[发明专利]一种二氧化碳爆燃脉冲式增压破岩装置与工艺方法

说明书

本发明公开了一种二氧化碳爆燃脉冲式增压破岩装置与工艺方法，包括原料存储仓及所述原料存储仓下方设置的爆燃仓；所述爆燃仓一端开口并连接通往爆破处的耐压管道，所述爆燃仓的中部设置有排气管道并连接至排气装置；所述排气装置通过管道一连接至高压泵，所述高压泵通过管道二连接所述原料存储仓；所述原料存储仓中设有存储仓开关阀门，所述存储仓开关阀门的下端部穿过进料通道位于所述爆燃仓中；所述爆燃仓中对应所述下端部处设有叶轮，所述爆燃仓中还设有点火装置；本装置利用爆燃原料膨胀相变后产生瞬态的高压高温气体冲击被爆破处实现压裂，安全性高、易于操作，压裂效果好。

技术领域

本发明涉及到爆破装置及方法技术领域，具体涉及到一种二氧化碳爆燃脉冲式增压破岩装置与工艺方法。

背景技术

在矿山与石材开采、基坑开挖、隧道与地下空间施工、顽石/孤石安全爆破拆除、管道等堵塞疏通等市政交通工程中，常常需要进行爆破。爆破致裂法具有效率高、成本低等特点，在采矿工程、地下交通工程和水利水电工程等岩体开挖中得到广泛应用。然而在爆破作业过程中产生的强烈冲击波会造成近区岩体扰动与损伤，以及岩体的振动危害，从而会对工程岩体稳定性及周边环境的安全性造成一定影响。为了提高作业安全性、降低冲击扰动强烈，同时达到较为理想的破岩效果，利用高能气体膨胀做功致裂岩体的新型碎岩技术应运而生，尤其是CO₂相变膨胀致裂技术正受到矿山开采、隧道掘进、市政交通等领域广泛关注。

高能气体压裂技术最早于19世纪60年代出现在美国，该技术是一种利用火(炸)药在短时间内燃烧产生的冲击波和爆生气体来压裂岩体。最开始是采用TNT等猛炸药对储层实施爆炸压裂，但因爆炸对井筒和地层的破坏太大而逐渐被淘汰，取而代之的是使用硝化棉等火(炸)药的爆燃来实施高能气体压裂。近年来还出现了浓稠硝基甲烷炸药、液体推进剂等一系列爆燃更稳定、更加安全、更高效的高能火药。从原理上讲，CO₂相变膨胀致裂装置也属于高能气体压裂技术中的一种，最早由欧美国家科研人员研发。该装置利用液态CO₂为媒介，将液态CO₂和发热管(爆炸性物质)封装在密闭容器内。激发发热管使之在数十毫秒内产生800℃以上的高温，液态CO₂压力急剧增加，高压气体快速释放，致使岩体开裂或破碎。在CO₂气爆致裂岩体施工过程中，由于发热管(II类爆炸品)在摩擦、静电等偶然因素作用下提前触发，曾出现致裂管炸管或飞管事件。然而，无论是控制爆破技术，还是高能气体压裂技术，当前均不同程度的使用到I、II类民用爆炸品(当前二氧化碳相变膨胀致裂技术使用的发热药属于II类民用爆炸品)，并没有从根本上解决安全与冲击扰动问题。因此，需要开发一种安全性高、易于操作的高能气体压裂方法。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供了一种安全性高、易于操作的二氧化碳爆燃脉冲式增压破岩装置与工艺方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种二氧化碳爆燃脉冲式增压破岩装置，所述增压破岩装置包括原料存储仓及所述原料存储仓下方设置的爆燃仓；所述爆燃仓一端开口并连接通往爆破处的耐压管道，所述爆燃仓的中部设置有排气管道并连接至排气装置；所述排气装置通过管道一连接至高压泵，所述高压泵通过管道二连接所述原料存储仓；

所述原料存储仓与所述爆燃仓相抵接，并设有贯穿仓壁的进料通道；所述原料存储仓中设有存储仓开关阀门，所述存储仓开关阀门的下端部穿过所述进料通道位于所述爆燃仓中；所述爆燃仓中对应所述下端部处设有叶轮，所述叶轮通过转轴连接有电机，所述电机设置在所述爆燃仓外；所述爆燃仓中还设有点火装置。

本二氧化碳爆燃脉冲式增压破岩装置利用爆燃原料膨胀相变后产生瞬态的高压高温气体冲击被爆破处实现压裂。