[实用新型]一种使用泡沫溶液作为电介质的等离子碎岩系统

说明书

本实用新型公开了一种使用泡沫溶液作为电介质的等离子碎岩系统，包括：泡沫生成装置，用于将泡沫溶液制成发泡良好的泡沫；注入装置；用于将发泡良好的泡沫注入至碎岩过程中所钻的钻孔内，注入装置的一端与泡沫生成装置连接，注入装置的另一端位于所述钻孔处；放电装置，用于对钻孔内泡沫进行放电电离。该系统采用泡沫溶液作为电介质，生成的泡沫会对岩石内部产生的孔隙、裂缝达到一个封堵的效果；另外泡沫在放电过程中，泡沫会在电场力的作用下产生部分溃灭，一部分气泡的溃灭能够释放较大的空化冲击力，另一部分未发生的溃灭的气泡会产生脉动冲击力，这些效果都会增强设备对岩石的冲击力，进一步促进岩石发生断裂，在一定程度上提高能量的使用效率。

技术领域

本实用新型涉及岩体碎岩技术领域，特别是涉及一种使用泡沫溶液作为电介质的等离子碎岩系统。

背景技术

岩石破碎是人类改造自然、利用自然资源的主要方法，安全高效的新型碎岩技术可应用于矿山开采、隧道掘进、钻井、压裂、建筑等诸多领域，具有广阔应用前景。传统的爆破技术由于采用化学炸药,在爆破后还需要等待碎岩沉降和尘烟的消散，炸药爆破之后产生的烟尘、及残留的化学物质会对环境造成很大的污染，而且炸药存放的安全问题还会带来非生产性的管理费用。与传统的爆破技术相比，等离子体碎岩技术是国内外新兴的一种高效碎岩方法，通过高压脉冲在电极处放电产生等离子体，电介质在高温高压作用下，在钻孔内对岩石进行破碎。电爆法产生的作用力是对岩石的纵向拉应力，破碎的效果更好，破岩过程无污染及飞石，能量消耗少，噪音、危险性低岩。

韩国、俄罗斯、美国等国家都对等离子体碎岩技术进行了研究工作，而且部分等离子体碎岩设备在工程上已经得到使用。美国奥本大学的太空研究中心,单次脉冲200kJ,冲击电流达200kA，并且掌握自主研发的新型电极与特殊电介质技术，能够炸开体积比较大的岩石，而且岩石断裂过程无飞石、粉尘等；加拿大 Noranda公司设备的单次放电能量300kJ,在连续放电250次后,处理矿石为3～4 吨；俄罗斯科学院稀土元素研究所，将该技术用于粉碎碟灰岩-霞石矿；韩国、日本在等离子体碎岩岩石裂纹扩展断裂方面进行了研究；国内在研究等离子体工程应用方面，经过了将近二十多年的研究工作，西南交通大学，中国矿业大学(徐州)，中国科学院电工所等这些科研院校都在等离子体在工程上的应用进行了研究。

目前，在岩石破碎方面主要依靠击穿空气产生等离子体和在液体电介质根据液电效应产生等离子体两种方法。电极击穿空气产生等离子体作用能量释放比较低，对岩石的碎石效果较差，放电过程噪音比较大。利用电极击穿空气产生等离子体的能量释放率没有相对于使用液体作为电介质时能量更集中，因此目前在岩石破碎方面主要采用液电效应等离子体碎岩。而液电效应等离子体碎岩过程使用的电介质是液体，而液体存在比较大的问题是液体部分会沿着岩石内部的孔隙发生是漏失，这样就降低了使用的预期效果，降低了能量的利用率，增加了使用的成本。

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