[发明专利]露天矿用瞬态静态气体压裂共同作用的破岩装置及方法

权利要求书

1.一种露天矿用瞬态静态气体压裂共同作用的破岩装置，其特征在于：包括气体增压系统、储能器、致裂室、封隔器及注气管；所述气体增压系统数量若干，若干气体增压系统并联设置；所述气体增压系统及储能器位于钻孔外部；所述致裂室位于钻孔内部；在所述致裂室的侧壁上开设有致裂孔，致裂室内腔通过致裂孔与钻孔相连通；所述封隔器设置在致裂孔上下两侧的致裂室与钻孔内孔壁之间的环向空间内；所述气体增压系统分两路输出，第一路通过注气管与致裂室内腔相连通，第二路通过注气管与封隔器相连通；用于连通所述气体增压系统和致裂室的注气管与储能器并联设置；

并联设置的所述气体增压系统交汇于第一三通，在第一三通与致裂室之间的注气管上依次设置有第一压力传感器、第一流量传感器、第一阀门、第二三通、第二阀门、第三三通、第一四通及第三阀门；所述储能器的进气端与第二三通相连通，在储能器的进气端与第二三通之间的管路上设置有第四阀门；所述储能器的出气端与第三三通相连通，在储能器的出气端与第三三通之间的管路上依次设置有第二压力传感器、第二流量传感器及第五阀门；在所述钻孔外部设置有废气储罐，废气储罐的进气端与第一四通相连通，在废气储罐的进气端与第一四通之间的管路上依次设置有第三压力传感器及第六阀门；

所述气体增压系统包括空压机、空气储罐、制氮机、氮气储罐、液氮储罐、二氧化碳储罐及加热器；所述空压机的出气端与第一三通相连通，在空压机的出气端与第一三通之间的管路上依次设置有第四压力传感器、第四三通、第七阀门、第二四通、第一增压泵、第五压力传感器、第三流量传感器、第八阀门、第二增压泵、第六压力传感器、第四流量传感器及第九阀门；所述空气储罐的进气端与第四三通相连通，在空气储罐的进气端与第四三通之间的管路上设置有第十阀门；所述空气储罐的出气端与制氮机的进气端相连通，在空气储罐的出气端与制氮机的进气端之间的管路上设置有第十一阀门；所述制氮机的出气端与氮气储罐的进气端相连通，在制氮机的出气端与氮气储罐的进气端之间的管路上设置有第十二阀门；所述氮气储罐的出气端与第二四通相连通，在氮气储罐的出气端与第二四通之间的管路上依次设置有第十三阀门和第五三通；所述液氮储罐的出液端与第五三通相连通，在液氮储罐的出液端与第五三通之间的管路上设置有第十四阀门；所述二氧化碳储罐的出气端与加热器的进料端相连通，在二氧化碳储罐的出气端与加热器的进料端之间的管路上依次设置有第六三通及第十五阀门；所述加热器的出料端与第二四通相连通，在加热器的出料端与第二四通之间的管路上依次设置有第十六阀门及第七三通；所述第六三通与第七三通通过一根直通管路相连通，在直通管路上设置有第十七阀门；

所述封隔器包括环向承载基座、注气中心管柱、环向封隔气囊及高压闭合喷头；所述环向承载基座固定套装在致裂室外部，所述注气中心管柱固定插装在环向承载基座内，注气中心管柱与注气管相连通；所述环向封隔气囊套装在环向承载基座周向外侧，环向封隔气囊与注气管之间通过高压闭合喷头相连通；在所述高压闭合喷头的中心孔口内侧同轴设置有一根推力弹簧，推力弹簧一端与高压闭合喷头相连，推力弹簧另一端连接有一张喷口密封板。

2.根据权利要求1所述的一种露天矿用瞬态静态气体压裂共同作用的破岩装置，其特征在于：所述致裂室可采用单级结构或多级串联结构；当所述致裂室采用单级结构时，致裂室的上下两端筒口分别通过顶部堵头和底部堵头进行封堵；当所述致裂室采用多级串联结构时，上数第一级致裂室的上端筒口通过顶部堵头进行封堵，相邻致裂室之间通过螺接方式进行串联连接，下数第一级致裂室的下端筒口通过底部堵头进行封堵。

3.根据权利要求1所述的一种露天矿用瞬态静态气体压裂共同作用的破岩装置，其特征在于：在其中一套所述气体增压系统内，在所述第三流量传感器与第八阀门之间的管路上还设置有第八三通，在第八三通与封隔器之间的注气管上依次设置有第十八阀门、减压阀、第十九阀门、第九三通及第十三通；所述第十三通分两路与封隔器相连通，在第十三通与封隔器的第一路管路上设置有第二十阀门，在第十三通与封隔器的第二路管路上设置有第二十一阀门；所述第十三通与第一四通相连通，在第十三通与第一四通之间的管路上设置有第二十二阀门。