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工业技术科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald36DOI：10.16660/ki.1674-098X.2107-5640-6528二氧化碳致裂器用激发管安全性能的研究尤秀 巢光华(江西新余国泰特种化工有限责任公司 江西新余 338018)摘 要：二氧化碳爆破技术作为一种新型爆破技术，相比工业炸药和雷管，在生产工艺和使用安全上有着明显的区别。
同时作为核心部件的二氧化碳致裂器用激发管，其主要功能是为液态二氧化碳提供气化所需要的热量。
但是目前国内二氧化碳致裂器用激发管发展质量参差不齐，大部分激发管所使用的药剂都是采用高敏感度的烟火药剂，有较大的危险因素。
本文通过对比不同厂家激发管的安全性能及二氧化碳致裂器用激发管的现场使用情况，从而进一步研究二氧化碳致裂器用激发管的发展方向。
关键词：二氧化碳爆破技术 二氧化碳致裂器用激发管 安全性能 激发药 对比试验中图分类号：TB41 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2021)06(b)-0036-03Research on Safety Performance of Excitation Tube for CarbonDioxide CrackerYOU Xiu CHAO Guanghua(Jiangxi Xinyu Guotai Special Chemical Co., Ltd., Xinyu, Jiangxi Province, 338018 China)Abstract: As a new type of blasting technology, carbon dioxide blasting technology is obviously different from industrial explosives and detonators in production technology and use safety. At the same time, as the core component, the excitation tube for carbon dioxide cracker is mainly used to provide the heat required for gasification of liquid carbon dioxide. However, at present, the development and quality of excitation tubes for carbon dioxide crackers in China are uneven. Most of the agents used for excitation tubes are pyrotechnic agents with high sensitivity, which has great risk factors. This paper compares the safety performance of excitation tubes from different manufacturers and the field application of excitation tubes for carbon dioxide cracker, so as to further study the development direction of excitation tubes for carbon dioxide cracker.Key Words: Carbon dioxide blasting technolog y; Carbon dioxide cracker excitation tube; Safety performance; Excitation agent; Comparative test作者简介：尤秀（1995—），男，本科，助理工程师，研究方向为火工品。
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。
北京龙德时代技术服务有限公司二氧化碳爆破各个环节注意事项
一、二氧化碳致裂器充装机使用注意事项
1、出口压力表不要大于10mpa
2、进口压力表不小于2mpa
3、变频器仪表频率应该在20hz-30hz之间
4、真空泵注意旋转方向，学会判断方向
5、零线不能接错，要接地，拆机必须断电
6、严禁使用人员拆开充装机
7、充装台的放气口不能对准人
8、充装台移动时不能移动上面的架体
9、严禁未培训人员才做机器
二、二氧化碳拆装机使用注意事项
1、拆装机钳口不能插手
2、拆装机拆装头不能插手
3、在安装拆装致裂器时严禁操作台操作
4、零线不能接错，要接地
5、严禁使用人员打开拆装机
三、二氧化碳致裂器的使用注意事项
1、放气时放气扣不能对准人
2、组装充装阀一侧刻有字母cz和释放管不能装反
3、引药阻止不能大于2欧姆
4、充完气在24小时之内使用，储存温度不要高于30摄氏度
四、二氧化碳储存罐的使用注意事项
1、储存罐的压力1.5-2.2mpa范围内使用
2、压力高于2.5mpa要进行泄压，泄压口严禁站人，压力低于
1.5mpa要进行增加
3、压力罐要储存在阴凉地方
五、二氧化碳放炮过程中注意事项
1、打孔在90mm
2、向孔内安装致裂器销子一定要上螺母
3、使用提拉管一定要注意保护电线
4、一个孔安装3根致裂器，最外面一根不装药
5、封孔的时候要用细小干燥的沙粒，用木棍敲打封口
6、要用钢丝绳进行每个眼的致裂器连接在一起
7、测量完阻止才能进行起爆。
二氧化碳致裂器设备安全操作规定二氧化碳致裂器（CO2 Fracturing）是一种新型的页岩气开发技术，在美国等地已经广泛应用。
二氧化碳致裂器可通过对注入井的高压二氧化碳进行喷出，引发裂缝从而为页岩气的产出提供了技术保障。
然而，操作过程中安全事故也时有发生。
本文旨在为操作人员提供二氧化碳致裂器设备的安全操作规定，以保障人身安全和设备安全。
一、操作前准备1.检查设备：在操作前，操作人员要检查二氧化碳致裂器设备是否完好，如有异常情况须立刻汇报至上级。
设备完好的内容包括：喷嘴、管道、气瓶、压力表等配件是否处于正常状态，喷嘴和气瓶的连接口是否严密，气瓶中的压力是否达到操作要求等。
对于损坏、老化等异常情况的设备要及时更换或维修。
2.清洗设备：使用二氧化碳致裂器设备时，设备中的裂解剂必须保持纯净，在操作前需要清洗设备。
清洗操作包括：用清洁剂对设备进行清洗、通入大量的清水进行冲洗等。
清洗后必须将设备内与裂解剂有关的管道、喷嘴等部位进行充分的干燥处理。
3.准备材料：在操作前，操作人员需准备相应数量的裂解剂和配套气瓶。
裂解剂是操作二氧化碳致裂器设备必要的原料，气瓶则用于储存高压的二氧化碳，供喷射之用。
裂解剂和气瓶的数量要根据具体情况而定，必须达到正常操作所需的本体。
二、操作过程中1.稳定设备：在操作过程中，二氧化碳致裂器设备要始终保持稳定状态，操作人员需要通过控制压力的大小来保证喷射速度和喷射量。
如果压力过大，设备内部会发生过载现象，导致设备破裂，造成人员伤害和设备损坏。
2.保持距离：在操作过程中，操作人员需保持安全距离，以保护自身安全。
喷射的裂解剂具有较高的速度和压力，如果距离设备太近，则有可能会被喷射到表面而造成伤害。
常见的距离为10-20米。
3.防静电：在操作过程中，设备内部会积累静电，导致火花产生。
为了防止静电引起火花甚至爆炸，操作人员需保持设备的接地良好，定期检查设备的接地情况，确保设备处于地面的良好触点上。
专利名称：一种二氧化碳相变致裂器专利类型：发明专利
发明人：张顺柱,张明雷
申请号：CN202010922728.5
申请日：20200904
公开号：CN112096379A
公开日：
20201218
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种二氧化碳相变致裂器，包括用于盛装加热管的储液管体以及用于密闭储液管体两端的充装头和封堵头；所述储液管体是两端开口的无缝管体；本技术方案结构简单，储液管体一端设置充装孔和加热管，另一端封死即可，加热管通过加热管安装孔安装在储液管体内，导线直接在安装板打孔，用胶进行密封。
致裂器充装也非常简单，将封堵顶丝旋松，使充装孔形成通路，充装完成后旋紧封堵顶丝阻断充装孔形成密闭。
本发明具有结构简单、制造成本低、更安全的特点。
申请人：张明雷
地址：052160 河北省石家庄市藁城区廉州镇城里庄村如意胡同2号
国籍：CN
代理机构：北京德崇智捷知识产权代理有限公司
代理人：贾凯
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1.产品介绍用途
二氧化碳气爆机，顾名思义，就是采用液态二氧化碳作为爆破材料来进行爆破作业的专用设备，
适用范围广。
（一）煤炭行业巷道掘进、采煤工作面强制放顶、放顶煤工作面顶煤弱化、煤仓清、瓦斯治理深孔预裂
（二）非煤矿山（金、铝、铜、铁等有色金属和大理石、石灰石、砂浆岩等非金属矿山。
（三）地铁隧道及城市建设工程，坚硬岩石、土石方开控、剥离、巷道掘进；混凝土建筑物等定向爆破。
（四）水泥、电力、钢铁行业的旋窑；预热器、炉窑、钢渣等设备清堵；热电厂垃圾燃烧炉的结块处理。
（五）水下爆破，破冰。
（七）应急救援抢险，各种矿山救护抢险，道路清障，堰塞湖处理，泄洪等
2.
工作原理:
1、二氧化碳气体在一定的高压下可转变为液态，通过二氧化碳高压灌注机将液态的二氧化碳压缩至圆柱体容器（爆破筒）内，装入安全膜、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。
2、将爆破筒和起爆器及电源线携至爆破现场，把爆破筒插入钻孔中固定好，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。
产品组成:
①二氧化碳储液罐
②定量充装机
③计量充装台
④松紧机
⑤电动提升机
⑥可重复灌装使用的的二氧化碳储液管
⑦充装头:用于充装液态二氧化碳。
⑧泄能头:为高压二氧化碳气体提供释放通道。
⑨发热装置:由电化学原料制作而成，在空气中不燃烧，不爆炸，为液态二氧化碳气化提供能量。
⑩定压泄能片:用于控制致裂器释放压力的大小。
产品特点：
安全
组装、填充和运输等过程安全可靠，同时相对于炸药爆破，消除人员伤亡事故；
环保
定向泄能对周围环境不产生破坏、不产生一氧化碳及氧化物等有毒气体，能够较好的改善工作环境，有益矿工身体健康；
便利
通过不同的二氧化碳填充量、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，从而使用不同的工作环境。
快速
组装、充装操作简单，爆炸准备时间短，可大大提高工作效率。
二氧化碳气爆机的优势
1、气体比炸药更有安全性，不属于民爆产品，运输、储存和使用不需要审批。
2、无需炸药审批的繁琐程序和公安部门的严格监管。
3、爆破过程中无破坏性震动和短波，扬尘比例降低，对周围环境影响不大。
4、复杂的作业环境均可使用，煤矿及矿山领域。
5、二氧化碳气易采购，部分装置可重复使用。
6.施工图
技术参数：
CO2致裂器是一套物理爆炸的设备，在遵循正确的操作流程的前提下，具有爆破威力大，使用安全的特点，否则可能不能启动致裂器，或造成不必要的损失。
其操作流程如下：
（1）将CO2致裂器组装完好之后，将两端分别插入水中，检查气密性。
若水中不冒泡，则气密性良好，可继续使用；若出现冒泡，则需要重新上紧阀门；
（2）检查导通性，用专用的导通器检查致裂器的导通性能，若导通性能良好，则可以继续使用；若不能导通，需查明原因，必要时更换发热器。
（3）将性能良好的致裂器插入需要进行预裂爆破的钻孔中。
在致裂器尾端（即装有注液头的一端）连上放炮线，并将起爆线端头短接，防止受杂散电流的影响。
推移致裂器时注意不要碰断起爆线。
若钻孔过长，可在储液管上连接若干数量的钻杆，将致裂器的排气头准确推送至预裂位置，实现精准定位。
（4）将致裂器推送至预定位置后，人员撤离到安全位置，并将放炮线放线至安全位置，连接发爆器。
（5）再次检验放炮器整个系统的导通性。
（6）专职人员执行“一炮三检”制度。
（7）启动发爆器。
半小时后人员回到现场，回收使用过的致裂器。
