本發(fā)明涉及隧道工程，具體為一種微波致裂的增強方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、本部分的陳述僅僅是提供了與本發(fā)明相關(guān)的背景技術(shù)信息，不必然構(gòu)成在先技術(shù)。

2、隧道工程常采用鉆孔爆破法進(jìn)行鉆爆施工，對于圍巖等級較低的工程來說，能夠極大程度的加快隧道掘進(jìn)速度，但對于等級較高、質(zhì)量較差的圍巖來說，鉆孔爆破法很大程度上增加了巖爆發(fā)生的風(fēng)險。

3、而微波致裂技術(shù)能夠應(yīng)對上述問題，從而用于降低圍巖強度，減小巖爆災(zāi)害。微波是一種電磁輻射，能夠穿透巖石并與其中的分子和離子相互作用，當(dāng)微波能量與巖石中的分子或離子的振動頻率相匹配時，它們會吸收微波能量，從而起到加熱致裂的作用。微波加熱效果取決于微波能量是否與巖石中的分子或離子的振動頻率相匹配，若圍巖中的分子或離子與微波能量的匹配度較低，則圍巖的加熱致裂效果會受到極大的限制。而圍巖的成分復(fù)雜，即便圍巖中存在匹配度高的分子或離子，由于其分布的隨機性和離散性，難以實現(xiàn)圍巖快速制熱。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決上述背景技術(shù)中存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種微波致裂的增強方法及系統(tǒng)，采用黃鐵礦物顆粒涂層作為微波直接受熱層，由于選用的黃鐵礦物屬于敏感礦物，因此在微波輻射下具有極高的加熱速率。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明的第一個方面提供一種微波致裂的增強方法，包括以下步驟：

4、制取黃鐵礦物顆粒；

5、打磨爆破孔內(nèi)壁并清理，在清理完畢的爆破孔內(nèi)壁噴涂耐高溫粘合劑；

6、將黃鐵礦物顆粒均勻噴灑在爆破孔內(nèi)壁上并壓實；

7、利用微波的熱效應(yīng)對爆破孔執(zhí)行微波致裂。

8、進(jìn)一步的，黃鐵礦物的顆粒粒徑在20-35μm范圍內(nèi)。

9、進(jìn)一步的，黃鐵礦物顆粒制取后，密封處理并存儲于干燥環(huán)境中。

10、進(jìn)一步的，打磨爆破孔內(nèi)壁并清理，包括：

11、基于爆破孔的尺寸選取相匹配的磨頭對爆破孔內(nèi)壁進(jìn)行磨削；

12、清理磨削后爆破孔內(nèi)壁表面的粉塵和碎渣。

13、進(jìn)一步的，磨削過程中以一進(jìn)一出為1周期，磨削過程不少于20周期。

14、進(jìn)一步的，耐高溫粘合劑的配制過程，包括以下步驟：

15、根據(jù)所需的配比，準(zhǔn)備相應(yīng)質(zhì)量且相匹配的原料，混合后攪拌均勻；

16、根據(jù)所需的粘度，加入相匹配的溶劑，溶解并稀釋混合溶液；

17、排出混合溶液中的氣泡，得到配制完畢的耐高溫粘合劑。

18、進(jìn)一步的，噴灑黃鐵礦物顆粒期間，根據(jù)爆破孔的直徑大小和噴嘴到爆破孔內(nèi)壁表面粘合劑涂層的距離調(diào)節(jié)相匹配的噴涂壓力。

19、進(jìn)一步的，壓實爆破孔內(nèi)壁的黃鐵礦物顆粒，具體為：棒狀工具表面涂覆耐高溫潤滑油，在粘合劑達(dá)到完全固結(jié)狀態(tài)的80％-90％時，棒狀工具伸入爆破孔內(nèi)，對爆破孔內(nèi)壁面各方向錘擊，使噴灑的黃鐵礦物顆粒厚度處于設(shè)定的范圍內(nèi)。

20、進(jìn)一步的，噴灑的黃鐵礦物顆粒厚度為1.0mm-1.5mm，爆破孔內(nèi)壁各處的黃鐵礦物顆粒厚度誤差控制在0.5mm內(nèi)。

21、本發(fā)明的第二個方面提供實現(xiàn)上述方法所需的系統(tǒng)，包括：

22、研磨單元，用于制取黃鐵礦物顆粒；

23、清孔單元，用于打磨爆破孔內(nèi)壁并清理；

24、噴槍，用于在清理完畢的爆破孔內(nèi)壁噴涂耐高溫粘合劑；

25、噴涂機，用于將黃鐵礦物顆粒均勻噴灑在爆破孔內(nèi)壁上并壓實；

26、微波照射裝置，利用微波的熱效應(yīng)對爆破孔執(zhí)行微波致裂。

27、與現(xiàn)有技術(shù)相比，以上一個或多個技術(shù)方案存在以下有益效果：

28、1、采用黃鐵礦物顆粒涂層作為微波直接受熱層，選用的黃鐵礦物屬于敏感礦物，因此在微波輻射下具有極高的加熱速率。

29、2、微波加熱可以引起黃鐵礦物顆粒涂層和爆破孔內(nèi)壁巖石的溫度差異，從而導(dǎo)致熱膨脹和應(yīng)力集中，熱膨脹和應(yīng)力集中效應(yīng)能夠促進(jìn)巖石的微裂紋擴展和破裂，增強巖石的破碎和爆破效果。

30、3、引入黃鐵礦物顆粒對內(nèi)壁巖石微波加熱期間，不再受巖石固有成分的限制，受熱后的黃鐵礦物顆粒涂層通過熱傳導(dǎo)效應(yīng)可將熱量直接傳遞到內(nèi)壁周圍巖石中。相比于直接微波加熱來說，通過黃鐵礦物顆粒涂層傳遞的熱量更均勻，一定程度上減小了巖石強度，尤其對于經(jīng)常出現(xiàn)的欠挖工作面來說，一定程度上提高了爆破進(jìn)尺。

技術(shù)特征：

1.一種微波致裂的增強方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的一種微波致裂的增強方法，其特征在于，所述黃鐵礦物的顆粒粒徑在20-35μm范圍內(nèi)。

3.如權(quán)利要求1所述的一種微波致裂的增強方法，其特征在于，所述黃鐵礦物顆粒制取后，密封處理并存儲于干燥環(huán)境中。

4.如權(quán)利要求1所述的一種微波致裂的增強方法，其特征在于，打磨爆破孔內(nèi)壁并清理，包括：

5.如權(quán)利要求4所述的一種微波致裂的增強方法，其特征在于，所述磨削過程中以一進(jìn)一出為1周期，磨削過程不少于20周期。

6.如權(quán)利要求1所述的一種微波致裂的增強方法，其特征在于，耐高溫粘合劑的配制過程，包括以下步驟：

7.如權(quán)利要求1所述的一種微波致裂的增強方法，其特征在于，噴灑黃鐵礦物顆粒期間，根據(jù)爆破孔的直徑大小和噴嘴到爆破孔內(nèi)壁表面粘合劑涂層的距離調(diào)節(jié)相匹配的噴涂壓力。

8.如權(quán)利要求1所述的一種微波致裂的增強方法，其特征在于，壓實爆破孔內(nèi)壁的黃鐵礦物顆粒，具體為：棒狀工具表面涂覆耐高溫潤滑油，在粘合劑達(dá)到完全固結(jié)狀態(tài)的80％-90％時，棒狀工具伸入爆破孔內(nèi)，對爆破孔內(nèi)壁面各方向錘擊，使噴灑的黃鐵礦物顆粒厚度處于設(shè)定的范圍內(nèi)。

9.如權(quán)利要求8所述的一種微波致裂的增強方法，其特征在于，噴灑的黃鐵礦物顆粒厚度為1.0mm-1.5mm，爆破孔內(nèi)壁各處的黃鐵礦物顆粒厚度誤差控制在0.5mm內(nèi)。

10.一種微波致裂的增強系統(tǒng)，其特征在于，包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種微波致裂的增強方法及系統(tǒng)，包括以下步驟：制取黃鐵礦物顆粒；打磨爆破孔內(nèi)壁并清理，在清理完畢的爆破孔內(nèi)壁噴涂耐高溫粘合劑；將黃鐵礦物顆粒均勻噴灑在爆破孔內(nèi)壁上并壓實；利用微波的熱效應(yīng)對爆破孔執(zhí)行微波致裂。通過將黃鐵礦物注入掌子面爆破孔來提高爆孔圍巖的吸熱效率，加快了掌子面爆破孔周圍巖石的熱力損傷進(jìn)程。

技術(shù)研發(fā)人員：張慶賀,李維國,袁亮,江丙友,楊發(fā)旺,霍佳成
受保護(hù)的技術(shù)使用者：安徽理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/26