[实用新型]露天矿用瞬态静态气体压裂共同作用的破岩装置

说明书

一种露天矿用瞬态静态气体压裂共同作用的破岩装置，包括气体增压系统、储能器、致裂室、封隔器及注气管；气体增压系统内及注气管上设有压力传感器、流量传感器和若干阀门，若干气体增压系统并联设置；致裂室侧壁上设有致裂孔，封隔器位于致裂孔上下两侧的致裂室与钻孔内孔壁之间环向空间内。储能器与气体增压系统并联设置。方法为：布孔；钻孔；将装配有封隔器的致裂室送入钻孔；向封隔器的环向封隔气囊内充气，由膨胀的环向封隔气囊完成封隔；启动气体增压系统，选择合适的压裂气体注入钻孔内，往复实施瞬态及静态压裂过程，使矿体产生疲劳作用并产生复杂裂隙网络，实现矿体破坏；废气回收并卸压；环向封隔气囊排气完成解封。

技术领域

本实用新型属于露天矿开采技术领域，特别是涉及一种露天矿用瞬态静态气体压裂共同作用的破岩装置。

背景技术

露天采矿是一个移走矿体上的覆盖物以得到所需矿物的过程，一般包括剥离、爆破、采装等作业流程，爆破过程是影响矿体开采的质量、安全及经济效益的关键环节。传统的爆破方式是利用炸药在钻孔中爆炸所产生的爆生气体达到致裂岩石的目的，但传统爆破方式存在诸多安全隐患，炸药在存储、运输过程中易造成安全事故，炸药在使用时会引起较大的空气冲击波，不仅会带来噪声、环境污染，而且较大的地震波还会影响边坡稳定，进而带来了严重的次生灾害。另外，在露天煤矿开采的爆破过程中高温爆生气体极易损耗钻孔内的煤体，造成了大量的资源浪费。

为此，二氧化碳爆破、高能气体压裂技术应运而生，尽管二氧化碳爆破及高能气体压裂技术的破岩效果较为明显，但是，由于其需要采用雷管炸药的起爆方式，存在整体性、单次作用于矿体的特点，若要提高单次和整体作用效果，需增大冲击波力度，将会影响矿产资源品味。此外这两种爆破方式都需要预先制备爆破筒，爆破筒内容积定量，无法在爆破过程中进行压力控制和调节，且存在较大的安全隐患，由于爆破筒导致的安全事故频发。

实用新型内容

针对现有技术存在的问题，本实用新型提供一种露天矿用瞬态静态气体压裂共同作用的破岩装置，将瞬态气体压裂技术和静态气体压裂技术相结合应用于露天矿开采中，实现爆破过程中破岩能量的动态调控，解决了传统炸药爆破技术和传统高能气体压裂技术存在的危险性大、压力不可控、爆破效果差等技术问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种露天矿用瞬态静态气体压裂共同作用的破岩装置，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。

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。

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。