二氧化碳（液態(tài)co2）爆破（致裂）技術(shù)在眾維煤業(yè)的實(shí)踐與應(yīng)用

李亞鋒

[摘 要]在南疆地區(qū)無(wú)火工品供應(yīng)的條件下，眾維煤業(yè)為加快采掘接替進(jìn)度，決定引用二氧化碳爆破技術(shù)，對(duì)掘進(jìn)工作面巖石進(jìn)行致裂，從而加快巷道整體掘進(jìn)速度，最終通過(guò)實(shí)踐應(yīng)用表明，二氧化碳爆破技術(shù)用于巖巷掘進(jìn)能有效提高掘進(jìn)效率。

[關(guān)鍵詞]液態(tài)二氧化碳、爆破、實(shí)踐與應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TD712.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2017）16-0339-01

首先煤礦開(kāi)采本來(lái)就屬高危行業(yè)，眾所周知，井下作業(yè)過(guò)程中傳統(tǒng)的炸藥爆破更是存在諸多隱患，在管理上稍有不慎或疏漏，將會(huì)造成難以彌補(bǔ)的損失和悲劇；其次針對(duì)新疆的社會(huì)治安形勢(shì)，政府嚴(yán)控火工品使用，在南疆地區(qū)火工品審批異常困難，在此背景下眾維煤業(yè)大膽引進(jìn)液態(tài)二氧化碳爆破（致裂）技術(shù)，解決眾維煤業(yè)巖巷掘進(jìn)困局。

1 二氧化碳爆破技術(shù)基本原理

CO2二氧化碳?xì)怏w在一定的高壓下可轉(zhuǎn)變 為液態(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（爆破筒）內(nèi)，裝入安全膜、破裂片、導(dǎo)熱棒和密封圈，擰緊合金帽即完成了爆破前的準(zhǔn)備工作。將爆破筒和起爆器及電源線攜至爆破現(xiàn)場(chǎng)，把爆破筒插入鉆孔中固定好，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?，急劇膨脹產(chǎn)生高壓沖擊波致泄壓閥自動(dòng)打開(kāi)，被爆破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?chē)h(huán)境的液體，氣體不相融合，在井下爆破時(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)，爆破過(guò)程就是體積膨脹的過(guò)程，物理做功而非化學(xué)反應(yīng)。

2 掘進(jìn)巷道技術(shù)特征

2.1 地質(zhì)條件

眾維煤業(yè)開(kāi)采煤層為IV13煤，煤層頂板為粗-細(xì)砂巖，煤層底板為粉砂巖，所掘進(jìn)巷道為12081采煤工作面上順槽外段，巷道開(kāi)口掘進(jìn)布置在煤層底板巖石內(nèi)，巖石硬度系數(shù)5-6，所掘巖層為弱含水層，此處不存在富水異常區(qū)，不影響巷道掘進(jìn)。

2.2 巷道支護(hù)參數(shù)

巷道永久支護(hù)采用高強(qiáng)度錨桿+錨網(wǎng)+錨索聯(lián)合支護(hù)，巷道特征見(jiàn)下表：（見(jiàn)表1）

3 掘進(jìn)設(shè)備配置及爆破參數(shù)

3.1 掘進(jìn)設(shè)備配置

工作面同時(shí)配備3臺(tái)TY-28型氣腿鑿巖機(jī)，兩臺(tái)使用一臺(tái)備用，鉆桿使用1.2m長(zhǎng)中空六棱鉆桿，鉆頭采用φ50mm合金鋼鉆頭，與鉆桿桿體焊接，爆破筒根據(jù)每次起爆眼孔個(gè)數(shù)富裕配置，爆破筒φ50mm，長(zhǎng)度1m，發(fā)爆器等主要設(shè)備。

3.2 爆破參數(shù)及風(fēng)量驗(yàn)算

（1） 氣化壓裂技術(shù)參數(shù)

壓裂技術(shù)參數(shù)：爆破筒直徑50mm，單根爆破筒長(zhǎng)度1000mm，液態(tài)二氧化碳0.6㎏/根，液態(tài)二氧化碳膨脹體積1：（500-600），反映時(shí)間30ms，爆破壓力型號(hào)SD-400。

（2） 鉆孔參數(shù)

鉆孔參數(shù)如下：2#、3#孔方位角與巷道中線夾角10°，垂直角度-5°，鉆孔長(zhǎng)度1218mm；1#、4#孔方位角與巷道夾角10°，垂直角度+5°，鉆孔長(zhǎng)度1218mm；5-33#孔方位與巷道中心線方位平行，垂直角度與巷道掘進(jìn)坡度一致，鉆孔長(zhǎng)度1200mm。

（3） 氣化壓裂過(guò)程中二氧化碳的釋放量計(jì)算及濃度分析

每根二氧化碳爆破筒中液態(tài)二氧化碳質(zhì)量為0.6㎏，標(biāo)礦下二氧化碳體積為0.3m3，假如每根爆破筒內(nèi)二氧化碳1min內(nèi)全部釋放到工作面回風(fēng)流中，按照爆破技術(shù)參數(shù)每次最多起爆29個(gè)孔，則同時(shí)爆破29個(gè)孔釋放的二氧化碳體積為8.7m3。

根據(jù)以上理論分析計(jì)算，按爆破后二氧化碳全部釋放出來(lái)，至少所需風(fēng)量不低于260.3m3/min，實(shí)際氣態(tài)二氧化碳所流經(jīng)地點(diǎn)風(fēng)量均大于260.3m3/min，符合通風(fēng)安全要求。

4 爆破工藝

4.1 爆破筒推進(jìn)

二氧化碳爆破筒安裝前必須檢查其氣密性，確認(rèn)正常后推入鉆孔，在爆破筒推入孔內(nèi)之前將巖粉清理干凈，然后將爆破筒推至預(yù)定位置，推入時(shí)連接線必須在桿體上部（充氣閥露在孔外），將爆破筒用木楔楔緊，爆破不需要封孔，所有桿體推入鉆孔后要根據(jù)鉆孔位置定向，嚴(yán)禁旋轉(zhuǎn)。

4.2 爆破程序

起爆前必須檢查爆破筒尾端固定是否可靠，爆破前由專職瓦檢員檢查作業(yè)地點(diǎn)附近瓦斯及二氧化碳濃度，符合爆破要求后開(kāi)始作業(yè)，爆破時(shí)要將爆破線引致新鮮分流中，現(xiàn)場(chǎng)檢查整條電路系統(tǒng)無(wú)誤后連接發(fā)爆器起爆。

4.3 拆除

起爆10min后瓦檢員對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)5m范圍內(nèi)瓦斯、及二氧化碳濃度進(jìn)行檢查，二氧化碳及瓦斯?jié)舛日：?，確認(rèn)爆破地點(diǎn)頂板及兩幫無(wú)異?，F(xiàn)象后方可進(jìn)行退桿作業(yè)，若發(fā)現(xiàn)爆破筒壓在爆裂巖石下部時(shí)，可將巖石清開(kāi)后拿出爆破筒，爆破筒取出后逐根檢查測(cè)量電阻，確認(rèn)是否成功爆破，如有異常按照操作規(guī)范處理。

5 結(jié)論

液態(tài)二氧化碳爆破工藝在國(guó)內(nèi)屬于試驗(yàn)階段，各大領(lǐng)域未廣泛全面推廣，通過(guò)眾維煤業(yè)的本次引進(jìn)實(shí)踐應(yīng)用，表明液態(tài)二氧化碳爆破致裂技術(shù)相對(duì)傳統(tǒng)炸藥爆破更安全可靠，在效率方面二氧化碳爆破是致裂作用，后期的輔助工作量較大，而炸藥爆破則是明顯的物理拋出和破碎，但針對(duì)新疆的特殊維穩(wěn)形勢(shì)，火工品不能正常供應(yīng)，井下巖巷工程無(wú)法掘進(jìn)施工，直接影響礦井整體采掘布局，通過(guò)使用二氧化碳爆破工藝巖巷日進(jìn)尺可保證1.6m，解決了巖巷在沒(méi)有火工品情況下“寸尺難進(jìn)”的被動(dòng)局面。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李興.CO_2爆破技術(shù)在煤礦巷道掘進(jìn)中的應(yīng)用研究[J].能源技術(shù)與管理，2014，39（6）：167-168.

[2] GB/T 9969工業(yè)產(chǎn)品使用說(shuō)明書(shū)。