[实用新型]一种孔内充装液态二氧化碳相变致裂破岩系统

说明书

本实用新型属于岩石爆破施工技术装备领域，具体涉及一种孔内充装液态二氧化碳相变致裂破岩系统，包括车载可移动式液态二氧化碳充装系统、高压气管、球形阀开关、插拔快速接头、不锈钢气管、孔内充装液态二氧化碳相变致裂器；本实用新型具有以下优点：一是将孔外充气变为孔内充气，施工操作更安全；二是充装系统与原有设备兼容，只需要更换充装管道连接头，车载后可机动，充装管道可以根据现场情况进行延伸，能够适应不同工况需要。

技术领域

本实用新型属于岩石爆破施工技术装备领域，具体涉及一种孔内充装液态二氧化碳相变致裂破岩系统。

背景技术

CO₂爆破始于二十世纪五十年代，八十年代在美国开始发展，主要是想避免因炸药爆破产生火焰引起的爆炸事故而专门为高瓦斯矿井的采煤工作面研发的。CO₂爆破因不使用炸药，威力适中，爆破振动危害小等优点，作为炸药破岩的替代产品，逐步进入人们的视野，国内 CO₂爆破器材厂商逐步涌现，施工成本进一步降低，被广泛应用于矿山开采、土石方、基坑、隧道掘进等岩石破除工程中，仍处在不断成长和发展阶段。

CO₂爆破技术的原理是将液态二氧化碳密闭在金属管内，管内压强为8-10MPa，使用电池电压触发加热器产生大量热量，使液态二氧化碳瞬间气化(当温度超过31.2℃时，无论压力多大，液态二氧化碳都会迅速气化)，体积扩大600倍，管道中压力急剧增大直到冲破定压剪切片或金属管，瞬间产生强大冲击力，沿岩体的自然裂隙或冲击导致的裂缝喷射，并将其推离主体，从而达到爆破的目的。致裂器串联连接，可实现多点同时定向致裂。

当前CO₂爆破技术主要有三种：一是孔外充气循环管致裂施工法，致裂管使用高强度不锈钢无缝钢管，可以重复使用，施工时利用气化的高压二氧化碳冲破定压剪切片，对外做功，优点是耗材成本低，破岩经济性好，缺点是致裂管笨重，需要机械辅助施工，容易产生飞管，硬岩爆破施工时致裂管容易变形损坏。二是孔外充气一次性致裂管施工法，致裂管采用抗拉强度40MP的流体金属管，施工时利用气化的高压二氧化碳冲破致裂管，对外做功，优点是施工便利，不受地形条件和设备限制，可以实现人工大规模作业，缺点是人工与待爆体接触环节多，充液态二氧化碳、运输、下管都要人与待爆体接触，安全风险高，夏季高温对施工安全的影响大，未爆管处理困难，从安全角度考虑，致裂管的充装容量受限，单管的威力有限。三是孔内充气一次性致裂管施工法，与孔外充气一次性致裂管施工的最大区别在于将充气环节放在埋管以后，避免了人与待爆体的直接接触，提高了施工的安全性，当前存在的主要问题是致裂管现场组装比较麻烦，埋管后充气气密性没有保障，施工中漏气废管率较高，施工时需要将充装设备和气罐运输到现场，需要吊运设备配合，受施工场地局限大，目前施工应用少。

实用新型内容

本实用新型在现有二氧化碳破岩技术和设备的基础上，提出了一种孔内充装液态二氧化碳相变致裂破岩系统。

本实用新型采用的技术方案为：一种孔内充装液态二氧化碳相变致裂破岩系统,包括：车载可移动式液态二氧化碳充装系统、高压气管、球形阀开关、插拔快速接头、不锈钢气管、孔内充装液态二氧化碳相变致裂器，车载可移动式液态二氧化碳充装系统包括装载车、储液罐、CO₂灌装机、发电机，其中，车载可移动式液态二氧化碳充装系统用于为孔内充装液态二氧化碳相变致裂器提供可移动、现场充气的气源以及起爆的电源，高压气管用于连接球阀开关和CO₂灌装机，球阀开关用于控制气路的通断，快速插拔接头用于实现气路的快速连接与断开，不锈钢气管用于连接快速插拔接头与孔内充装液态二氧化碳相变致裂器，孔内充装液态二氧化碳相变致裂器用于实现现场充气；车载可移动式液态二氧化碳充装系统中的CO₂灌装机通过高压气管与球阀开关的一端连接，球阀开关的另一端与快速插拔接头连接，快速插拔接头通过不锈钢气管与孔内充装液态二氧化碳相变致裂器连接。