装置，通过在爆破前对井巷断面岩体进行微波照射，通过伸缩模块和旋转模块调整微波输出端的转动角度和伸出长度实现微波照射范围的调整，从而达到提高爆破效率的技术效果。
下面将参照附图对本发明的各个实施例进行详细描述。
图1对基于微波致裂岩石的井巷施工方法的原理进行了整体描述。具体地说，图1为本发明的一个实施例的基于微波致裂岩石的井巷施工方法的逻辑示意图；如图1所示，
基于微波致裂岩石的井巷施工方法包括：步骤S110-S150。
具体地，S110、对井巷岩体进行爆破漏斗综合分级评价，筛选岩石爆破性指数大于爆破阈值的井巷岩体，进行微波致裂岩石的施工。
具体地说，如果利用进行爆破漏斗综合分级对井巷岩体进行可爆性评价，则爆破阈值为岩石爆破性指数N＝68，也就是说，爆破漏斗综合分级的爆破性指数N在68-81之上的，属于爆破性程度在难爆以上的。
爆破阈值为岩石爆破性指数N通过公式获取，公式如下：
其中，V(m3)为岩石爆破漏斗体积；K1(％)为大块率；K2(％)为平均合格率；K3(％)为小块率；ρC(kP·s/m)为岩体波阻抗；e为自然对数之底。
需要说明的是，在具体实施过程中，对井巷岩体的可爆性评价也可以通过普氏分级的方式实现，普氏分级指标为岩石静载抗压强度的十分之一，选择岩石爆破性为难爆以上(7-8级以上)的岩体进行微波致裂施工。
针对金属矿地下开采过程中的，岩石坚硬稳固，可爆性差的井巷工程区域，存在的单次爆破距离降低，且易产生大块、欠挖等问题，在爆破作业之前，采用微波照射爆破区域岩体，促使岩石颗粒损伤劣化，产生一系列的微裂纹、裂隙，从而降低岩石的坚固程度，提高可爆性；然后在进行装药爆破作业，可以提高一次爆破距离、减少岩石大块率，进而提升凿岩爆破效率。
S120、通过二维颗粒流程序获取井巷岩体的微波照射的施工参数，其中微波照射的施工参数包括微波照射功率、微波照射时间和微波照射范围。
微波照射岩石的穿透能力可以按照下式计算：
式中：D为微波入射深度，cm；ε为介质的相对介电常数；α为介质损耗因子。
根据上式可知，不同介质的微波穿透能力是不同的，应根据岩性选择合适的微波照射功率，以满足矿山井巷工程的施工需要。
对待微波致裂施工的井巷岩体通过二维颗粒流程序(PFC)获取井巷岩体的微波照射的施工参数。利用PFC软件进行数值模拟技术分析，确定该井巷岩体的微波照射施工参数的最优解。而在具体的实施过程中，微波照射的施工参数也可以通过室内实验方式获取，即对岩石试样进行不同时间、不同功率的微波照射试验，从而获得岩石微波照射损伤变化曲线，通过岩石微波照射损伤变化曲线获得微波照射施工参数。
S130、按照施工参数在井巷岩体上依次设置掏槽孔、辅助孔和控制孔。
图2对基于微波致裂岩石的井巷施工方法的场景进行了展示；具体的，图2为本发明一个实施例的基于微波致裂岩石的井巷施工方法的场景示意图；如图2所示，
其中，在井巷岩体的岩体断面1上开设掏槽孔11、辅助孔12和控制孔13。进一步的掏槽孔11、辅助孔12和控制孔13均可以通过微波照射装置2的微波输出端伸入其内部进行微波照射。
在井巷工程掘进过程中，在掘进工作面中央布置几个钻孔并先起爆形成空腔，这种钻孔被称为掏槽孔11；在掘进断面的周边轮廓上布置控制孔13，保证掘进断面的形状；在掏槽孔11与控制孔13之间均匀布置辅助孔12，进一步扩大爆破体积。在实施过程中，掘进断面不同种类钻孔的布置方式、直径与长度由具体工程实际决定。孔排距为较重要的爆破参数，与区域的岩石性质，地质情况，台阶高度，钻孔倾角，所用炸药距等参数相关。实际钻孔安排要合理避开作业面岩石破碎区域，节理发育岩石集中区域，岩性过渡变化显著区域。
在一个具体的实施例中，为了有效保证微波致裂效果，掏槽孔11和辅助孔12为倾斜深孔，控制孔13为垂直深孔。
对于井巷断面上不同类型的钻孔需要采用不同的微波照射参数。其中掏槽孔11采用大功率、全范围、长时间的微波照射，保证掏槽区域的岩体损伤剧烈，大幅度降低岩体的坚固程度，而进一步提高岩石的可爆性；而对于掏槽孔11周边的辅助孔12，微波照射参数适当小于掏槽孔11，保证钻孔周边岩体达到可爆性指标；对于控制孔13，微波则需要向断面轮廓内部照射，保证井巷断面内部的岩体整体损伤劣化，断面轮廓外部岩体保持原状，从而达到精准控制爆破的目的。具体地说，掏槽孔的微波照射角度为360°，辅助孔的微波照射角度为180°～360°，控制孔的微波照射角度为小于180°。
总之，本发明的一种基于微波致裂岩石的井巷施工方法，在岩体断面上根据施工参数设置掏槽孔、控制孔和辅助孔，然后对各个槽孔进行精准微波照射，以保证岩体断面尺寸符合设计要求，且通过微波照射造成固定方向的岩体损伤产生裂隙，形成控制爆破面，提高井巷断面的爆破精度的技术效果。
S140、通过微波照射装置的微波输出端将微波输入所述掏槽孔、控制孔和辅助孔的内部进行微波照射。
S150、对照射后的掏槽孔、辅助孔和控制孔进行装药、起爆，完成井巷施工。
图3对基于微波致裂岩石的井巷施工装置的结构进行了展示；具体的，图3为本发明一个实施例的微波照射装置的结构示意图；如图3所示，
微波照射装置2包括微波输出端21和控制系统24，而微波输出端21通过伸缩模块22和旋转模块23与微波产生模块相连接。
其中，微波照射装置包括微波产生模块、连接在微波产生模块的微波输出端的旋转模块23和伸缩模块22以及控制系统；
微波产生模块，用于根据实际需要产生设定微波照射时间和设定微波照射功率的微波；
旋转模块23，用于通过调整微波输出端的转动角度，实现微波照射范围的调整；
伸缩模块22，用于通过调整微波输出端的伸出长度，实现微波照射范围的调整；
控制系统24，用于控制微波产生模块、旋转模块23和伸缩模块22。
通过调整微波照射装置2的微波输出端21的转动角度和伸出长度调整微波照射范围。微波输出是线性的，如果想扩大微波照射范围，需要通过旋转模块调整微波输出端的转动角度去实现。
具体地说，其中微波产生模块发射高频率、短脉冲、高功率的微波，直接照射钻孔四周岩石；通过伸缩模块23调整微波波源进入钻孔的深度，通过旋转模块23使微波均匀照射到钻孔四周。微波产生模块可以包括磁控管、波导管和微波天线，波导管的一端与磁控管连接，波导管的另一端与微波天线连接，微波天线安装在微波输出端21，用于输出微波。微波产生模块的微波天线通过支撑杆向外延伸，支撑杆的末端滑动安装有可旋转的伸缩顶杆，而伸缩模块和旋转模块是通过旋转轴和伸缩顶杆实现的。其中，旋转轴的中心轴线和伸缩顶杆的中心线位于同一条直线上。而其他可以实现微波输出端延伸和旋转的结构也可以，对此不作特殊限制。
在一个具体的实施例中，对于井巷断面上不同类型的钻孔需要采用不同的微波照射参数，即控制系统24通过旋转模块23控制微波输出端21旋转不同的角度。其中掏槽孔11采用大功率、全范围、长时间的微波照射，利用伸缩杆与旋转装置进行全断面照射，也就是说掏槽孔的微波照射角度为360°，保证掏槽区域的岩体损伤剧烈，坚固程度大幅度降低，岩石可爆性提高；而掏槽孔周边的辅助孔12，微波照射参数适当小于掏槽孔，利用伸缩杆与旋转装置进行全断面照射，辅助孔的微波照射角度为180°～360°，保证钻孔周边岩体达到可爆性指标。对于控制孔13，微波则需要向断面轮廓内部照射，利用旋转装置调整照射角度小于180度(即控制孔的微波照射角度为小于180°)，保证井巷断面内部的岩体整体损伤劣化，断面轮廓外部岩体保持原状，从而达到精准控制爆破的目的。
进一步的，控制系统24为全自动控制，微波波源的照射参数设置、伸缩长度设置、旋转角度设置全部集成在控制器中。通过控制系统24实现微波照射的时间、功率、微波频率等参数的精准控制，通过精准控制岩石的微波照射时间与区域，从而实现岩石高效的损伤劣化，最终达到提高爆破效率的技术效果。利用控制系统调整伸缩模块从而调整微波输出端在钻孔中的位置，而通过调整旋转模块确定微波输出端的微波照射范围，从而完成单个钻孔周边岩体的损伤破坏。
在具体的实施过程中，通过微波照射器2对岩体进行致裂，并通过温度监测器通过耐高温导线与温度传感器连接，温度传感器对岩体的温度进行检测，并通过耐高温导线将温度数据传输到温度监测器。耐高温导线与温度传感器布置在微波发射器的下方。照射参数为功率2KW，时长为5min。加热完成后，采用室温冷却，喷水冷却或水冲击冷却。对照射后的掏槽孔、辅助孔和控制孔进行装药、起爆，完成井巷施工。其中，照射后的掏槽孔、辅助孔和控制孔进行装药的过程中，二号硝铵炸药单耗为2.4kg/m3。
综上，通过使用微波致裂岩石的井巷工程施工方法，克服了难爆岩体的一次爆破距离短、大块多、爆破效果差的缺点，提高了凿岩爆破效率，是一种安全、高效的方法。微波照射加热可使岩石产生显著的热裂解现象，从而加重岩石损伤程度、降低岩石强度。
图4对基于微波致裂岩石的井巷施工装置的结构进行了展示；具体的，图4为本发明一个实施例的基于微波致裂岩石的井巷施工装置的结构示意图；如图4所示，
本发明还保一种基于微波致裂岩石的井巷施工装置400，包括井巷岩石评价单元410、施工参数获取单元420、施工孔设置单元430、微波致裂单元440以及爆破施工单元450；
井巷岩石评价单元410，用于对井巷岩体进行爆破漏斗综合分级评价，筛选岩石爆破性指数大于爆破阈值的井巷岩体，进行微波致裂岩石的施工；
施工参数获取单元420，用于通过二维颗粒流程序获取井巷岩体的微波照射的施工参数，其中微波照射的施工参数包括微波照射功率、微波照射时间和微波照射范围；
施工孔设置单元430，用于按照施工参数在井巷岩体上依次设置掏槽孔、辅助孔和控制孔；
微波致裂单元440，用于通过微波照射装置的微波输出端将微波输入所述掏槽孔、控制孔和辅助孔的内部进行微波照射；
爆破施工单元450，用于对微波照射后的掏槽孔、辅助孔和控制孔进行装药、起爆，完成井巷施工。
综上所述，本发明涉及一种基于微波致裂岩石的井巷施工方法及其装置，通过安装好微波照射装置，利用微波照射钻孔周边岩石，使其损伤破坏岩石，提高岩石可爆性，具有安全、高效的技术效果。
但是，本领域技术人员应当理解，对于上述本发明所提供的地下矿基于微波致裂岩石的井巷施工方法，还可以在不脱离本发明内容的基础上做出各种改进。因此，本发明的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。
Claims (7)
1.一种基于微波致裂岩石的井巷施工方法，其特征在于，方法包括：
S110、对井巷岩体进行爆破漏斗综合分级评价，筛选岩石爆破性指数大于爆破阈值的井巷岩体，进行微波致裂岩石的施工；
S120、通过二维颗粒流程序获取所述井巷岩体的微波照射的施工参数，其中微波照射的施工参数包括微波照射功率、微波照射时间和微波照射范围；
S130、按照施工参数在井巷岩体上依次设置掏槽孔、辅助孔和控制孔；掏槽孔的微波照射角度为360°，辅助孔的微波照射角度为180°～360°，控制孔的微波照射角度为小于180°；
S140、通过微波照射装置的微波输出端将微波输入所述掏槽孔、控制孔和辅助孔的内部进行微波照射；
S150、对照射后的掏槽孔、辅助孔和控制孔进行装药、起爆，完成井巷施工。
2.根据权利要求1所述的基于微波致裂岩石的井巷施工方法，其特征在于，
所述爆破阈值为岩石爆破性指数N＝68。
3.根据权利要求2所述的基于微波致裂岩石的井巷施工方法，其特征在于，所述爆破阈值为岩石爆破性指数N通过公式获取，公式如下：
其中，V(m3)为岩石爆破漏斗体积；K1(％)为大块率；K2(％)为平均合格率；K3(％)为小块率；ρC(kP·s/m)为岩体波阻抗；e为自然对数之底。
4.根据权利要求2所述的基于微波致裂岩石的井巷施工方法，其特征在于，
所述掏槽孔和辅助孔为倾斜深孔，所述控制孔为垂直深孔。
5.根据权利要求1所述的基于微波致裂岩石的井巷施工方法，其特征在于，
通过调整所述微波照射装置的微波输出端的转动角度和伸出长度调整所述微波照射范围。
6.一种基于微波致裂岩石的井巷施工装置，其特征在于，包括井巷岩石评价单元、施工参数获取单元、施工孔设置单元、微波致裂单元以及爆破施工单元；
所述井巷岩石评价单元，用于对井巷岩体进行爆破漏斗综合分级评价，筛选岩石爆破性指数大于爆破阈值的井巷岩体，进行微波致裂岩石的施工；
施工参数获取单元，用于通过二维颗粒流程序获取所述井巷岩体的微波照射的施工参数，其中微波照射的施工参数包括微波照射功率、微波照射时间和微波照射范围；
施工孔设置单元，用于按照施工参数在井巷岩体上依次设置掏槽孔、辅助孔和控制孔；
微波致裂单元，用于通过微波照射装置的微波输出端将微波输入所述掏槽孔、控制孔和辅助孔的内部进行微波照射；掏槽孔的微波照射角度为360°，辅助孔的微波照射角度为180°～360°，控制孔的微波照射角度为小于180°；
爆破施工单元，用于对微波照射后的掏槽孔、辅助孔和控制孔进行装药、起爆，完成井巷施工。
7.根据权利要求6所述的基于微波致裂岩石的井巷施工装置，其特征在于，
所述微波照射装置包括微波产生模块、连接在所述微波产生模块的微波输出端的旋转模块和伸缩模块以及控制系统；
所述微波产生模块，用于根据实际需要产生设定微波照射时间和设定微波照射功率的微波；
所述旋转模块，用于通过调整所述微波输出端的转动角度，实现微波照射范围的调整；
所述伸缩模块，用于通过调整所述微波输出端的伸出长度，实现微波照射范围的调整；
所述控制系统，用于控制所述微波产生模块、所述旋转模块和所述伸缩模块。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011131605.6A CN112212748B (zh) | 2020-10-21 | 2020-10-21 | 基于微波致裂岩石的井巷施工方法及其装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011131605.6A CN112212748B (zh) | 2020-10-21 | 2020-10-21 | 基于微波致裂岩石的井巷施工方法及其装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112212748A CN112212748A (zh) | 2021-01-12 |
| CN112212748B true CN112212748B (zh) | 2023-11-24 |
Family
ID=74056265
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202011131605.6A Active CN112212748B (zh) | 2020-10-21 | 2020-10-21 | 基于微波致裂岩石的井巷施工方法及其装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112212748B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116378659A (zh) * | 2023-03-28 | 2023-07-04 | 长春工程学院 | 一种微波加热协同水冷致裂诱导崩落采矿方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06299778A (ja) * | 1993-04-16 | 1994-10-25 | Fujita Corp | 物体の破砕方法およびその装置 |
| CN105507812A (zh) * | 2015-12-29 | 2016-04-20 | 中国矿业大学 | 一种微波辐射孔内汽化水力冲孔方法 |
| CN106761796A (zh) * | 2016-11-22 | 2017-05-31 | 东北大学 | 一种用于岩爆防治的tbm上微波应力释放装置及应用 |
| CN107013212A (zh) * | 2017-06-12 | 2017-08-04 | 中国矿业大学 | 一种超声波激励放顶(煤)装置及方法 |
| CN110145310A (zh) * | 2019-06-28 | 2019-08-20 | 中南大学 | 一种利用微波照射破岩技术的地下矿山采矿方法 |
| CN110671982A (zh) * | 2019-10-11 | 2020-01-10 | 中南大学 | 爆破孔孔底冰柱的融冰方法及融冰装置 |
| CN110805442A (zh) * | 2019-11-14 | 2020-02-18 | 中国矿业大学 | 一种可控源微波辐射弱化煤层坚硬顶板的装置及方法 |
-
2020
- 2020-10-21 CN CN202011131605.6A patent/CN112212748B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06299778A (ja) * | 1993-04-16 | 1994-10-25 | Fujita Corp | 物体の破砕方法およびその装置 |
| CN105507812A (zh) * | 2015-12-29 | 2016-04-20 | 中国矿业大学 | 一种微波辐射孔内汽化水力冲孔方法 |
| CN106761796A (zh) * | 2016-11-22 | 2017-05-31 | 东北大学 | 一种用于岩爆防治的tbm上微波应力释放装置及应用 |
| CN107013212A (zh) * | 2017-06-12 | 2017-08-04 | 中国矿业大学 | 一种超声波激励放顶(煤)装置及方法 |
| CN110145310A (zh) * | 2019-06-28 | 2019-08-20 | 中南大学 | 一种利用微波照射破岩技术的地下矿山采矿方法 |
| CN110671982A (zh) * | 2019-10-11 | 2020-01-10 | 中南大学 | 爆破孔孔底冰柱的融冰方法及融冰装置 |
| CN110805442A (zh) * | 2019-11-14 | 2020-02-18 | 中国矿业大学 | 一种可控源微波辐射弱化煤层坚硬顶板的装置及方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 基于爆破漏斗试验的中深孔凿岩爆破参数研究;张立新;采矿技术;第18卷(第3期);第78-81页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN112212748A (zh) | 2021-01-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10407995B2 (en) | Repetitive pulsed electric discharge drills including downhole formation evaluation | |
| US10060195B2 (en) | Repetitive pulsed electric discharge apparatuses and methods of use | |
| KR102655820B1 (ko) | 발파공의 자동 적재를 위한 시스템 및 그와 관련된 방법 | |
| CN110805442B (zh) | 一种可控源微波辐射弱化煤层坚硬顶板的装置及方法 | |
| EP2245422B1 (en) | An improved method for the development and quality control of flow-optimized shaped charges | |
| CN112212748B (zh) | 基于微波致裂岩石的井巷施工方法及其装置 | |
| CA3142102A1 (en) | Repetitive pulsed electric discharge apparatus for downhole formation evaluation | |
| CN110145310B (zh) | 一种利用微波照射破岩技术的地下矿山采矿方法 | |
| CN107130966B (zh) | 隧洞爆破开挖损伤预测方法及爆破方案优化调控方法 | |
| KR101555618B1 (ko) | 터널굴착시 진동저감과 굴진장증대를 위한 굴착방법 | |
| CN113356876B (zh) | 一种破岩用刀盘和一种隧道掘进机及其使用方法 | |
| Tian et al. | Laboratory experiments on blockage removing and stimulation of CBM reservoirs by composite pulsating hydraulic fracturing of radial horizontal wells | |
| Mishra et al. | Controlled blasting in a limestone mine using electronic detonators: A case study | |
| Shi et al. | Application of Hilbert-Huang transform based delay time identification in optimization of short millisecond blasting | |
| CN117738665B (zh) | 一种辅助开采矿岩的分级加载微波聚焦辐射装置和方法 | |
| CN213714112U (zh) | 基于微波致裂岩石的井巷施工装置 | |
| CN114352355B (zh) | 深部矿井冲击地压控制方法 | |
| Lin et al. | Field test of high-power microwave-assisted mechanical excavation for deep hard iron ore | |
| CN116427891A (zh) | 定向射孔与水力压裂开采深层页岩气的一体化装置及方法 | |
| CN113863847B (zh) | 一种恒定速度钻进装置及评判地层的方法 | |
| CN115290752A (zh) | 微波参数主动调节旋转致裂深部硬岩装置及其使用方法 | |
| CN110107306A (zh) | 一种盾构施工中孤石的热破岩处置方法 | |
| Zhang et al. | A study of millisecond blasting on high bench at barun iron ore operation | |
| Lin et al. | Optimization of Microwave Presplitting Iron Ore to Improve Mechanical Mining Efficiency | |
| Feng et al. | Development of high-power microwave mechanical integrated continuous mining device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |