CN106522946A - 一种爆破孔作为干冰容器的致裂方法及装置 - Google Patents
一种爆破孔作为干冰容器的致裂方法及装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106522946A CN106522946A CN201611044546.2A CN201611044546A CN106522946A CN 106522946 A CN106522946 A CN 106522946A CN 201611044546 A CN201611044546 A CN 201611044546A CN 106522946 A CN106522946 A CN 106522946A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- blast hole
- dry ice
- fracturing
- expansion tube
- hole
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 158
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 title abstract description 41
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 title abstract description 41
- 238000005336 cracking Methods 0.000 title abstract description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 title abstract 4
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims abstract description 5
- 235000011089 carbon dioxide Nutrition 0.000 claims description 76
- 239000003566 sealing material Substances 0.000 claims description 16
- 230000037452 priming Effects 0.000 claims description 15
- 238000004880 explosion Methods 0.000 claims description 12
- 239000004575 stone Substances 0.000 claims description 7
- 239000003999 initiator Substances 0.000 claims description 6
- 239000002689 soil Substances 0.000 claims description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 9
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 238000005422 blasting Methods 0.000 description 4
- 210000000078 claw Anatomy 0.000 description 4
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 4
- 238000005474 detonation Methods 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000790917 Dioxys <bee> Species 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 description 1
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21C—MINING OR QUARRYING
- E21C37/00—Other methods or devices for dislodging with or without loading
- E21C37/06—Other methods or devices for dislodging with or without loading by making use of hydraulic or pneumatic pressure in a borehole
- E21C37/14—Other methods or devices for dislodging with or without loading by making use of hydraulic or pneumatic pressure in a borehole by compressed air; by gas blast; by gasifying liquids
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Geology (AREA)
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
Abstract
本发明公开了一种爆破孔作为干冰容器的致裂方法及装置，该方法包括以下步骤：S1、在需要爆破的基层中钻凿爆破孔；S2、向爆破孔中安装发热装置，并将引爆线路引出爆破孔；S3、常压下，将干冰加注至爆破孔中；S4、封闭爆破孔；S5、引爆线路连接爆破孔外部的起爆装置，确认安全后，启动起爆装置，对爆破孔进行爆破。本发明无需使用高压的二氧化碳，完全省去了致裂器，可以将干冰常压下置入爆破孔中，大大降低了设备成本和使用成本。
Description
技术领域
本发明涉及矿山爆破技术领域，更具体地说，特别涉及一种爆破孔作为干冰容器的致裂装置。
背景技术
参阅图1所示，现有的二氧化碳爆破/爆裂系统是由二氧化碳致裂器201(内部装有安全发热管)、二氧化碳充气工作站202、液态二氧化碳203、组成。具体来讲，就是在工地现场用二氧化碳充气工作站将液态二氧化碳压缩充入二氧化碳致裂器中，然后将二氧化碳致裂器201装入钻孔中，并采用起爆器204进行起爆。
在工地起爆时，起爆器点燃二氧化碳致裂器中的发热管，发热管发热，提供热量将压力高达10-15Mpa的液态二氧化碳快速加热变为气态二氧化碳，二氧化碳体积膨胀400-600倍以上，从而产生冲击力而致裂岩石。
其存在以下问题：
1、在施工过程中，需要将带20公斤压力的液态二氧化碳长途运输到施工现场，需审批且不安全、繁琐。
2、二氧化碳充气工作站操作程序复杂，且成本高达数十万元，使用门槛高。
3、在二氧化碳灌装及施工过程中，二氧化碳致裂器中的液态二氧化碳压力达100公斤以上，对产品质量要求高，存在较大的安全隐患，且影响效率增加成本。
4、重复使用二氧化碳致裂器重量近70公斤，一次性使用二氧化碳致裂器重量也达10公斤以上，与传统的火工爆破产品相比，重量太重，劳动强度极大，效率极低，进而造成成本太高，难以广泛运用。
因而，迫切需要研发一种全新的能克服以上缺陷的且能与传统的火工爆破产品竞争的爆破/爆裂系统。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种爆破孔作为干冰容器的致裂方法，不需要使用高压液态二氧化碳，不需要使用二氧化碳充气工作站，常压下即可使用，直接利用干冰和发热管安装到爆破孔中即可实现爆破。
本发明的第二目的在于提供一种爆破孔作为干冰容器的致裂装置。
为了实现本发明的第一目的，本发明采用的技术方案如下：
一种爆破孔作为干冰容器的致裂方法，包括以下步骤：
S1、在需要爆破的基层中钻凿爆破孔；
S2、向爆破孔中安装发热装置，并将引爆线路引出爆破孔；
S3、常压下，将干冰加注至爆破孔中；
S4、封闭爆破孔；
S5、引爆线路连接爆破孔外部的起爆装置，确认安全后，启动起爆装置，对爆破孔进行爆破。
进一步地，S4中先填充封孔材料密封，所述封孔材料由粘性土与石子骨料拌合而成，再通过干冰致裂封孔器封堵爆破孔。
为了实现本发明的第二目的，本发明采用的技术方案如下：
一种爆破孔作为干冰容器的致裂装置，包括开设在基层上的爆破孔，所述爆破孔中填充有干冰，所述爆破孔中穿设有与干冰接触的发热装置，所述爆破孔的孔口处安装有干冰致裂封孔器，所述发热装置还通过引爆线路与爆破孔外部的起爆装置连接。
进一步地，所述干冰致裂封孔器包螺母、螺杆和第一膨胀管，所述螺杆穿过所述第一膨胀管，且所述螺杆一端螺接有螺母，且所述螺母支撑在所述第一膨胀管一端的端面上，所述第一膨胀管的另一端轴向开设有多个第一切口，所述螺杆的另一端为圆锥体，圆锥体的最大直经大于第一膨胀管的内经，圆锥体的最大直径加上第一膨胀管的壁厚大于或等于爆破孔的直径。
进一步地，所述圆锥体与第一膨胀管之间还套装有第二膨胀管，所述第二膨胀管的一端为圆锥形，且穿设在第一膨胀管的另一端，所述第二膨胀管的另一端开设有多个第二切口。
进一步地，干冰致裂封孔器和爆破孔中干冰之间的空腔中还填充有封孔材料，所述封孔材料由粘性土与石子骨料拌合而成。
进一步地，所述发热装置为发热管，所述发热管的长度小于等于干冰的填充长度，大于干冰的填充长度的四分之三，且所述干冰填充在发热管与爆破孔之间的孔隙中。
进一步地，所述起爆装置为电起爆装置或电力电源。
本发明的优点在于：干冰通过配送系统配送到工地现场，用专用工具将干冰装入已装了安全发热管的爆破孔中，填入封孔材料，再通过干冰致裂封孔器封堵爆破孔，并采用起爆装置进行起爆。起爆时，起爆装置点燃发热管，发热管瞬间发热，提供热量，干冰快速加热，干冰瞬间升华为气态二氧化碳，膨胀800--1000倍以上，从而产生数百兆帕的冲击力和膨胀力，将岩石、煤、矿等致裂。
与现有技术相比，本发明的优点在于：使二氧化碳致裂技术得到革命性的变革，彻底解决了以下问题：
1、不再需要二氧化碳灌装成套设备，解决了二氧化碳致裂技术推广的投资门槛问题。
2、因干冰不带压，可以在常压下使用，彻底摆脱了数十公斤以上的高压液体二氧化碳带来的施工技术门槛和安全风险，使二氧化碳致裂施工变得像土建施工一样安全。
3、不在需要专用的致裂器。
3、极大地解放了生产力，提高了生产效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是传统的二氧化碳爆破系统的工作原理图；
图2是本发明的爆破孔作为干冰容器的至裂方法的方法原理图；
图3是本发明的爆破孔作为干冰容器的至裂装置的结构示意图；
图4是本发明中干冰致裂封孔器的结构示意图一；
图5是本发明中干冰致裂封孔器的结构示意图二；
具体实施方式
下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
参阅图2所示，本发明提供一种爆破孔作为干冰容器的致裂方法，包括以下步骤：
S1、在需要爆破的基层中钻凿爆破孔；
S2、向爆破孔中安装发热装置，并将引爆线路引出爆破孔；
S3、常压下，将干冰加注至爆破孔中；
S4、封闭爆破孔；
S5、引爆线路连接爆破孔外部的起爆装置，确认安全后，启动起爆装置，对爆破孔进行爆破。
首先通过使用干冰作为爆破原料，不再需要制作承压的致裂器，节省了致裂装置的成本；不再需要二氧化碳灌装成套设备，解决了二氧化碳致裂技术推广的投资门槛问题。因干冰不带压，可以在常压下使用，彻底摆脱了数十公斤以上的高压液体二氧化碳带来的施工技术门槛和安全风险，使二氧化碳致裂施工变得像土建施工一样安全。
优选的，所述步骤S4中通过干冰致裂封孔器5封堵爆破孔2，然后填充封孔材料密封，所述封孔材料由粘性土与石子骨料拌合而成。干冰至裂封孔器5可以封堵爆破孔2的端口，使得干冰的爆破能量在冲击基层中消耗。该基层可以是煤矿、岩石矿、金属矿等。
参阅图3所示，本发明还提供的一种爆破孔作为干冰容器的致裂装置，包括开设在基层1上的爆破孔2，爆破孔2中填充有干冰3，爆破孔2中穿设有与干冰3接触的发热装置4，爆破孔2的孔口处安装有干冰致裂封孔器5，发热装置4还通过引爆线路6与爆破孔外部的起爆装置7连接。
在使用时，干冰3通过配送系统配送到工地现场，用专用工具将干冰3装入已装有发热装置的爆破孔2中，并采用起爆装置7进行起爆。起爆时，起爆装置7点燃爆破孔2中的发热装置4，发热装置4瞬间发热，提供热量，干冰3快速加热，干冰3瞬间升华为气态二氧化碳，膨胀800--1000倍以上，从而产生数百兆帕的冲击力和膨胀力，将岩石、煤、矿等致裂。通过该装置，无需使用高压的二氧化碳，完全省去了致裂器，可以将干冰3常压下置入爆破孔2中，大大降低了设备成本和使用成本。
在本实施例中，所述发热装置4为发热管，发热管的长度小于等于干冰3的填充长度，大于干冰3的填充长度的四分之三。优选的发热管的长度与干冰3填充长度相同，且干冰3填充在发热管与爆破孔2之间的孔隙中，所以大大提高了发热管与干冰3的接触面积，干冰3在升华时冲击力大，瞬间爆发力强，有利于提高爆破效率。起爆装置为电起爆装置或电力电源7，引爆线路3是起爆电线，电起爆装置或电力电源的优点是响应速度快，发热量大。
参见图4所示，在本发明的一个优选实施例中，干冰致裂封孔器5包螺母51、螺杆52和第一膨胀管53，所述螺杆52穿过所述第一膨胀管53，且所述螺杆52一端螺接有螺母51，且所述螺母51支撑在所述第一膨胀管53一端的端面上，所述第一膨胀管53的另一端轴向开设有多个第一切口54，所述螺杆51的另一端为圆锥体55，圆锥体55的最大直经大于第一膨胀管53的内经，圆锥体55的最大直径加上第一膨胀管53的壁厚大于或等于爆破孔2的直径。在拧紧螺母51时，螺杆52相对第一膨胀管53轴向移动，圆锥体55挤压第一膨胀管53，第一膨胀管53上的卡爪张开，卡抓在爆破孔2侧壁上。参阅图5所示，为了进一步提高干冰致裂封孔器5卡爪爆破孔2侧壁的摩擦力，所述圆锥体55与 第一膨胀管53之间还套装有第二膨胀管56，所述第二膨胀管56的一端为圆锥形，且穿设在第一膨胀管53的另一端，所述第二膨胀管56的另一端开设有多个第二切口57。在拧紧螺母51时，第一膨胀管53和第二膨胀管56上的卡爪均能张开，卡抓在爆破孔2侧壁上。
最优的，干冰致裂器5与爆破孔2之间的还填充有封孔材料58，封孔材料58由粘性土与石子骨料拌合而成，该封孔材料58也可以用胶填充。也或者可以使用封孔材料58直接密封爆破孔2的孔口等方式也不影响本发明的实施。干冰致裂封孔器中膨胀管的数量和封孔深度根据需要而定，封孔材料需分层捣实。在使用时，在先将干冰致裂器放入爆破孔2中，填入粘性材料和石粉的混合物并分层捣实，离孔口1-2米时，将干冰致裂封孔器放入爆破孔中，保持螺母51在爆破孔外，再旋紧螺母51，将螺杆52的向上提将第一膨胀管53底部的爪子撑开，卡爪支撑在爆破孔2的孔壁上，干冰致裂封孔器5实现对爆破孔2的封孔。
与现有技术相比，本发明具有以下优点。
1、不再需要二氧化碳灌装成套设备，解决了二氧化碳致裂技术推广的投资门槛问题。
2、因干冰不带压，可以在常压下使用，彻底摆脱了数十公斤以上的高压液体二氧化碳带来的施工技术门槛和安全风险，使二氧化碳致裂施工变得像土建施工一样安全。
3、极大地解放了生产力，提高了生产效率。
4、不再需要专用的致裂器。
虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是专利所有者可以在所附权利要求的范围之内做出各种变形或修改，只要不超过本发明的权利要求所描述的保护范围，都应当在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种爆破孔作为干冰容器的致裂方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、在需要爆破的基层中钻凿爆破孔；
S2、向爆破孔中安装发热装置，并将引爆线路引出爆破孔；
S3、常压下，将干冰加注至爆破孔中；
S4、封闭爆破孔；
S5、引爆线路连接爆破孔外部的起爆装置，确认安全后，启动起爆装置，对爆破孔进行爆破。
2.根据权利要求1所述的爆破孔作为干冰容器的致裂方法，其特征在于：所述步骤S4中先填充封孔材料密封，所述封孔材料由粘性土与石子骨料拌合而成，再通过干冰致裂封孔器封堵爆破孔。
3.一种实现权利要求1所述致裂方法的致裂装置，其特征在于：包括开设在基层上的爆破孔，所述爆破孔中填充有干冰，所述爆破孔中穿设有与干冰接触的发热装置，所述爆破孔的孔口处安装有干冰致裂封孔器，所述发热装置还通过引爆线路与爆破孔外部的起爆装置连接。
4.根据权利要求3所述的爆破孔作为干冰容器的致裂装置，其特征在于：所述干冰致裂封孔器包螺母、螺杆和第一膨胀管，所述螺杆穿过所述第一膨胀管，且所述螺杆一端螺接有螺母，且所述螺母支撑在所述第一膨胀管一端的端面上，所述第一膨胀管的另一端轴向开设有多个第一切口，所述螺杆的另一端为圆锥体，圆锥体的最大直经大于第一膨胀管的内经，圆锥体的最大直径加上第一膨胀管的壁厚大于或等于爆破孔的直径。
5.根据权利要求4所述的爆破孔作为干冰容器的致裂装置，其特征在于：所述圆锥体与第一膨胀管之间还套装有第二膨胀管，所述第二膨胀管的一端为圆锥形，且穿设在第一膨胀管的另一端，所述第二膨胀管的另一端开设有多个第二切口。
6.根据权利要求3所述的爆破孔作为干冰容器的致裂装置，其特征在于：干冰致裂封孔器和爆破孔中干冰之间的空腔中还填充有封孔材料，所述封孔材料由粘性土与石子骨料拌合而成。
7.根据权利要求3-6任一项所述的爆破孔作为干冰容器的致裂装置，其特征在于：所述发热装置为发热管，所述发热管的长度小于等于干冰的填充长度，大于干冰的填充长度的四分之三，且所述干冰填充在发热管与爆破孔之间的孔隙中。
8.根据权利要求7所述的爆破孔作为干冰容器的致裂装置，其特征在于：所述起爆装置为电起爆装置或电力电源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201611044546.2A CN106522946A (zh) | 2016-11-24 | 2016-11-24 | 一种爆破孔作为干冰容器的致裂方法及装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201611044546.2A CN106522946A (zh) | 2016-11-24 | 2016-11-24 | 一种爆破孔作为干冰容器的致裂方法及装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106522946A true CN106522946A (zh) | 2017-03-22 |
Family
ID=58356648
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201611044546.2A Pending CN106522946A (zh) | 2016-11-24 | 2016-11-24 | 一种爆破孔作为干冰容器的致裂方法及装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106522946A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108518225A (zh) * | 2018-06-07 | 2018-09-11 | 江苏中控能源科技有限公司 | 干冰粉动态破岩装置、干冰粉动态破岩系统及干冰粉动态破岩方法 |
| CN113107484A (zh) * | 2021-04-06 | 2021-07-13 | 湖北楚道凿岩工程有限公司 | 露天矿山开采的二氧化碳致裂爆破管及爆破施工方法 |
| CN115823977A (zh) * | 2022-11-15 | 2023-03-21 | 武汉大学 | 一种干冰高效致裂岩石的方法 |
-
2016
- 2016-11-24 CN CN201611044546.2A patent/CN106522946A/zh active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108518225A (zh) * | 2018-06-07 | 2018-09-11 | 江苏中控能源科技有限公司 | 干冰粉动态破岩装置、干冰粉动态破岩系统及干冰粉动态破岩方法 |
| CN108518225B (zh) * | 2018-06-07 | 2024-02-06 | 江苏中控能源科技有限公司 | 干冰粉动态破岩装置、干冰粉动态破岩系统及干冰粉动态破岩方法 |
| CN113107484A (zh) * | 2021-04-06 | 2021-07-13 | 湖北楚道凿岩工程有限公司 | 露天矿山开采的二氧化碳致裂爆破管及爆破施工方法 |
| CN115823977A (zh) * | 2022-11-15 | 2023-03-21 | 武汉大学 | 一种干冰高效致裂岩石的方法 |
| CN115823977B (zh) * | 2022-11-15 | 2024-05-17 | 武汉大学 | 一种干冰高效致裂岩石的方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106437709A (zh) | 一种干冰二氧化碳致裂装置及致裂方法 | |
| US20240110465A1 (en) | Cracking permeability increasing method combining hydraulic fracturing and methane in-situ combustion explosion | |
| WO2019205558A1 (zh) | 一种脉冲水力致裂控制顶煤冒放性的方法及设备 | |
| CN106522946A (zh) | 一种爆破孔作为干冰容器的致裂方法及装置 | |
| CN108827086B (zh) | 一种基于安全气囊气体发生剂的致裂筒及其近人爆破方法 | |
| CN102155890A (zh) | 深孔松动爆破卸压解围的装药方法 | |
| CN105627846A (zh) | 一种深孔卸压爆破防治冲击地压的方法 | |
| WO2006045248A1 (fr) | Outil de fracture a gaz a energie elevee pour une operation de pose de tube | |
| CN104975838A (zh) | 一种可阻止高能气体压裂预存裂缝闭合的方法 | |
| CN112665472A (zh) | 一种露天矿用二氧化碳破岩装置及方法 | |
| CN114353608A (zh) | 一种矿石安全开采方法 | |
| CN111561848A (zh) | 深孔液态二氧化碳冷爆破方法 | |
| CN107036498A (zh) | 一种矿体水压爆破系统与矿体水压爆破方法 | |
| CN206190284U (zh) | 一种干冰二氧化碳致裂装置 | |
| CN108489349B (zh) | 一种基于聚能预处理的直接注入式定向气体爆破方法 | |
| CN106121644B (zh) | 基于煤岩钻孔平面交联孔网结构的充水承压爆破卸压和支护补强方法 | |
| CN206419013U (zh) | 一种爆破孔作为干冰容器的致裂装置 | |
| CN101893414B (zh) | 一种爆炸装置 | |
| CN104534948B (zh) | 适用于高温火区的快速施工装置 | |
| CN214537620U (zh) | 一种露天矿用二氧化碳破岩装置 | |
| CN110823036B (zh) | 一种控制爆区边缘岩体损伤的爆破方法 | |
| CN112985186A (zh) | 一种固体二氧化碳气动破岩装置及其使用方法 | |
| CN108413826A (zh) | 一种深孔松动爆破装置及方法 | |
| CN205784917U (zh) | 一种致裂筒 | |
| CN107989611A (zh) | 用于非爆破开挖岩石的致裂孔内固态二氧化碳的装药方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20170322 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |