液态二氧化碳相变致裂技术.
二氧化碳致裂器原理
二氧化碳致裂设备属于矿用物理致裂设备，是利用液态二氧化碳受热气化膨胀，快速释放高压气体破断岩石或落煤，解决了以往爆破开采和预裂中破坏性大，危险性高及矿体粉碎等缺点，为矿山安全开采和预裂提供可靠保证，广泛适用于煤矿和非煤矿山。
爆破器是根据矿山行业标准设计而成，具有结构简单、安全性高、工作可靠、致裂能量可控、可重复使用、操作维护简单等多种优点。
工作原理如下图：二氧化碳在低于31或压力大于7.35MPa时以液态存在，而超过31时开始气化，且随温度的变化压力也不断变化。
利用这一特点，在致裂器主管内充装液态二氧化碳，使用发热管快速加热装置，液态二氧化碳瞬间气化膨胀并产生高压，当压力达到爆破片极限强度（可设定压力）时，定压泄能片破断，高压气体从泄能头释放，作用在煤（岩）体上，从而达到致裂的目的。
有别于传统，二氧化碳致裂器不产生冲击波、明火、热源和因化学反应而产生的各种有毒有害气体。
应用证明，二氧化碳致裂器作为一种物理爆破设备，不存在任何的负面作用，安全性能高。
突出优点：1) 热反应过程在密闭管体内腔中进行，低温爆破，喷出的CO2具有抑制**和阻燃作用，不会引爆瓦斯；2) 震动小，不产生具有破坏性的震荡或震波，大大减少诱发瓦斯突出的几率；3) 震动和撞击均无法激发发热装置，因此充装、运输、存放具有较高的安全性；4) 致裂扩散半径可达2m以上，可减少抽采钻孔数量；5) 爆破能力可控，根据使用环境、对象的不同设定能量等级；6) 落煤成块率高、抛煤距离短、粉尘小，有利于生产大块洁净煤；7) 不产生有毒有害气体，躲炮距离近，可迅速返回工作面，连续作业；8) 致裂器重复使用，寿命长达10年。
以上就是关于二氧化碳致裂器的简单分享，希望对大家有所帮助，同时也感谢大家一直以来的关注与支持！。
二氧化碳致裂爆破施工流程
二氧化碳致裂爆破公路施工流程工作原理：二氧化碳在低于31℃或压力大于7.35MPa 时以液态存在，而超过31℃时开始气化，且随温度的变化压力也不断变化。
利用这一特点，在致裂器主管内充装液态二氧化碳，使用发爆器快速激发加热装置，液态二氧化碳瞬间气化膨胀并产生高压，当压力达到爆破片极限强度（80~400MPa ）时，定压泄能剪切片破断，高压气体从放气头释放，作用在岩体上，从而达到致裂的目的。
二氧化碳爆破致裂技术工作原理图见图二氧化碳爆破致裂技术工作原理图目前，可使用二氧化碳致裂器通过预裂爆破，并形成了本公司的专利技术。
该技术为国内领先。
该技术装备已经成熟，“二氧化碳致裂器成套技术装备”逐步替代传统炸药爆破，在安全、环保、经济、高效方面发挥它现有技术装备不可替代的优势。
爆破器（密封，P>8MPa,T<273K）起爆器 (矿用本安）(u,i)加热装置(u,i)起爆头热量Q 液态CO 2气化膨胀泄能片(Pe )打开压力升高，Pi≥Pe 高能气体泄放泄放头一、施工方案（1）打孔分布：打孔参数设计，孔径120mm、孔距2000mm、孔深4000mm（多孔同时起爆起爆）；施工方案、《二氧化碳致裂爆破施工安全技术措施》并传达贯彻。
（2）设备物资准备依据施工方案准备足够数量的：①致裂器、提拉杆、制冷式自动充装机、气动拆装机、气泵、储液罐。
②发热装置、充能片、等消耗品。
③工具箱（含启爆器、万用表、启爆线）及配件。
（3）地面施工场地准备根据施工需要，客户需要提供不低于30平米防雨、防晒、防盗，通风、照明良好，具备380V、220V电源的施工场地。
（4）二氧化碳气体准备根据施工需要的消耗量，就近采购工业用二氧化碳气体，运至地面施工场地。
（5）设备物资交接所有设备与物资运至客户所提供的场地后，物资清单需提供给客户，一式两份，进行签字确认。
二、施工流程：（1）由施工人员根据要求进行钻孔;（2）根据打孔速度进行引爆致裂，由爆破施工人员在挖掘机的协助下收回致裂器。
二氧化碳相变致裂技术原理
二氧化碳相变致裂技术原理
相变致裂技术是一种能够将普通空气中的二氧化碳分离出来的技术，主要是利用二氧化碳在一定温度和压力下的相变性质来实现的。
二氧化碳相变致裂技术是一项有着广泛应用前景的技术，特别是在环保领域有着重要的作用，被视作是清洁能源技术的重要组成部分之一。
这种技术的原理是基于二氧化碳的物理特性，例如在一定压力下，二氧化碳会从气态直接转变为固态，称为“干冰”。
在固态的状态下，二氧化碳颗粒之间存在着一定的空气隙，这使得其在固态下也能够进行相变，从固态转变为气态。
而这一过程可以利用热力学的原理规划、控制和实现。
二氧化碳相对于普通气体具有更高的危险系数，特别是当它在封闭空间中浓度过高而无法散发时，会构成一定的威胁。
因此，为了避免这种情况的出现，生产、利用需要严格遵守专业的安全操作规范。
同时，在应用该技术的过程中还需要考虑二氧化碳的热量传递问题，其可以通过优化热量传递的设备来提高工艺效率。
同时，将对产生的自由二氧化碳进行循环利用也是实现环保目标的重要手段。
总体而言，二氧化碳相变致裂技术是一项基于热力学原理、通过控制二氧化碳的相变状态，实现气体分离的技术，广泛应用于能源、环保等领域。
它的应用可以有效地减少大气中的二氧化碳排放，和减轻全球变暖的问题。
二氧化碳的致裂技术
ISSN 1671-2900 采矿技术 第20卷 第6期 2020年11月CN 43-1347/TD Mining Technology，Vol.20，No.6 Nov. 2020二氧化碳的致裂技术马海鹏1, 2，喻壹雄1, 2(1.湖南军凯静爆科技有限公司， 湖南 长沙 410008；2.湖南铁军工程建设有限公司， 湖南 长沙 410008)摘要:根据二氧化碳相变致裂技术原理对一次性致裂管在不同岩石条件下的致裂效果、参数进行了研究。
二氧化碳相变致裂有其独特性，对整体性好的石灰岩、花岗岩效果较好，较松散的红沙岩效果差一些，施工中应根据现场情况调整，以求得更好的效果。
关键词:相变致裂;发热管;液态二氧化碳;瞬间气化1 二氧化碳相变致裂原理与特点二氧化碳致裂设备由致裂管、液态CO2储液罐、充装机、充装架等组成。
致裂器型号应根据现场实际情况如岩石开挖深度、岩石强度、岩石裂隙和岩层走向等选择。
本项目以一次性致裂管为例，管径为90 mm～120 mm，长度为1.0 m～1.5 m，单根充装液态CO2质量为4 kg～6 kg。
1.1二氧化碳相变致裂原理二氧化碳气体在一定的高压下可转变为液态，通过高压泵将液态二氧化碳压缩至圆柱体容器（致裂管）内，利用电点火方式点燃致裂管内的发热管，发热管内化学物质发生剧烈燃烧，产生大量的热，使管内液态二氧化碳瞬间气化，急剧膨胀产生高压，液态的二氧化碳膨胀体积为600倍的气态二氧化碳，产生150 MPa以上的膨胀压力，使管壁破裂，释放出的高压气体对周边岩石介质产生冲击作用，从而使岩石发生断裂和松动[1-2]。
由于是低温下运行，与周围环境的液体，气体不相融合，不产生电弧和电火花，不受高温、高热、高湿、高寒影响，在井下致裂破碎时对瓦斯具有稀释作用[3]。
二氧化碳属于惰性气体，非易燃易爆物质，致裂破碎过程就是体积膨胀的过程，物理做功而非化学反应。
1.2二氧化碳致裂破碎特点（1）具有本质的安全特性。
二氧化碳气体爆破方案
二氧化碳气体爆破方案 Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT煤矿智能二氧化碳爆破系统实施方案目录一、液态二氧化碳相变致裂技术简介二、二氧化碳爆破原理三、二氧化碳爆破产品优势四、实施方案（一）地面操作间装管（二）钻孔施工（三）设备运输（四）放炮（五）回收五、施工安全技术措施（一）注意事项（二）试验安全技术措施六、设备配置表一、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、效果显着的爆破技术，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。
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。
二氧化碳相变致裂技术在司家营铁矿的研究与应用
现代矿业MODERN MINING总第625期2021年5月第5期Serial No.625May.2021二氧化碳相变致裂技术在司家营铁矿的研究与应用李国东李华李万涛郝红泽(河北钢铁集团滦县司家营铁矿有限公司)摘要利用二氧化碳相变致裂技术进行破岩是一种新型岩体致裂方式，与传统炸药爆破相比，其具有振动小、污染少、飞石易控制等特点。
采用现场试验的方法旨在探究此技术在露天矿山采场推广应用的可行性。
通过对现场振动监测结果以及致裂效果的比较和分析，得出二氧化碳相变致裂技术在发生致裂的阶段中不会产生任何对空气和人体有害的气体，并且无粉尘、无破坏性震动。
最大程度上降低了对矿区内构筑物和环境的破坏，能够基本满足司家营露天矿山一些特定的台阶推进和扩帮需求。
关键词二氧化碳相变致裂技术边坡露天矿山岩体致裂D0I：10.3969/j.issn.1674-6082.2021.05.022Application and Research of Carbon Dioxide Phase Change Cracking Technology inSijiaying Iron MineLI Guodong LI Hua LI Wantao HAO Hongze(HBIS Luan County Sijiaying Iron Mine Co.，Ltd.)Abstract Using carbon dioxide phase change cracking technology to break rock is a new type of rock pared with traditional explosive blasting，it has the characteristics of less vibration，less pollution，and easy control of flying rocks.The method of field test is used to explore the feasibility of the application of this technology in open-pit mine stopes.Through the comparison and analysis of the on-site vibration monitoring results and the cracking effect，it is concluded that the carbon dioxide phase change cracking technology will not produce any gas harmful to the air and the human body during the cracking stage，and there is no dust and no destructive vibration.The damage to the structures and the environment in the mining area is reduced to the greatest extent，and it can basically meet the needs of some specific step advancement and expansion of the Sijiaying Open-pit Mine.Keywords carbon dioxide phase change，side slope，open-pit mine，rock cracking现如今，在露天矿山生产过程中进行爆破和岩石破碎往往使用传统方法，例如:化学炸药和机械道具、合金钻头方式[1],但都存在一些方面的不足，一定程度上制约了露天矿山的生产能力。
液态二氧化碳相变致裂技术讲解
三
主要工作内容及关键技术
1
研究液态CO2相变致 裂冲击地压解危技术： 确定适合胡家河矿井强 矿压解危CO2相变致裂 半径和装液量，主要包 括回采工作面顺层钻孔 卸压、掘进工作面迎头 卸压、两帮卸压及底板 卸压。
2
研究液态CO2相变致 裂顶板弱化预裂技术：确 定回采面顶板弱化预裂效 果，钻孔布置参数及装液 量，包括采面顶煤弱化， 两顺顶板断裂技术。
2015年科研计划项目立项汇 报
一 项目名称： 液态二氧化碳相变致裂技术研究
1-起爆头；2-发热管；3-主管； 4-密封垫；5-泄能片；6-泄能头
二氧化碳致裂器结构示意
2
二
立项的必要性
•
胡家河矿井目前需要采取顶板预裂、帮部或迎头爆破措施
进行卸压解危，还需要对回采工作面上下隅角进行强制放顶，
由于在高瓦斯矿井放顶煤工作面不允许使用火药爆破，并且炸
现有工作基础罐装装置加压操作台现有工作基础陕西彬长胡家河矿业有限公司罐装操作培训致裂器称重现有工作基础预裂爆破爆破工艺的实施在井下利用国产液态co致裂设备进行实施研究尚属首次其具有的安全性可靠性高效性和环保性都将取代炸药爆破工艺对防冲卸压弱化顶板煤体增透等的研究与实施成果将标志着我国领域的研究水平迈向一个新的台阶
9
六
预期成果
1、达到三个要求——液态
CO2相变致裂强矿压解危 技术要求；液态CO2相变 致裂顶板弱化预裂技术要
求；液态CO2相变致裂回 采工作面强化增透技术要
求。
2、形成三项技术——强矿
压煤层快速解危技术；坚硬
煤层液态CO2相变致裂顶板 弱化预裂技术；液态CO2相 变致裂煤层强化增透技术，
并形成适合矿井实际的配套
技术操作规范。
二氧化碳致裂施工工法(2)
二氧化碳致裂施工工法二氧化碳致裂施工工法一、前言随着城市化进程的推进，地下空间的利用日益重要，然而地下工程施工时常面临各种技术难题。
在此背景下，二氧化碳致裂施工工法应运而生。
二氧化碳致裂施工工法是一种基于二氧化碳在地下岩石中发生液态化反应导致工程裂缝扩展的施工方法。
本文将对该工法的特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析以及工程实例进行详细介绍。
二、工法特点1. 高效快捷：二氧化碳致裂施工工法可以大幅提高施工效率，节约施工时间。
相比传统的岩石爆破或液压破碎等方法，该工法不需要准备炸药或大型机械设备，操作简便，能够快速实施施工。
2. 环保安全：二氧化碳致裂施工工法减少了噪声、颗粒物和振动等对周边环境的污染，降低了施工过程对周围建筑物和人员的影响。
同时，该工法使用的二氧化碳是无毒、无害的气体，施工过程中对操作人员的安全性能要求低，确保了施工的安全性。
3. 可控性强：二氧化碳致裂施工工法可以根据工程需求精准控制施工过程中岩石的裂缝扩展情况，从而达到提高工程质量的目的。
这种可控性意味着该工法适用于不同类型的地下工程，能够满足不同工程的安全、稳定和质量要求。
三、适应范围二氧化碳致裂施工工法适用于以下工程领域：1. 地铁、隧道和地下管廊：该工法可以用于岩石掘进、围岩支护等工程中，提高施工的效率和质量。
2. 水利、电力和交通工程：二氧化碳致裂施工工法可以应用于大坝加固、堤坝防渗、地基处理等工程，提高工程的安全性和稳定性。
3. 煤矿和石油工程：该工法可以用于煤层瓦斯抽放、石油开采等工程，减少准备炸药和使用大型机械设备的成本和风险。
四、工艺原理二氧化碳致裂施工工法基于二氧化碳在地下岩石中的液态化反应。
具体而言，施工过程中，将二氧化碳注入到地下岩石中，二氧化碳在高温高压下发生热化学反应，产生大量的氮气和水蒸汽，产生了极高的内压，在内部扩展裂缝。
通过控制二氧化碳注入的压力和时间，可精确控制裂缝的扩展范围，实现对地下岩石的裂缝控制。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
一
项目名称： 液态二氧化碳相变致裂技术研究
1-起爆头；2-发热管；3-主管； 4-密封垫；5-泄能片；6-泄要性
•
胡家河矿井目前需要采取顶板预裂、帮部或迎头爆破措施 进行卸压解危，还需要对回采工作面上下隅角进行强制放顶， 由于在高瓦斯矿井放顶煤工作面不允许使用火药爆破，并且炸 药爆破工序复杂、危险性高，火工品管理严格，问题处理难度 大，在工作面生产过程中给安全带来一定的影响。 • CO2 致裂技术一旦应用成功，其研究成果可以在彬长集团 甚至陕煤化集团大规模推广，为冲击地压和高瓦斯工作面的安 全生产提供了更好的解决方案。其在冲击地压防治、放顶煤、 瓦斯抽采增透等领域发挥不可替代的作用，市场需求广泛。
研究液态CO2相变致 裂煤层强化增透技术：根 据矿井抽采钻孔布置方式 确定相变致裂增透影响半 径，确定钻孔CO2相变致 裂间距及技术参数。分析 致裂增透效果。
5
四
•
现有工作基础
胡家河矿井与煤科集团沈阳 研究院合作，结合矿井实际 情况，开展液态 CO2 相变致 裂解危新技术。目前已经采 购了相关设备和材料，编制 完成实施方案，并对施工人 员进行了预裂原理和操作技 能等方面的培训，对液态 CO2 的充装，验证气压，技 术操作关键点掌握及爆破均 进行了实际的试验。
9
六
预期成果
1、达到三个要求——液态 CO2相变致裂强矿压解危 技术要求；液态CO2相变 致裂顶板弱化预裂技术要 求；液态CO2相变致裂回 采工作面强化增透技术要 求。
2、形成三项技术——强矿 压煤层快速解危技术；坚硬 煤层液态CO2相变致裂顶板 弱化预裂技术；液态CO2相 变致裂煤层强化增透技术， 并形成适合矿井实际的配套 技术操作规范。
4
三
主要工作内容及关键技术
3 2
1
研究液态CO2相变致 裂冲击地压解危技术： 确定适合胡家河矿井强 矿压解危CO2相变致裂 半径和装液量，主要包 括回采工作面顺层钻孔 卸压、掘进工作面迎头 卸压、两帮卸压及底板 卸压。
研究液态CO2相变致 裂顶板弱化预裂技术：确 定回采面顶板弱化预裂效 果，钻孔布置参数及装液 量，包括采面顶煤弱化， 两顺顶板断裂技术。
10
七
资金来源：自筹
11
3
三
可行性分析 主要目标
达到三个要求：
液态CO2相变致裂冲 击地压解危技术要求 ；液态CO2相变致裂 顶板弱化预裂技术要 求；液态CO2相变致 裂回采工作面强化增 透技术要求。
形成三项技术：
冲击地压煤层快速解 危技术；坚硬煤层液 态CO2相变致裂顶板 弱化预裂技术；液态 CO2相变致裂煤层强 化增透技术，并形成 适合矿井实际的配套 技术操作规范。
6
四
现有工作基础
罐装装置
加压操作台
7
陕西彬长胡家河矿业有限公司
四
现有工作基础
罐装操作培训
致裂器称重
8
五
项目创新点
• 液态CO2预裂爆破爆破工艺的实施，在井下利用国产液态 CO2致裂设备进行实施研究尚属首次，其具有的安全性、 可靠性、高效性和环保性都将取代炸药爆破工艺，对防冲 卸压、弱化顶板、煤体增透等的研究与实施成果，将标志 着我国领域的研究水平迈向一个新的台阶。