申请/专利权人：太原理工大学

申请日：2024-02-21

公开（公告）日：2024-04-23

公开（公告）号：CN117738665B

主分类号：E21C37/16

分类号：E21C37/16;H05B6/64;H05B6/80

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.23#授权;2024.04.09#实质审查的生效;2024.03.22#公开

摘要：本发明的目的在于提供一种辅助开采矿岩的分级加载微波聚焦辐射装置和方法，属于坚硬矿岩辅助开采技术领域，所述装置是由微波辐射系统、分级加载系统和中央控制系统组成。所述分级加载微波聚焦辐射装置是将矩形波导作为主传输通道，圆形波导作为分级加载通道，通过中央控制系统分析岩层破坏情况、功率、位置信息，实时自动调整短路匹配器位置，进而逐级开启圆波导输出口，实现微波能量的分级加载，最终通过微波辐射加热孔壁岩层，使其高介电常数矿物产生热膨胀，由浅及深形成裂缝网络，实现了坚硬矿岩的微波高效低能耗辅助开采。

主权项：1.一种辅助开采矿岩的分级加载微波聚焦辐射装置的使用方法，其特征在于：所述分级加载微波聚焦辐射装置包括微波辐射系统、分级加载系统和中央控制系统；所述微波辐射系统包括固态微波源（1）和三端环形器（2），所述三端环形器（2）的一端与固态微波源（1）的输出口连接，一端连接有水负载（4），一端连接有三销钉调配器（5），所述水负载（4）的端口连接有定向耦合器（3），三销钉调配器（5）的一端连接有矩形波导一（6）；所述分级加载系统包括圆形壳体（14），所述圆形壳体（14）伸入钻孔（16）内，圆形壳体（14）内设有矩形波导二（19），所述矩形波导一（6）与矩形波导二（19）通过直角弯头（7）连接，矩形波导二（19）的两侧垂直布置有若干圆波导（8），圆波导（8）与矩形波导二（19）的连接端设有密封网（10），圆波导（8）的中心点沿轴向设有同轴内芯（9），所述同轴内芯（9）与密封网（10）的圆心位置连接，矩形波导二（19）内设有短路匹配器（11），所述短路匹配器（11）的两端设有驱动轮（12）；所述圆形壳体（14）的外壁设有若干输出口，圆波导（8）的一端与输出口固定连接，圆形壳体（14）外壁每两个输出口的连线中点位置设有超声波传感器（13）；所述使用方法，包括如下步骤：第一步，确定坚硬矿岩的单次开采范围和开采深度，提前打好微波辅助开采钻孔，清理钻孔内淤泥和剥落岩层，保证钻孔最小直径大于壳体直径，避免塌孔、卡孔；第二步，将分级加载系统放入钻孔（16）内，超声波传感器（13）、驱动轮（12）线路经矩形波导和圆形壳体（14）的夹层由孔口引出；第三步，将固态微波源（1）置于平整处，依次安装微波辐射系统，微波辐射系统的矩形波导一（6）输出端与分级加载系统的矩形波导二（19）以法兰式固定连接；第四步，将超声波传感器（13）、驱动轮（12）经矩形波导与圆形壳体之间引出孔口，电连接至中央控制系统，通过中央控制系统采集岩层破坏信息、入射、反射功率、控制短路匹配器位置；第五步，打开中央控制系统，将短路匹配器（11）调整至第一组圆波导和第二组圆波导之间，开启固态微波源（1），进行第一级辐射，根据入射功率和反射功率信息，调整驱动轮（12）位置，直至实现阻抗匹配，即反射功率达到最小值；第六步，通过超声波传感器（13）实时测试两组辐射口中点处岩层破坏情况，当波速出现波动时，即代表孔壁岩层出现裂缝，此时通过中央控制系统调整短路匹配器（11）至第二组和第三组圆波导之间，重复第五步，即可开启第二级辐射，目标破碎区域为距离钻孔孔口1.5~2.5m范围内的岩层，并且在第二级微波辐射时，0.5~1.5m范围岩层主裂缝逐渐扩展，并产生新生裂隙，破碎程度逐渐加大；第七步，重复第五步至第六步，依次开启其余圆波导辐射口，实现微波能量的分级加载，最终实现钻孔孔壁岩层的分级破坏。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 太原理工大学 一种辅助开采矿岩的分级加载微波聚焦辐射装置和方法

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