CN112302653A - 一种能提高微波辅助加热效果的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及微波辅助破岩领域，具体涉及一种提高微波辅助加热效果的方法。本发明通过在微波加热过程中施加作用力，提前了孔隙的开启、扩大和连接的时间，减少加热时间，同时加大了岩石内部热场的不均匀性，最终提高了微波加热岩石的效果。本发明的方法操作简单，为快速破岩提供了新思路。
Description
技术领域
本发明涉及微波辅助破岩领域，具体涉及一种提高微波辅助加热效果的方法。
背景技术
人们通常采用凿岩、爆破的钻爆法对硬岩矿山进行开采。在回采过程中，矿体的可钻性和可爆性将对爆破效果产生重要的影响，尤其是当遇到岩体较为坚硬时，可钻性较差，钻孔速度慢、钻头磨损严重，破岩成本高，严重影响了矿体的开采工作，难以达到安全高效开采的要求。
目前已有将微波加热技术和采矿技术相结合的研究，水在微波电磁场的作用下会被加热，产生温升高压蒸汽。气体产物在微波辅助加热作用下的喷射力对孔隙的开启、扩大和连接有很大的促进作用。此外，微波选择性加热引起热应力扩大了裂缝并产生了新的裂缝，为流体提供了渗流空间。微波加热的效果与加热时间有关，一般随着加热时间的延长，将会破坏岩石内部热场的不均匀性，减小微波加热破坏的效果。另外，只有当气压大到一定程度才会开启或连接孔隙，打开固体介质中的裂缝，如何提高加热速度和加热效果暂无相应的解决方案。
因此，亟需一种能提高微波辅助加热效果的方法，提高硬岩矿山开采的效率。
发明内容
本发明为了解决上述问题，提供了一种提高微波辅助加热效果的方法，与常规微波加热相比叫而言，加热过程中分时段施加作用力，其提前完成了孔隙的开启、扩大和连接，并且在施加力的作用下增强了微波加热效果：孔隙开启、扩大和连接。具体技术方案如下：
一种提高微波辅助加热效果的方法，包括如下步骤：
(1)微波加热岩块至其中孔隙水成为气态水，向岩块施加作用力；
(2)当岩块中孔隙开启，扩大或连接时，停止施力；
(3)继续微波加热，所述气态水打开新的孔隙，其在缝隙中扩散后，继续向岩块施加作用力。
进一步的，所述微波频率范围为300MHz-3000GHz。
进一步的，所述步骤(1)中微波加热的温度为100℃-150℃。
进一步的，所述作用力可施加于岩块表面任何位置。
进一步的，所述作用力为垂直压力。
进一步的，步骤(2)中所述作用力施力时间为6秒以上。
进一步的，所述步骤(3)中微波加热的温度为100℃-150℃。
进一步的，步骤(3)中所述作用力施力时间为6秒以上。
进一步的，所述步骤(3)可重复至气态水蒸发完后停止。
进一步的，所述作用力可局部施加于岩块表面，也可均匀施加于岩块全表面。
本发明的有益之处在于：(1)在加热过程中施加作用力，是孔隙的开启、扩大和连接时间提前。(2)减少加热时间，热场的不均匀性更突出，有利于提高微波加热的效果，同时也降低了能耗。
附图说明
图1为一般岩块的微波辅助加热示意图。
图2为本发明的岩块加热后初次施力时的内部示意图。
图3为本发明的岩块初次施力后孔隙开启和连接时的示意图。
图4为本发明的岩块再次加热施力后的内部示意图。
图5为本发明的岩块内孔隙水全部变为气态水时的示意图。
图中，1-固体介质，2-孔隙，3-孔隙水，4-气态水，5-垫片。
具体实施方式
下面通过实施例和附图，对本发明进行进一步详细说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的结构思路、使用范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
实施例一种能提高微波辅助加热效果的方法
图1为一般的微波辅助加热示意图，在加热过程中水由液态变成气态，体积增大，在有限空间中空隙压力将增大。当气压大到一定程度将会将造成孔隙的开启、扩大和连接和固体介质中裂缝的打开。本发明与常规微波加热相比叫而言，施加作用力提前完成了孔隙的开启、扩大和连接，并且在施加力的作用下增强了微波加热效果(孔隙开启、扩大和连接)，具体步骤如下：
1、在微波开始加热时不施加作用力，其中，所用到的微波频率范围为300MHz-3000GHz。在孔隙水被加热并从液态变成气态时，常压下，水的汽化温度为100℃，根据压力的不同，汽化温度有所不同，施加作用力，如图2所示。作用力将对岩块进行压密，空隙体积变小、开裂分闭合，施加的作用力可以垂直于岩块表面，亦可施以岩块表面有一定角度的力，例如35°和45°，并且可施于岩块表面任何位置，施力时间保持6秒及以上。岩石中的部分孔隙在气压作用和力对岩块的压力作用下开启、扩大和连接，这时需停止施加作用力，如图3所示。
2、在微波作用下气态水继续在新打开孔隙、裂缝中扩散。隔一段时间后，继续施加作用力，作用力将再次对岩块进行压密，空隙体积变小、开裂分闭合。岩石中的部分孔隙在气压作用和力对岩块的压密作用下开启、扩大和连接，施力时间至少保持6秒及以上，这时需停止施加作用力，如图4所示。
3、重复步骤2，等到水完全蒸发后可停止，如图5所示。
在微波加热过程中水从液态变成气态，随着加热的进行，孔隙压力变大，当达到固体强度时，固体破坏——孔隙开启、连接。而常规的微波加热在没有施加力的作用下，孔隙开启、扩大和连接会推迟，作用效果会减弱。微波加热的效果与加热时间有关，一般的随着加热时间的延长，将会破坏岩石内部热场的不均匀性，减小微波加热破坏的效果。在加热过程中施加作用力，是孔隙的开启、扩大和连接时间提前，减少加热时间，热场的不均匀性更突出，有利于提高微波加热的效果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种提高微波辅助加热效果的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)微波加热岩块至其中孔隙水成为气态水，向岩块施加作用力；
(2)当岩块中孔隙开启，扩大或连接时，停止施力；
(3)继续微波加热，所述气态水打开新的孔隙，其在缝隙中扩散后，继续向岩块施加作用力。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述微波频率范围为300MHz-3000GHz。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中微波加热的温度为100℃-150℃。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述作用力可施加于岩块表面任何位置。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述作用力为垂直压力。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述作用力施力时间为6秒以上。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中微波加热的温度为100℃-150℃。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中所述作用力施力时间为6秒以上。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)可重复至气态水蒸发完后停止。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述作用力可局部施加于岩块表面，也可均匀施加于岩块全表面。
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Citations (5)
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|---|---|---|---|---|
| CN102261238A (zh) * | 2011-08-12 | 2011-11-30 | 中国石油天然气股份有限公司 | 微波加热地下油页岩开采油气的方法及其模拟实验系统 |
| CN106368688A (zh) * | 2015-07-21 | 2017-02-01 | 中国石油化工股份有限公司 | 研究岩石受热破裂条件和裂缝分布的实验方法 |
| CN106812512A (zh) * | 2017-03-02 | 2017-06-09 | 新疆大学 | 低渗透含水煤储层微波汽爆增透降吸方法 |
| CN108152145A (zh) * | 2017-11-29 | 2018-06-12 | 中国石油天然气股份有限公司 | 模拟烃源岩高温热解过程中裂缝发育的实验装置和方法 |
| CN110205911A (zh) * | 2019-06-17 | 2019-09-06 | 中国矿业大学 | 一种混凝土路面用微波热解静力爆破拆除方法 |
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102261238A (zh) * | 2011-08-12 | 2011-11-30 | 中国石油天然气股份有限公司 | 微波加热地下油页岩开采油气的方法及其模拟实验系统 |
| CN106368688A (zh) * | 2015-07-21 | 2017-02-01 | 中国石油化工股份有限公司 | 研究岩石受热破裂条件和裂缝分布的实验方法 |
| CN106812512A (zh) * | 2017-03-02 | 2017-06-09 | 新疆大学 | 低渗透含水煤储层微波汽爆增透降吸方法 |
| CN108152145A (zh) * | 2017-11-29 | 2018-06-12 | 中国石油天然气股份有限公司 | 模拟烃源岩高温热解过程中裂缝发育的实验装置和方法 |
| CN110205911A (zh) * | 2019-06-17 | 2019-09-06 | 中国矿业大学 | 一种混凝土路面用微波热解静力爆破拆除方法 |
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