二氧化碳爆破与方案

煤矿智能二氧化碳爆破系统

实

施

方

案

北京龙德时代技术服务有限公司

2016年3月

目录

一、液态二氧化碳相变致裂技术简介 (4)

二、二氧化碳爆破原理 (4)

三、二氧化碳爆破产品优势 (6)

四、实施方案 (6)

（一）地面操作间装管 (7)

（二）钻孔施工 (9)

（三）设备运输 (10)

（四）放炮 (10)

（五）回收 (10)

五、施工安全技术措施 (9)

（一）注意事项 (11)

（二）试验安全技术措施 (22)

六、设备配置表 (12)

一、液态二氧化碳相变致裂技术简介

液态二氧化碳相变致裂技术是一种理念先进、方法安全、效果显著的爆破技术，属于物理爆破技术，具有爆破过程无火花外露、爆破威力大、无需验炮、操作简便、不属于民爆产品，其运输、储存和使用获豁免审批等优点，被广泛应用于采煤、清堵、建筑物拆除。因此，液态二氧化碳相变致裂技术有望取代炸药预裂爆破、水力扩孔、水力压裂来强化提高煤层透气性，快速消除突出危险性或冲击地压。

液态二氧化碳相变致裂属于物理致裂过程，通过化学加热液态二氧化碳，使其压力剧增至20MPa~60MPa，高压液态二氧化碳冲破定压剪切片迅速转化为气态，体积膨胀600多倍，瞬间释放的气体膨胀能使钻孔周边煤体致裂；液态二氧化碳体积膨胀过程会吸收大量的热量，能有效降低致裂范围内的煤体温度，有利于抑制煤层自燃；液态二氧化碳相变致裂采用低压启动（9v），比传统爆破更安全，且不需要验炮，爆破后即可进人，实现连续工作。液态二氧化碳相变致裂装备结构如图1所示。

图1液态二氧化碳相变致裂装备结构示意图

二、二氧化碳爆破原理

二氧化碳爆破器的原理：二氧化碳气体在一定的高压下可转变为液态，通过高压泵将液态的二氧化碳压缩至圆柱体容器（爆破管）内，装入破裂片、导热棒和密封圈，拧紧合金帽即完成了爆破前的准备工作。将爆破管和安全云毫差起爆器及电源线携至爆破现场，把爆破管插入钻孔中固定好，连接起爆器电源。当微电流通过高导热棒时，产生高温击穿安全膜，瞬间将液态二氧化碳气化，急剧膨胀产生高压冲击波致泄压阀自动打开，被爆破物品或堆积物受几何级当量冲击波向外迅猛推进，从起爆至结束整个过程只需0.4毫秒，且是低温下运行，与周围环境的液体，气体不相融合，不产生任何有害气体，不产生电弧和电火花，不受高温、高热、高湿、高寒影响。在井下爆破时对瓦斯具有稀释作用，无震荡，无粉尘。二氧化碳属于惰性气体非易燃易爆物质，爆破过程就是体积膨的过程，物

理做功而非化学反应

三、二氧化碳爆破产品优势

对于传统开采方法的一场新革命。用于煤矿采煤工作面,替代传统炮采方法，实现工作面落煤,爆破威力大、抛煤量多、块大、抛出距离短,减少工人的强力,且不会造成放炮崩人事故的发生。另外爆破煤块成块率高,煤粉比率明显降低,基本不扬尘,大大降低了煤尘爆炸隐患。煤矿应用此技术可带来产量猛烈增长与利润大幅度提高。

具体优势

1、具有本质的安全特性。从储存、运输、携带、使用、回收等方面均十分安全。主机与爆.破器材分离，从灌装至爆破结束时间较短。液态二氧化碳灌注仅需1-3分钟，起爆至结束仅需4毫秒。实施过程无哑炮，无需验炮。安全警戒距离短，无安全隐患。爆.破筒回收方便，可连续使用。

2、既可定向爆破又可延时控制，特别是在特殊环境下，如居民区、隧道、地铁、井下等环境，实施过程中无破坏性震动和短波，对周围环境无破坏性影响。

3、无需火工库，管理简便，操作易学，操作人员少，无需专业人员值守。

4、在矿井下使用其性能更加突出，无论是高瓦斯矿井，冲击地压矿井、水文地质条件较复杂的矿井还是易自燃矿井均可应用。

5、材料来源丰富，可就地取材，化工厂、充气站都有液态二氧化碳。提高功效，增加效益，降低成本。减少繁杂的报批审核程序和管理限制。在灌注二氧化碳之前所有皆非爆品。

7、为获得较大当量的威力，可根据现场情况，把爆破管并联使用。

8、环保：定向泄能对周围环境不产生破坏,不产生一氧化碳及氮氧化物等有害气体,能较好的改善工作环境,有益工人身体健康

9、便利：通过不同的CO2(二氧化碳)填充量,更换不同型号的定能泄压片和发热活化器可控制膨胀系统的工作压力,从而适应不同的工作环境。

10、.经济：整套系统可反复使用,使用成本低。

11.安全：组装、填充和运输等过程安全可靠,相对于炸.药爆破可彻底消除哑炮崩人事故。

12.快速：组装、充装操作简单,爆破准备时间短，可大大提高工作效率与量产。

四、实施方案

二氧化碳爆破在煤矿中使用主要分为五个工作步骤。第一步骤地面操作间的装管。第二步爆破工作面的打眼。第三步将装好气的致裂管运输到工作面。第四步把二氧化碳致裂管放炮眼里面，并且封孔，放炮。第五步回收。

（一）地面操作间装管

操作间设备布置图

1、二氧化碳致裂管灌装前的准备工作：

①需要给充装机、拆装机供应380V交流电。

②储液罐有足够的液态二氧化碳。

③致裂器和相应的耗材（加热棒、爆破片、垫片）。

④万用表、钳子、扳手、内六角等工具。

2、工作流程

3、操作方法

3.1 组装

①将致裂器储液管放在陈列架上，将铁丝插入主管中，并使带钩的一端从主管

刻字的一端伸出。然后把用铁丝勾住加热装置的导线并拉动铁丝使导线从储液管

的另一端伸出。

②将定压剪切装上密封垫，并与加热装置的导线连接在一起（注意定压减切片

凸起的一端朝里）。然后拉出加热装置，使定压减切片完全进入储液管内。

③先拧紧释放管，再拧紧充装阀，均拧到手无法拧动为止。

④将拧好的致裂器放在拆装机钳口上，并将充装阀一头插入拆装头里。然后顺

时针旋转急停按钮，按下启动按钮以启动拆装机。

⑤按住夹紧按钮压力上升到 10MPa 以上后放开。然后按住紧固按钮当压力上升

至 10MPa 时，放开紧固按钮。

⑥按住松开按钮，然后将致裂器掉头。

⑦重复步骤⑤

⑧测量电阻，电阻在1-2欧姆为正常。

3.2充气

①将致裂器放在充装台上对好充装孔，拧紧夹紧杆并用内六角扳手打开充装阀。

然后打开致裂器所对应的球阀，关闭没有致裂器的球阀。