SU724731A1

SU724731A1 - Method of breaking rock with electromagnetic waves

Info

Publication number: SU724731A1
Application number: SU772531267A
Authority: SU
Inventors: Александр Николаевич Москалев; Олег Владимирович Явтушенко; Владимир Иванович Лойк; Владимир Константинович Коробской; Анатолий Пантелеймонович Образцов; Леонид Михайлович Блинов
Original assignee: Институт Геотехнической Механики Ан Украинской Сср
Priority date: 1977-10-17
Filing date: 1977-10-17
Publication date: 1980-03-30

Description

... .. , :;, 1 .. .: Изобретение относитс к спбсобураэрушени горных пород электромагнитньгми волнами сверхвысокой частоты различной энергетической плотности и .может быть использовано, в частности, при добыче полезных ископаемых., Известен способ разрушени гюрных пород облучением их электромагнитными волнами СВЧ-диапазона, который основан на том, что электромагнитные волнь, генерируемые несколькими источниками ма пой мощности (240 Вт) направл ют вглубь породы, где волны от всех ксточников встречаютс и производ т внутренний нагрев горной породы, в результате чего под воздействием теплового расшире ни она разрушаетс (l Однако при осуществлении этого способа электромагнитные волны от каждого генератора, встретившись в глубине породьт , продолжают распростран тьс в прежних направлени х, при этом только незначительна часть электромагнитной энергии превращаетс в тепловую в области разрушаемой породы. Основна часть электромагнитной энергии каждого источника УХОДИТ за пределы нагреваемого объема породы и рассеиваетс в массиве , не соверша полезной работы. Таким образом энергоемкость извастнотх способа оказываетс весьма значительной , а его экономичность - весьма низкой . Наиболее близким техническим решением к изобретению вл етс способ разрушени горных пород электромагнитными волнами сверхвысокой частоты различной энергетической плотности, согласно которому породу сначала облзгчают волнами меньшей энергетической плотности до .образовани в глубине ее теплового следа, а затем волнами , большей энергетической плотности до вознйкровени термических разрушаю1цих очагов в зоне теплового следа При таком способе разрушени удает с снизить его энергоемкость благодар тому, что породу сначала облучают... ..,:;, 1...: The invention relates to the elimination of rocks by the electromagnetic waves of ultrahigh frequency of different energy density and can be used, in particular, in the extraction of minerals. The method of destruction of man-made rocks by their electromagnetic irradiation microwave waves, which are based on the fact that electromagnetic waves generated by several power sources (240 W) make deep into the rock, where waves from all sources meet and produce internal heating of the hearth. As a result, under the influence of thermal expansion, it is destroyed (l However, in implementing this method, the electromagnetic waves from each generator, meeting in the depth of the rock, continue to propagate in the former directions, while only a small part of the electromagnetic energy turns into heat areas of rock to be destroyed. The main part of the electromagnetic energy of each source goes to the outside of the heated volume of the rock and is dispersed in the array without doing useful work. Thus, the energy intensity of the method is very significant, and its efficiency is very low. The closest technical solution to the invention is a method of rock destruction by electromagnetic waves of ultrahigh frequency of different energy density, according to which the rock is first blasted with waves of lower energy density until its thermal wake is formed and then with waves of higher energy density before thermal destruction of hearths in the heat trace zone With this method of destruction it reduces the energy intensity due to the fact that the rock is first irradiated are

i-.lvrrr-- ,.„.-. элек ромагнитными волнами одной частоты до образовани в глубине ее эпект ромагнитного пол повышенной напр женности (около 3Q-200 кВ/см, а затем облучают волнами с частотой в один или нгескслько пор дков выше. Однако экономичность процесса разрушенй и в этом случае остаетс еще достаточно низкой. Цель изобретени заключаетс в том, чтобы повысить экономичность процесса разрушени . / Цель достигаетс в результате того, что облучение породы волнами, большей энергетической плотности осущест-гл ют в направлении перпендикул рном тепловому следу, а после по влени в нем ра(Эрутиающего очага облучение, поступ тельно перемещают вдоль него. На чертеже показана схема разрушен горной породы предложенным способом. Способ осуществл ют следующим образом . . , Первой электромагнитной волной с плотностью потокаэнер ки 150-ЗООВт/смi-.lvrrr--,. „.-. Electromagnetic waves of one frequency before the formation of an elevated magnetic field of its magnitude (about 3Q-200 kV / cm) and then irradiated with waves with a frequency of one or more times as high. However, the cost-effectiveness of the process is destroyed even in this case The aim of the invention is to increase the cost-effectiveness of the destruction process. / The goal is achieved as a result of the irradiation of the rock with waves of higher energy density in the direction perpendicular to the thermal the trace, and after the occurrence of a pa in it (irradiation of the focus, is progressively moved along it. The drawing shows a diagram of the rock destroyed by the proposed method. The method is carried out as follows.. The first electromagnetic wave with a flux density of 150-ZOOW / cm

поступающей в массив горной породы 1 от генератора 2 СВ Ч-энергии через регулируемый понизитель 3 мощности и излучающую антенну 4, вызывают избирательный нагрев массива вдоль направлени г аспро странени электромагнитного излучени . Нагрев приводит к изменению диэлектрическик свойств породы и, в час -ности , к росту диэлектрической йронйцаемости . В массиве поро.аы 1 создаетс выт нута вдоль оси Z зона 5 с повышенной диэлектрической проницаемостью тепловой след первой электромагнитной волны.The rock coming into the massif 1 from the generator 2 SV of H-energy through the adjustable power reducer 3 and the radiating antenna 4 cause selective heating of the array along the direction of propagation of electromagnetic radiation. Heating leads to a change in the dielectric properties of the rock and, in particular, to an increase in dielectric iron. In the array of porous 1, an zone 5 is stretched along the Z axis with a higher dielectric constant thermal trace of the first electromagnetic wave.

Пос;1е создани теплового следа генератор 2 отключают, и горную породу 1 второй волной с плотностью потока энергии ЗОО 5000Вт/см, поступающей в мйссив от генератора 6 через регулируемый .понизитель 7 мощности и излучающую антенну 8. ВторуюPse; 1e of creating a thermal trace, the generator 2 is turned off, and the rock 1 by the second wave with an energy flux density of 5000 kW / cm, which enters the target from the generator 6 through the adjustable power source 7 and the radiating antenna 8. The second

элёктрдмагнит ую вШну направл ют в isiaccHB перпендикул рно направлению распространени первой дл пересечени ее. с тепловым следом 5.The magnetic circuit is sent to the isiaccHB perpendicular to the direction of propagation first to cross it. with heat trace 5.

При взаимодействии с горной породой 1, наход щейс в зоне 5 теплового следа , расходимость второй волны уменьшаетWhen interacting with the rock 1, located in zone 5 of the thermal wake, the divergence of the second wave reduces

с за счет чего пснбышаетс интенсивность излучени в массиве и втора волна самофокусируетс на оси 2 теп ового следа 5. В режиме самофокусировки энерги второй волнй расходуетс насозда724731c, due to which the radiation intensity in the array is psnbyshchy and the second wave is self-focused on the axis 2 of the heat trace 5. In the self-focusing mode, the energy of the second wave is spent on generation 724,731

Таким образом при осуществлении предлагаемого способа разрушени энерги обеих электромагнитных волн полностью расходуетс на разрушение, так как вс энерги первой волны затрачиваетс на создание теплового следа в породе, который полностью используетс при движении вдоль него второй волны, а эчерги второй волны поглощаетс фокусом в области теплового следа.Thus, when implementing the proposed method of destruction, the energy of both electromagnetic waves is completely spent on destruction, since all the energy of the first wave is spent on creating a thermal trace in the rock, which is fully used when the second wave moves along it, and the second wave is absorbed by the focus in the thermal trace area .

Предлагаемым способом разрушаютс кристаллические сланцы, амфибролйты, габбро-диабазы, граниты, песчаники и другие горные породы-диэлектрики. Г- азрушение осуществл етс в лабораторных услови х, при этом размеры образцов горнцЧ пород измен ютс от 10 10X10 см до 40X40x40 см. Источниками излучени служат магнетронные генераторы, работающие на частоте 2375 мГц.The proposed method destroys crystalline schists, amphibolites, gabbro diabases, granites, sandstones and other dielectric rocks. The destruction is carried out in laboratory conditions, and the sizes of samples of mining rocks vary from 10 10X10 cm to 40X40x40 cm. The sources of radiation are magnetron generators operating at a frequency of 2375 MHz.

С учетом времени, затраченного на созцаниё теплового следа, в секунду разрушаетс объем.горной породы 18О-250 CKi:Taking into account the time spent on the creation of a thermal track, the volume of mountain rock 18O-250 CKi is destroyed per second:

Claims

1.Rzhevsky V.V., Protasov Yu.I., Electrical destruction of rocks. M., Nedra, 1972, from 117-119.

2. USSR author's certificate

No. 581275, cl. E 21 C 37/18, 1976.