[發明專利]一種用于巖爆防治的TBM上微波應力釋放裝置及應用

有效

• 申請號: 201611027503.3
• 申請日: 2016-11-22
• 公開（公告）號: CN106761796B
• 公開（公告）日: 2018-08-28
• 發明（設計）人: 馮夏庭;李元輝;盧高明;張希巍;溫建華;鄭帥;孫健;羿健卓
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: E21D9/087
• 分類號: E21D9/087;E21D9/11
• 代理公司: 沈陽杰克知識產權代理有限公司 21207
• 代理人: 孫玲

1.一種用于巖爆防治的TBM上微波應力釋放裝置，其特征在于：在TBM機架（9）內設有軸向的傳動絲杠（10），在傳動絲杠（10）上滑動連接微波致裂系統，微波致裂系統末端設置微波發射棒（2）；在TBM機架（9）端部設有TBM刀盤（1），在TBM刀盤（1）上設有通孔，微波致裂系統沿傳動絲杠（10）滑動，微波發射棒（2）從通孔中伸出，向鉆孔的巖石內發送微波。

2.如權利要求1所述的用于巖爆防治的TBM上微波應力釋放裝置，其特征在于：所述的微波致裂系統的結構為，微波源（8）的輸出口通過矩形波導依次連接環形器、水負載（7）、耦合器及檢波器（6）、調配器（5）和同軸轉換器（4），同軸轉換器（4）末端連接同軸傳輸電纜（3），同軸傳輸電纜（3）的末端連接微波發射棒（2）。

3.如權利要求2所述的用于巖爆防治的TBM上微波應力釋放裝置，其特征在于：所述的微波發射棒（2）為均勻輻射型微波發射棒，結構為由內導體（13）、外導體（14）和介質護套（15）組成，內導體（13）和外導體（14）為同軸設置的金屬管體，在內導體（13）和外導體（14）的端部共同連接介質護套（15），從內導體（13）導出的微波從介質護套（15）發出。

4.如權利要求2所述的用于巖爆防治的TBM上微波應力釋放裝置，其特征在于：所述的微波發射棒（2）為裂縫式微波發射棒，結構為由外導管（16）和內導管（17）同軸設置，在外導管（16）和內導管（17）之間設置介質材料，在外導管（16）上設有軸向的細長裂縫（18），微波從細長裂縫（18）中發出。

5.采用權利要求1所述的用于巖爆防治的TBM上微波應力釋放裝置用于巖石預裂的方法，其特征在于包括以下步驟：

1)在TBM進入具有潛在巖爆風險洞段前，采用超前鉆機在施工前方掌子面打地質鉆孔（12），鉆孔（12）為水平孔或具有傾角的斜孔，根據巖爆風險等級確定鉆孔的數量和鉆孔布局，孔徑大小使同軸傳輸電纜（3）和微波發射棒（2）能夠順利進入鉆孔（12）內；

2)啟動傳動絲杠（10），帶動微波致裂系統向掌子面方向移動，使同軸傳輸電纜（3）和微波發射棒（2）從TBM刀盤（1）上的圓孔中伸出，進入到其中的一個鉆孔（12）中；

3)啟動微波源（8），根據巖體巖石材料和含水率選擇合適的微波功率，對鉆孔（12）的圍巖進行微波輻射處理，并調節傳動絲杠（10），使得微波發射棒（2）在鉆孔（12）中前后移動，對整個鉆孔范圍進行微波輻射，使鉆孔（12）的圍巖產生裂紋；

4)將微波發射棒（2）收回后重新插入到另一個鉆孔（12）中，重復步驟3），最終對所有鉆孔進行微波輻射處理，從而達到應力釋放的目的；

5)關閉微波電源，收回微波致裂系統，TBM刀盤（1）上的刀具開始切割巖石，進行應力釋放區施工洞段開挖。