[发明专利]一种用于二氧化碳相变爆炸的高能活化剂及其制备方法

说明书

本发明实施例提供了一种用于二氧化碳相变爆炸的高能活化剂及其制备方法，涉及二氧化碳相变致裂技术领域，按重量份数比，所述活化剂的原料包括以下组分：8～15份草酸铵、15～25份水杨酸、50～80份硝酸胍、8～15份轻金属和5～8份催化剂。该活化剂的性能稳定，在空气中用明火无法点燃或引爆，还可以防撞击，从而避免由碰撞或高空坠落而造成的燃烧或爆炸；此外，该活化剂安全可靠，其在致裂管内通过液态二氧化碳均匀围压即可高效使用。

技术领域

本发明涉及二氧化碳相变致裂技术领域，具体而言，涉及一种用于二氧化碳相变爆炸的高能活化剂及其制备方法。

背景技术

二氧化碳相变致裂技术是近些年采用的新型非炸药致裂技术，目前广泛用于岩石爆破、矿山开采、煤层瓦斯增抽和储罐清堵等，具有操作简单、适应性强、安全高效和经济环保的特点。由于该技术是一种物理相变爆破，因而有着其他爆破设备无法比拟的独特优势，它可以为煤矿的瓦斯安全防治、煤层抽采及特殊矿山条件下的开采提供新技术和新工艺，推动煤炭和矿山行业快速发展。

液态二氧化碳相变致裂技术是利用管内液态二氧化碳受热气化膨胀，反应后释放出高压气体作用于岩石或煤块，克服了传统炸药爆破开采、预裂爆破时破坏性大且危险性高等缺点，可适用于矿山安全开采和预裂爆破。高压液态二氧化碳在活化剂作用下，体积迅速膨胀冲破破裂片迅速转化为气态，短时间释放的气体的膨胀作用能使钻孔周边煤体致裂。液态二氧化碳体积膨胀时会吸收大量的热量，能有效降低致裂范围内的煤体温度，同时有利于抑制煤层自燃。液态二氧化碳相变致裂比传统爆破更安全，操作时不需要验炮，爆破后即可进人，可并联实现连续工作。相变反应过程中产生的应力冲击波在自由面反射后形成反射拉伸波的作用，使岩石周围产生粉碎区和初始裂隙。在冲击波转变为应力波继续传播，产生大量高压气体沿着初始裂隙中裂尖进一步扩展，二次裂隙发育形成爆破裂隙远区。在相变致裂作用下，气体膨胀引起各质点径向位移，爆破孔周围发生径向压缩和切向拉伸。当切向张拉应力超过抗拉极限强度时，岩体被破坏产生裂隙，当冲击波逐渐衰减小于岩体抗拉强度时，此时将不再产生新的裂隙。随后高压二氧化碳气体朝着裂隙发展方向侵入，裂纹扩展后周围压应力逐渐减小。

二氧化碳在低于31℃、压力大于7.35MPa时以液态存在，当温度超过31℃时开始气化，并且随温度的变化压力而变化。利用这一物理特点，致裂器主管内加压填充液态二氧化碳，利用起爆器快速激发活化剂使之温度升高，液态二氧化碳瞬间膨胀气化，当产生高压气体达到破裂片极限强度时，高压气体冲开破裂片，高压二氧化碳从泄气头释放，作用在岩体上，从而达到致裂的效果。连接时致裂器采用可采用串联和并联，可实现多点同时定向致裂爆破。

活化剂装设在致裂管主体管内，为液态二氧化碳相变气化提供热能。现有二氧化碳相变致裂用的活化剂中大多主要成分有高氯酸钾或高锰酸钾，它们作为强氧化剂为封闭无氧环境中的燃烧提供所需的氧。在GHS危险性类别分类中，高氯酸钾被划定为氧化性固体类别1，可能引起燃烧或爆炸的危险强氧化物；高锰酸钾被划定为氧化性固体类别2以及危害水生环境——急性危险和长期危险类别1，有环境污染的负面影响。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于二氧化碳相变爆炸的高能活化剂及其制备方法。

本发明是这样实现的：

第一方面，本发明实施例提供了一种用于二氧化碳相变爆炸的高能活化剂，按重量份数比，所述原料包括以下组分：8～15份草酸铵、15～25份水杨酸、50～80份强氧化剂、8～15份轻金属和5～8份催化剂；

其中，所述强氧化剂为硝酸胍。

第二方面，本发明实施例提供了一种用于二氧化碳相变爆炸的高能活化剂的制备方法，将如前述实施例所述的用于二氧化碳相变爆炸的高能活化剂的原料进行混合。

第三方面，本发明实施例提供了一种二氧化碳相变致裂器，其包括有致裂管，所述致裂管中填充有如前述任一实施例所述的用于二氧化碳相变爆炸的高能活化剂。