[发明专利]一种爆破裂岩系统及爆破裂岩方法

说明书

本发明实施例公开了一种爆破裂岩系统及爆破裂岩方法，包括相变装置、加热装置以及控制装置，相变装置包括储液管、注液电磁阀以及泄能电磁阀，加热装置包括超导加热管和高频加热器，超导加热管设置在储液管内，高频加热器与超导加热管通电连接，控制装置包括电源变频器和电源总线，以相变装置构成泄压强度可调的相变管，以及加热装置构成加热功率可调的高频加热模块。本发明以可控的高频加热双层超导加热管代替传统的电加热方式，实现储液管内的全部液态CO2同时气化，以急剧增大液态CO2的爆破强度，同时通过注液电磁阀及泄能电磁阀的共同作用，避免了传统作业的不连续性，以及泄压的不稳定性与不可控性，可实现集群爆破管的智能控制。

技术领域

本发明实施例涉及爆破裂岩技术领域，具体涉及一种爆破裂岩系统及爆破裂岩方法。

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。

但上述方法制作的爆破管爆破效能低，抑制了CO₂爆破方法的推广。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，相变不充分，爆声气体释放的量与速度均有一定程度的限制，这在一定程度上弱化了破岩效果。另一方面，在实行爆破管集群爆破时，由于爆破片的泄压不可控性，难以产生优化的群体爆破效应。目前市场上一般电磁阀都达不到承受爆破管内高压气体，控制性的泄压未能在实践中应用。

发明内容

为此，本发明实施例提供一种爆破裂岩系统及爆破裂岩方法，以解决现有技术中CO₂爆破方法存在上述不足的问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

根据本发明实施例的第一方面，提供一种爆破裂岩系统，包括：

相变装置，所述相变装置包括储液管、注液电磁阀以及泄能电磁阀，所述储液管用于放置在待爆破岩体内，所述注液电磁阀封装于储液管的顶端，所述泄能电磁阀封装于储液管的底端；

加热装置，所述加热装置包括超导加热管和高频加热器，所述超导加热管为双层管结构，并设置在储液管内，所述高频加热器设置在储液管的上方，且超导加热管的顶端于注液电磁阀穿出并接入高频加热器，以液态CO2自注液电磁阀注入储液管内后，经加热气化产生高压气体，高压气体通过泄能电磁阀释放并压裂岩石；

控制装置，所述控制装置包括电源变频器和电源总线，所述电源变频器外接电源，所述电源总线集成注液电磁阀、泄能电磁阀以及高频加热器的供电线为一体，并接入电源变频器，以所述相变装置构成泄压强度可调的相变管，以及加热装置构成加热功率可调的高频加热模块。

进一步地，所述超导加热管包括外层热管和内层热管，所述外层热管设置在储液管内，所述内层热管嵌装在外层热管内，且内层热管的顶端于注液电磁阀穿出并接入高频加热器。

进一步地，所述内层热管内安装有激发电热棒，所述激发电热棒于注液电磁阀上方通过导线外接电源变频器，且导线集成于电源总线中。

进一步地，所述储液管的内部固定有环形支架，所述环形支架的中部形成有嵌装孔，以所述超导加热管的底端自上至下顺形嵌装于环形支架的嵌装孔内固定。

进一步地，所述注液电磁阀包括注液壳体和设置在注液壳体内的注液阀体，所述注液壳体呈圆柱结构，并适配封装于储液管的顶端，在注液壳体上开设有供超导加热管顶端自下向上顺形伸出的伸出口，其中，所述注液阀体于注液壳体上形成有注液口，使液态CO₂自注液口注入储液管内。