液態(tài)二氧化碳爆破致裂作業(yè)施工方案

1、液態(tài)二氧化碳爆破致裂作業(yè)施工方案目錄一、 工程概況1（一）概況1（二）環(huán)境1（三）地質(zhì)結(jié)構(gòu)與地貌1二、液態(tài)二氧化碳相變致裂技術(shù)簡(jiǎn)介2三、二氧化碳致裂原理2四、二氧化碳致裂產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)3五、實(shí)施方案4（一） 地面操作間裝管4（二）鉆孔施工5（三）設(shè)備運(yùn)輸6（四）放炮6（五）回收6六、施工安全技術(shù)措施7（一）注意事項(xiàng)7（二）試驗(yàn)安全技術(shù)措施7七、設(shè)備配置表8一、 工程概況（一）概況（二）環(huán)境 擬采用爆破施工的區(qū)域距離在建標(biāo)準(zhǔn)廠房約110米，距離正在施工的人工挖孔樁區(qū)域約90米，距離最近的民房約110米。（三）地質(zhì)結(jié)構(gòu)與地貌該工程均為丘陵地形、構(gòu)造剝蝕侵蝕河谷地貌和淺丘剝蝕地貌類型。致裂區(qū)域內(nèi)地表為爆破

2、后場(chǎng)地，地形地貌構(gòu)造剝蝕斜坡為主，斜坡坡度一般1530°，局部地段斜坡坡度達(dá)3045°，斜坡整體按由南向北呈下緩上陡，整個(gè)致裂區(qū)域表面經(jīng)處理無(wú)其他植被覆蓋。本工程沿線出露地層為第四系侏羅系中統(tǒng)沙溪廟組沉積巖層和第四系全新統(tǒng)土層。表層主要為人類工程活動(dòng)堆填的人工填土層和第四系沖洪積層；下伏基巖為侏羅系中統(tǒng)沙溪廟組陸相沉積巖層，巖性為砂巖和堅(jiān)石呈互層。場(chǎng)地及周邊未發(fā)現(xiàn)較大褶曲及區(qū)域性斷裂帶等，無(wú)活動(dòng)斷層影響工程安全及穩(wěn)定性，構(gòu)造簡(jiǎn)單，巖層平緩，巖體完整，區(qū)域穩(wěn)定性較好。綜合評(píng)介：該致裂區(qū)域較好，可以進(jìn)行二氧化碳致裂作業(yè)。二、液態(tài)二氧化碳相變致裂技術(shù)簡(jiǎn)介 液態(tài)二氧化碳相變致裂技術(shù)

3、是一種理念先進(jìn)、方法安全、效果顯著的致裂技術(shù)，屬于物理致裂技術(shù)，具有致裂過(guò)程無(wú)火花外露、致裂威力大、無(wú)需驗(yàn)炮、操作簡(jiǎn)便、不屬于民爆產(chǎn)品，其運(yùn)輸、儲(chǔ)存和使用獲豁免審批等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于采煤、清堵、建筑物拆除。因此，液態(tài)二氧化碳相變致裂技術(shù)有望取代炸藥預(yù)裂致裂、水力擴(kuò)孔、水力壓裂來(lái)強(qiáng)化提高煤層透氣性，快速消除突出危險(xiǎn)性或沖擊地壓。 液態(tài)二氧化碳相變致裂屬于物理致裂過(guò)程，通過(guò)化學(xué)加熱液態(tài)二氧化碳，使其壓力劇增至20MPa60MPa，高壓液態(tài)二氧化碳沖破定壓剪切片迅速轉(zhuǎn)化為氣態(tài)，體積膨脹600多倍，瞬間釋放的氣體膨脹能使鉆孔周邊煤體致裂；液態(tài)二氧化碳體積膨脹過(guò)程會(huì)吸收大量的熱量，能有效降低致裂范圍內(nèi)

4、的煤體溫度，有利于抑制煤層自燃；液態(tài)二氧化碳相變致裂采用低壓?jiǎn)?dòng)（9v），比傳統(tǒng)致裂更安全，且不需要驗(yàn)炮，致裂后即可進(jìn)人，實(shí)現(xiàn)連續(xù)工作。液態(tài)二氧化碳相變致裂裝備結(jié)構(gòu)如圖1所示。 圖1液態(tài)二氧化碳相變致裂裝備結(jié)構(gòu)如圖三、二氧化碳致裂原理 二氧化碳致裂器的原理：二氧化碳?xì)怏w在一定的高壓下可轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)，通過(guò)高壓泵將液態(tài)的二氧化碳?jí)嚎s至圓柱體容器（致裂管）內(nèi)，裝入破裂片、導(dǎo)熱棒和密封圈，擰緊合金帽即完成了致裂前的準(zhǔn)備工作。將致裂管和安全云毫差起爆器及電源線攜至致裂現(xiàn)場(chǎng)，把致裂管插入鉆孔中固定好，連接起爆器電源。當(dāng)微電流通過(guò)高導(dǎo)熱棒時(shí)，產(chǎn)生高溫?fù)舸┌踩?，瞬間將液態(tài)二氧化碳?xì)饣眲∨蛎洰a(chǎn)生高壓沖擊波致

5、泄壓閥自動(dòng)打開(kāi)，被致裂物品或堆積物受幾何級(jí)當(dāng)量沖擊波向外迅猛推進(jìn)，從起爆至結(jié)束整個(gè)過(guò)程只需0.4毫秒，且是低溫下運(yùn)行，與周圍環(huán)境的液體，氣體不相融合，不產(chǎn)生任何有害氣體，不產(chǎn)生電弧和電火花，不受高溫、高熱、高濕、高寒影響。在井下致裂時(shí)對(duì)瓦斯具有稀釋作用，無(wú)震蕩，無(wú)粉塵。二氧化碳屬于惰性氣體非易燃易爆物質(zhì)，致裂過(guò)程就是體積膨的過(guò)程，物理做功而非化學(xué)反應(yīng)。四、二氧化碳致裂產(chǎn)品優(yōu)勢(shì) 對(duì)于傳統(tǒng)開(kāi)采方法的一場(chǎng)新革命，具體優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)為:1、具有本質(zhì)的安全特性。從儲(chǔ)存、運(yùn)輸、攜帶、使用、回收等方面均十分安全。主機(jī)與致裂器材分離，從灌裝至致裂結(jié)束時(shí)間較短。液態(tài)二氧化碳灌注僅需1-3分鐘，起爆至結(jié)束僅需4毫秒。實(shí)

6、施過(guò)程無(wú)啞炮，無(wú)需驗(yàn)炮。安全警戒距離短，無(wú)安全隱患。爆破筒回收方便，可連續(xù)使用。2、既可定向致裂又可延時(shí)控制，特別是在特殊環(huán)境下，如居民區(qū)、隧道、地鐵、井下等環(huán)境，實(shí)施過(guò)程中無(wú)破壞性震動(dòng)和短波，對(duì)周圍環(huán)境無(wú)破壞性影響。 3、無(wú)需火工庫(kù)，管理簡(jiǎn)便，操作易學(xué)，操作人員少，無(wú)需專業(yè)人員值守。 4、在礦井下使用其性能更加突出，無(wú)論是高瓦斯礦井，沖擊地壓礦井、水文地質(zhì)條件較復(fù)雜的礦井還是易自燃礦井均可應(yīng)用。5、材料來(lái)源豐富，可就地取材，化工廠、充氣站都有液態(tài)二氧化碳。提高功效，增加效益，降低成本。6、減少繁雜的報(bào)批審核程序和管理限制。在灌注二氧化碳之前所有皆非爆品。7、為獲得較大當(dāng)量的威力，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情

7、況，把致裂管并聯(lián)使用。8、環(huán)保：定向泄能對(duì)周圍環(huán)境不產(chǎn)生破壞,不產(chǎn)生一氧化碳及氮氧化物等有害氣體,能較好的改善工作環(huán)境,有益工人身體健康9、便利：通過(guò)不同的CO2(二氧化碳)填充量,更換不同型號(hào)的定能泄壓片和發(fā)熱活化器可控制膨脹系統(tǒng)的工作壓力,從而適應(yīng)不同的工作環(huán)境。10、經(jīng)濟(jì)：整套系統(tǒng)可反復(fù)使用,使用成本低。11.安全：組裝、填充和運(yùn)輸?shù)冗^(guò)程安全可靠,相對(duì)于炸.藥致裂可徹底消除啞炮崩人事故。12.快速：組裝、充裝操作簡(jiǎn)單,致裂準(zhǔn)備時(shí)間短，可大大提高工作效率與量產(chǎn)。 五、實(shí)施方案二氧化碳致裂在巖體中使用主要分為五個(gè)工作步驟。第一步驟地面操作間的裝管。第二步致裂工作面的打眼。第三步將裝好氣的致裂

8、管運(yùn)輸?shù)焦ぷ髅?。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?地面操作間裝管操作間設(shè)備布置圖1、二氧化碳致裂管灌裝前的準(zhǔn)備工作：需要給充裝機(jī)、拆裝機(jī)供應(yīng)380V交流電。儲(chǔ)液罐有足夠的液態(tài)二氧化碳。致裂器和相應(yīng)的耗材（加熱棒、致裂片、墊片）。萬(wàn)用表、鉗子、扳手、內(nèi)六角等工具。 2、工作流程3、 操作方法3.1 組裝 將致裂器儲(chǔ)液管放在陳列架上，將鐵絲插入主管中，并使帶鉤的一端從主管刻字的一端伸出。然后把用鐵絲勾住加熱裝置的導(dǎo)線并拉動(dòng)鐵絲使導(dǎo)線從儲(chǔ)液管的另一端伸出。 將定壓剪切裝上密封墊，并與加熱裝置的導(dǎo)線連接在一起（注意定壓減切片凸起的一端朝里）。然后拉出加熱裝置，使定壓

9、減切片完全進(jìn)入儲(chǔ)液管內(nèi)。 先擰緊釋放管，再擰緊充裝閥，均擰到手無(wú)法擰動(dòng)為止。 將擰好的致裂器放在拆裝機(jī)鉗口上，并將充裝閥一頭插入拆裝頭里。然后順時(shí)針旋轉(zhuǎn)急停按鈕，按下啟動(dòng)按鈕以啟動(dòng)拆裝機(jī)。 按住夾緊按鈕壓力上升到 10MPa 以上后放開(kāi)。然后按住緊固按鈕當(dāng)壓力上升至10MPa 時(shí)，放開(kāi)緊固按鈕。 按住松開(kāi)按鈕，然后將致裂器掉頭。 重復(fù)步驟測(cè)量電阻，電阻在1-2歐姆為正常。3.2充氣將致裂器放在充裝臺(tái)上對(duì)好充裝孔，擰緊夾緊桿并用內(nèi)六角扳手打開(kāi)充裝閥。然后打開(kāi)致裂器所對(duì)應(yīng)的球閥，關(guān)閉沒(méi)有致裂器的球閥。按下充裝機(jī)上的清零鍵，將稱重儀表清零。放氣：每天首次工作前，需要放氣，將整個(gè)管道排空。先打開(kāi)充裝臺(tái)

10、上的進(jìn)口球閥和出口球閥。然后按下放氣按鈕，直到出口球閥噴出連續(xù)不斷的白色氣體后，關(guān)閉出口球閥。洗管：按下放氣按鈕后，關(guān)閉進(jìn)口球閥然后打開(kāi)出口球閥，將致裂器內(nèi)的二氧化碳放出，放出一大部分后關(guān)閉出口球閥，重復(fù)兩到三次。充裝：關(guān)閉出口球閥后，按下增壓按鈕，待致裂器充滿后機(jī)器會(huì)自動(dòng)停止。 機(jī)器停止后，用內(nèi)六角扳手將致裂器的充裝閥關(guān)閉，然后關(guān)閉進(jìn)口球閥，再打開(kāi)出口球閥將多余氣體放出。測(cè)試密封性：將致裂器的充裝閥和釋放管分別放入水中，確保沒(méi)有大量氣泡。（二）鉆孔施工本次施工采取鉆孔進(jìn)行致裂。擬采用孔徑為90mm、孔深為1.5m、孔距1.5m、排距為1.2m，多臺(tái)階循環(huán)作業(yè)，一次起爆數(shù)量不超過(guò)8-10根。備

11、注：（根據(jù)具體地質(zhì)結(jié)構(gòu)的變化適當(dāng)調(diào)整孔網(wǎng)參數(shù)）。（三）設(shè)備運(yùn)輸（1） 儲(chǔ)液管長(zhǎng)1m，外徑73mm，灌裝液態(tài)二氧化碳后質(zhì)量約為25Kg。儲(chǔ)液管采用優(yōu)質(zhì)進(jìn)口鋼材加工而成，結(jié)實(shí)耐用，可重復(fù)使用4000次，除了接通電路能啟動(dòng)致裂外，磕碰、撞擊、高溫都不會(huì)對(duì)裝置產(chǎn)生損壞。 （2）儲(chǔ)液管在地面灌裝液態(tài)二氧化碳后，由礦方安排人員提前用礦車運(yùn)輸至致裂地點(diǎn)。（3）實(shí)驗(yàn)無(wú)法進(jìn)行或是用不完的儲(chǔ)液管必須及時(shí)回收升井，妥善保管。（四）放炮 打孔：73 致裂器需要打 90 的孔。 將第一根致裂器和第二根致裂器先連接好，插好插銷。并將第一根致裂器的 DC插頭剪短，把兩個(gè)線纏在一起，并用絕緣膠布纏好。然后把錐頭連上。 先插入

12、連接好的兩根致裂器插入孔中，插入前先把提拉桿插到第二根致裂器的釋放管中，然后插入孔中，利用提拉桿支撐致裂器，不然致裂器掉下去。 將第三根致裂器與第二根致裂器連接好，將第二根提拉桿插入第三根致裂器的釋放管中。然后拔出第一個(gè)提拉桿，再把致裂器放入孔中。 重復(fù)步驟 將剩余的致裂器連接好。用干細(xì)沙用細(xì)木根吧眼給封孔，確保管不能飛管。用15的鋼絲繩把每個(gè)致裂管的頭部栓起來(lái)。 根據(jù)智能云安全發(fā)爆器功率將所有致裂器用導(dǎo)線連接好。（單個(gè)孔中的致裂器為串聯(lián)，電阻值累計(jì)增加 ）（五）回收 將回收好的致裂器用礦車運(yùn)到操作間，把致裂器放在拆裝機(jī)鉗口上，并將充裝閥一頭插入拆裝頭里。然后順時(shí)針旋轉(zhuǎn)急停按鈕，按下啟動(dòng)按鈕以

13、啟動(dòng)拆裝機(jī)。 按住夾緊按鈕壓力上升到 10MPa 以上后放開(kāi)。然后按住拆卸按鈕，旋轉(zhuǎn)一至兩圈后，放開(kāi)拆卸按鈕。 按住松開(kāi)按鈕，然后將致裂器掉頭。 重復(fù)步驟。 將致裂器內(nèi)部的殘?jiān)謇砀蓛?，以便下次使用。六、施工安全技術(shù)措施在液態(tài)二氧化碳相變致裂實(shí)施過(guò)程中，所有施工人員除均需嚴(yán)格遵守致裂安全規(guī)程和地面所有的安全施工措施外，還需要執(zhí)行與液態(tài)二氧化碳相變致裂相關(guān)的安全實(shí)施規(guī)程。（一）注意事項(xiàng) 1）設(shè)備保存（1）注液設(shè)備安置在地面，需安排庫(kù)房值班人員妥善保致裂器材，無(wú)關(guān)人員禁止操作設(shè)備。（2）二氧化碳鋼瓶安置在通風(fēng)、陰涼處，發(fā)現(xiàn)鋼瓶有腐蝕、損傷、裂紋等缺陷時(shí)，及時(shí)向試驗(yàn)人員匯報(bào)并安排更換。2）設(shè)備灌裝（

14、1）井下致裂前一天對(duì)儲(chǔ)液管進(jìn)行二氧化碳灌裝，做到隨用隨灌，不長(zhǎng)期保存。 （2）灌裝前，無(wú)關(guān)人員離開(kāi)庫(kù)房，試驗(yàn)人員對(duì)空壓機(jī)、注液泵性能進(jìn)行檢查，確保裝置一切正常時(shí)開(kāi)始灌裝二氧化碳。（3）灌裝過(guò)程中，嚴(yán)格按照液態(tài)二氧化碳預(yù)裂裝置操作手冊(cè)，試驗(yàn)期間由信息研究院技術(shù)人員操作執(zhí)行，若出現(xiàn)漏氣應(yīng)及時(shí)停止，排查故障。（4）灌裝后，將儲(chǔ)液管兩端分別插到水中，檢驗(yàn)是否漏氣；灌裝前后對(duì)儲(chǔ)液管稱重，核實(shí)灌入液態(tài)二氧化碳的質(zhì)量；對(duì)線路進(jìn)行導(dǎo)通測(cè)試，確保線路正常；充裝完成后，上好兩端保護(hù)蓋。（二）試驗(yàn)安全技術(shù)措施1）鉆孔施工由施工方負(fù)責(zé)。2）鉆孔施工嚴(yán)格按照、實(shí)施方案施工。由施工方項(xiàng)目負(fù)責(zé)人負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)，并安排專人對(duì)鉆孔施工負(fù)責(zé)人、現(xiàn)場(chǎng)操作打鉆工等進(jìn)行鉆孔布置要求的專項(xiàng)指導(dǎo)，確保打鉆操作人員理解并掌握鉆孔施工要求。3）加熱器電流使用礦用智能云安全發(fā)爆器進(jìn)行導(dǎo)電，由放炮隊(duì)致裂工進(jìn)行接通電流。由我公司安排專人對(duì)對(duì)致裂工講明操作要求。4）在非煤礦山中的地面作業(yè)時(shí)，根據(jù)本工程的特點(diǎn)，在施工過(guò)程中特別要加強(qiáng)四周來(lái)往人員和致裂區(qū)域內(nèi)的機(jī)械設(shè)備、施工人員的警戒，特別