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一种用于致裂岩层的微波与液氮交互装置

  • 国知局
  • 2024-07-27 10:58:49

本技术属于岩层致裂,具体涉及一种用于致裂岩层的微波与液氮交互装置。

背景技术:

1、在煤矿工作面开采过程中,常会受四邻采空区末垮落的厚硬顶板形成侧向支撑压力、本工作面超前采动支撑压力、上覆遗留大巷煤柱压力等影响,出现强矿压现象,使得其工作面出现底鼓,从而导致刮板输送机载斜严重,推溜困难,严重影响采煤工作面正常推进。

2、解决这一问题的传统破岩技术,如水力压裂和爆破破岩都容易对环境造成严重影响,近年来,产生了如微波致裂或液氮冻融致裂坚硬岩层的方法,其中,单一的液氮冻融致裂岩层方式的破坏范围小,每次只能对小范围岩石进行冻融处理,大范围破坏效果不佳,且单一的液氮冻融致裂岩层方法所需的成本较高;同时,在单一的微波照射下,由于微波在岩石内衰减迅速,想要加热进一步区域,往往需要高微波功率且保持长时间的照射,效率低下。因此,需要一种微波与液氮交互致裂岩层的装置,操作简便,效率高。

技术实现思路

1、本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足,提供一种用于致裂岩层的微波与液氮交互装置,其结构简单,设计合理,实用性强,通过设置制冷机构和加热机构,便于利用微波加热和液氮冻融的冷热冲击,使岩石内部产生较强的应力破坏现象,实现坚硬岩层的快速破裂,通过设置交互发射管和竖向隔板,既实现了仅需在岩层上打设一个孔洞,又实现了将微波导管与液氮分离开,避免液氮对微波导管造成侵蚀,使用效果好,便于推广使用。

2、为解决上述技术问题,本实用新型采用的技术方案是:一种用于致裂岩层的微波与液氮交互装置,其特征在于:包括向岩层输送液氮的制冷机构和对所述岩层微波加热的加热机构,所述交互发射管伸入所述岩层内,所述制冷机构通过液氮导管与交互发射管的伸出端连接,所述加热机构通过微波导管与所述交互发射管的伸出端连接;

3、所述交互发射管的外侧壁上设置有用于与岩层连接的安装件,所述交互发射管的底部设置有封堵板,所述交互发射管的内部设有竖向隔板,所述竖向隔板将所述交互发射管内划分为第一空腔和第二空腔,所述第一空腔的顶部设置有锥形部,所述锥形部上开设有供液氮流出的多个通孔,所述第一空腔内沿高度方向设置有多个钢网片,所述液氮导管的一端穿过所述封堵板并与所述第一空腔相通,所述微波导管的一端穿过所述封堵板与所述第二空腔连通。

4、上述的一种用于致裂岩层的微波与液氮交互装置,其特征在于:所述制冷机构包括液氮存储罐和与所述液氮存储罐连接的液氮导管,所述液氮导管上设置有增压泵。

5、上述的一种用于致裂岩层的微波与液氮交互装置,其特征在于:所述加热机构包括微波发生器和与所述微波发生器连接的微波调谐器,所述微波调谐器和微波导管连接。

6、上述的一种用于致裂岩层的微波与液氮交互装置,其特征在于:所述液氮导管上靠近所述封堵板的一端设置有第一止逆阀,所述微波导管上靠近所述封堵板的一端设置有第二止逆阀。

7、上述的一种用于致裂岩层的微波与液氮交互装置,其特征在于:所述安装件上穿设有锚入岩层的锚栓。

8、本实用新型与现有技术相比具有以下优点:

9、1、本实用新型操作简便、快捷,通过设置制冷机构,便于利用液氮的低温作用将岩层里的水快速冻结,通过设置加热机构,便于能将岩层里冻结的水快速消融,即利用微波加热和液氮冻融的冷热冲击,使岩石内部产生较强的应力破坏现象,实现坚硬岩层的快速破裂,使用效果好。

10、2、本实用新型通过设置交互发射管,便于仅在岩层上打设一个孔洞,即可实现微波和液氮的交互发射,施工便捷,且微波和液氮的作用位置十分相近,实现了作用效果的最大化;通过设置竖向隔板,便于形成第一空腔和第二空腔,从而便于将微波导管与液氮分离开,避免液氮对微波导管造成侵蚀。

11、3、本实用新型通过在第一空腔内设置多个钢网片,便于拦截掉落进第一空腔内的大块碎石,从而尽可能避免对液氮导管造成堵塞,实用性强。

12、综上所述,本实用新型结构简单,设计合理,实用性强,通过设置制冷机构和加热机构,便于利用微波加热和液氮冻融的冷热冲击,使岩石内部产生较强的应力破坏现象,实现坚硬岩层的快速破裂,通过设置交互发射管和竖向隔板,既实现了仅需在岩层上打设一个孔洞,又实现了将微波导管与液氮分离开,避免液氮对微波导管造成侵蚀,使用效果好,便于推广使用。

13、下面通过附图和实施例,对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

技术特征:

1.一种用于致裂岩层的微波与液氮交互装置,其特征在于:包括向岩层(1)输送液氮的制冷机构和对所述岩层(1)微波加热的加热机构,交互发射管(14)伸入所述岩层(1)内,所述制冷机构通过液氮导管(6)与交互发射管(14)的伸出端连接,所述加热机构通过微波导管(10)与所述交互发射管(14)的伸出端连接;

2.根据权利要求1所述的一种用于致裂岩层的微波与液氮交互装置,其特征在于:所述制冷机构包括液氮存储罐(4),所述液氮导管(6)与所述液氮存储罐(4)连接,所述液氮导管(6)上设置有增压泵(5)。

3.根据权利要求1所述的一种用于致裂岩层的微波与液氮交互装置,其特征在于:所述加热机构包括微波发生器(8)和与所述微波发生器(8)连接的微波调谐器(9),所述微波调谐器(9)和微波导管(10)连接。

4.根据权利要求1所述的一种用于致裂岩层的微波与液氮交互装置,其特征在于:所述液氮导管(6)上靠近所述封堵板(15)的一端设置有第一止逆阀(7),所述微波导管(10)上靠近所述封堵板(15)的一端设置有第二止逆阀(11)。

5.根据权利要求1所述的一种用于致裂岩层的微波与液氮交互装置,其特征在于:所述安装件(12)上穿设有锚入岩层(1)的锚栓(13)。

技术总结本技术公开了一种用于致裂岩层的微波与液氮交互装置,包括向岩层输送液氮的制冷机构和对岩层微波加热的加热机构,制冷机构和加热机构均与交互发射管连接;交互发射管的内部设有竖向隔板,竖向隔板将交互发射管内划分为第一空腔和第二空腔,第一空腔的顶部设置有锥形部,锥形部上开设有供液氮流出的通孔,第一空腔内沿高度方向设置有多个钢网片。本技术通过设置制冷机构和加热机构,便于利用微波加热和液氮冻融的冷热冲击,使岩石内部产生较强的应力破坏现象,实现坚硬岩层的快速破裂,通过设置交互发射管,既实现了仅需在岩层上打设一个孔洞,又实现了将微波导管与液氮分离开,避免液氮对微波导管造成侵蚀。技术研发人员:单鹏飞,郭书朝,杨攀,李晨炜,孟政,张龙,郗博佳,闫钟铭,史一溦,李伟,闫成伟,徐港,杨通受保护的技术使用者:西安科技大学技术研发日:20231226技术公布日:2024/7/23

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