液态二氧化碳相变致裂技术.

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
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。

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 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。

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。

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。

液态二氧化碳压裂技术研究现状与展望作者：宋远飞孙鹏勃来源：《科技与创新》2016年第19期摘要：液态二氧化碳压裂技术是生产运营过程中增产改造的一种常见工艺技术，而将液态的二氧化碳作为压裂液具有多种优点。

液态二氧化碳是一种无毒、无味的物质，在其使用过程中，不会对储层造成任何伤害。

过去，压裂技术中使用最多的就是水基压裂液，水基压裂液在致密气藏、页岩气藏开发中具有许多问题，而液态二氧化碳压裂技术则从根本上改变了这一不足。

下面，结合液态二氧化碳压裂技术的使用现状，深入探讨了液态二氧化碳的应用特点、发展现状和研究方向，以期为日后的相关工作提供参考。

关键词：液态二氧化碳；增产技术；压裂改造工艺；生产性能中图分类号：TE357.1+3 文献标识码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2016.19.014目前，压裂改造是最主要的增产技术之一，它在低渗、特低渗致密油气资源的开发中具有较强的实用性，特别是在油气资源密集的页岩油气资源的开发过程中，该方法也具有较好的发展前景。

传统的压裂液在使用过程中需要耗费较多的水资源，而且还有可能会污染地下水和地表环境。

而液态二氧化碳压裂技术则从根本上改变了这一现状，压裂后的二氧化碳变成气体从地层中完全排出，对储层几乎无伤害，因而在低渗、低压、水敏性储层开发中得到了广泛的应用。

1 液态二氧化碳压裂技术特点分析在液态二氧化碳的压裂过程中，液态的二氧化碳是最主要的压裂液。

该方法主要是采取一定的技术手段将二氧化碳加压、控制温度等，进而满足实际压裂工况。

通常情况下，在一般环境下，二氧化碳由气态转变为液态的临界温度是31 ℃，临界压力为7.38 MPa，而且液态二氧化碳的密度与水的密度相差不大，而对其加压后，液态二氧化碳的黏度则大大降低了。

在实际工程中，液态二氧化碳在使用后可以转变为气态物质，从而便于其从地层排出，不会对地层造成危害。

所以，液态二氧化碳压裂技术是一种真正的无伤害工艺。

浅谈CO2相变致裂技术在瓦斯抽采中的研究与应用摘要：建新公司井田回采至42盘区时，出现瓦斯异常区域。

由于煤层厚度、顶底板岩性及瓦斯赋存差异导致煤层瓦斯分布不均匀，特别是煤层透气性差、吸附性强、瓦斯解吸慢，给煤层瓦斯预抽带来了极大的难题。

在采取CO2预裂增透技术后，可以促使工作面未回采区煤层产生新的裂隙，增加煤层透气性、增大钻孔瓦斯抽采半径，另外预裂后，使煤体产生更多裂隙，极利于顶煤的回收，也提高了顶煤回收率。

关键词：煤层；二氧化碳预裂；瓦斯；抽采1.问题的提出建新煤化公司回采至42盘区时，由于煤层厚度、顶底板岩性及煤层原始赋存瓦斯差异导致工作面瓦斯分布不均匀。

为主动采取措施，超前治理瓦斯，主要以采空区埋管、上隅角插管、卸压区高低位裂隙钻孔和未采区深孔预抽开展瓦斯抽放为主、风排为辅的方案积极开展瓦斯治理工作。

但由于煤层透气性差，本煤层瓦斯预抽效果较差，预抽浓度在0.5%—1%之间，如何进一步提高本煤层瓦斯预抽效果，提高钻孔利用率，就成为了瓦斯治理方面的难题。

2.CO2预裂增透技术原理及特点在爆破孔内装入预先注入液态CO2的爆破管，并将其与低压起爆器间连接；接通电流引爆爆破管的起爆头后，管内CO2迅速从液态转化为气态，当爆破管内气态CO2压力达到预设压力时，释放头内的破裂盘被打开，CO2气体透过排放孔迅速向外爆发，瞬间产生强大的膨胀能破碎煤体，膨胀系数为600倍，从而达到煤体预裂效果，增加透气性系数的目的。

3.主要技术创新点3.1 CO2预裂爆破全过程没有火花外露,?安全度高。

3.2 采用低压起爆器,?起爆电压只有9V,?安全可靠。

3.3 通过预裂技术，提升煤层透气性，提高瓦斯预抽效果。

3.4 同水力压裂、水力割缝相比，CO2预裂爆破高效增透技术和装备的作用范围更大、效果更好、系统更简单、操作更灵活。

3.5 该技术的单孔预裂有效半径在10m以上，在较难抽采煤层中瓦斯抽出浓度可由原来的2-3%骤升至5-10%，瓦斯抽采纯量也相应增加，从而大幅度减少钻孔工程量、简化抽采系统、降低抽采成本，极大地提高了抽采效率。