CN107304675B - 一种二氧化碳致裂装置的无源自流式灌装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的一种二氧化碳致裂装置的无源自流式灌装方法，包括以下步骤：将充装头旋装在致裂器主管的充装端，将简易头旋装在致裂器主管的泄能端；将液态二氧化碳罐的输出阀与充装头的充装接口连接，使液态二氧化碳罐中的液态二氧化碳进入致裂器主管；关闭液态二氧化碳罐的输出阀，使致裂器主管中的液态二氧化碳从简易头放出；卸除简易头，将泄能头及爆裂片安装在致裂器主管的泄能端；再次使液态二氧化碳罐中的液态二氧化碳进入致裂器主管，以完成二氧化碳致裂装置的液态二氧化碳灌装过程。本发明具有操作简单、安全可靠、成本低廉的优点，不需要购置专门的灌装机即可方便快捷地完成灌装操作，可大幅度减少成本投入，具有较好的实用性。
Description
技术领域
本发明涉及一种爆破装置，尤其是涉及一种利用液态二氧化碳气相致裂技术进行爆破的二氧化碳致裂装置。
背景技术
二氧化碳致裂装置又称二氧化碳致裂器、二氧化碳爆破装置、二氧化碳开采器，主要包括致裂器主管、泄能头、爆裂片、充装头。泄能头和充装头分别旋装在致裂器主管的两端，在充装头上设有通向致裂器主管的充装通道及开启和关闭充装通道的顶针，在泄能头上设有泄能通道，泄能通道的一端通向致裂器主管，另一端通向二氧化碳致裂装置外。定制爆裂片密封设置在泄能头的泄能通道与致裂器主管之间，加热装置设置在致裂器主管内。爆裂片会在加热装置将充装到致裂器主管内的液态二氧化碳加热气化并膨胀到一定压力时破裂，此时高能二氧化碳气体瞬间从致裂器主管喷气孔里爆发出来，从而达到爆破的目的。
二氧化碳致裂装置是利用二气化碳气相变化实现的一种低电压起爆技术，具有预裂威力大、无需验炮、操作简单、安全系数高的优点。且二氧化碳属惰性物质，具阻燃功能，不与周围的液体、气体相融合，不受高温、高湿、高寒环境的影响，爆破过程无明火、无电弧，不产生任何有害气体，现已广泛应用于锅炉清堵、建筑物拆除、特殊区域爆破、地质勘探、采矿业等多个领域。尤其是在煤炭开采领域，由于液态二氧化碳致裂装置利用液态二氧化碳瞬间气化产生的膨胀力进行爆破，与传统的爆破相比具有储多优势：爆破过程无花火外露；低压起爆(9V)，相比传统起爆(1800V)更安全；不产生具有破坏性的震荡或震波，减少了诱发瓦斯突出的几率；不需要进行验炮，可连续作业；爆破威力和爆破方向均可进行调控。已大量应用于低透煤层强化瓦斯抽采、区域消突、局部消突、冲击地压解危、采面强制放顶、煤仓清堵、采煤、掘进等多个方面。
虽然二氧化碳致裂装置相比于传统的爆破具有很多优势，二氧化碳致裂装置的致裂器主管、泄能头、充装头可重复使用，但目前该领域对二气化碳致裂装置进行灌装液态二气化碳时，需要采用专门的灌装机，存在工序繁琐、操作复杂、成本高昂的缺陷。对于大量采用二气化碳致裂装置进行生产作业的企事业单位来说，通常需要投入较大的资金成本采购灌装机，才可满足正常的灌装和生产需求；而对于较小单位来说灌装机投入较大，主要是通过专门提供灌装的公司来二气化碳致裂装置装置，同样需要支会一定的灌装费用，且往往不能实现及时灌装的目的，从而影响了正常的生产。
发明内容
本发明的目的是提供一种二氧化碳致裂装置的无源自流式灌装方法，具有操作简单、安全可靠、成本低廉的优点，采用本发明的二氧化碳致裂装置无源自流式灌装方法，不需要购置专门的灌装机即可方便快捷地完成灌装操作，可大幅度减少成本投入，具有较好的实用性。
为解决现有技术中二氧化碳致裂装置灌装液态二氧化碳时需要采用专门的灌装机，其操作复杂、资金投入较大的问题，本发明提供的一种二氧化碳致裂装置的无源自流式灌装方法，其中，二氧化碳致裂装置包括致裂器主管、泄能头、爆裂片、充装头、加热装置，灌装方法包括以下步骤：
一、将充装头旋装在致裂器主管的充装端，将简易头旋装在致裂器主管的泄能端，其中简易头为本灌装方法设置的临时封装头；
二、将液态二氧化碳罐的输出阀通过连接管与充装头的充装接口连接，并打开液态二氧化碳罐的输出阀和充装头的顶针，使液态二氧化碳罐中的液态二氧化碳通过输出阀、连接管、充装头的充装通道进入致裂器主管，然后打开简易头上的阀门；
三、当简易头排气孔出现白雾状干冰时，关闭简易头上的阀门，继续充装至致裂器主管中的液态二氧化碳达到设定冷却量，关闭液态二氧化碳罐的输出阀或使充装头的顶针封闭充装头的充装通道；
四、打开简易头上的阀门缓慢排放空充装的液态二氧化碳，以对致裂器主管进行冷却降温；
五、卸除简易头，将泄能头及爆裂片安装在致裂器主管的泄能端；
六、再次打开液态二氧化碳罐的输出阀或使充装头的顶针开启充装头的充装通道，使液态二氧化碳罐中的液态二氧化碳通过输出阀、连接管、充装头的充装通道进入致裂器主管；
七、当致裂器主管中的液态二氧化碳达到设定灌装量时，关闭液态二氧化碳罐的输出阀，并使充装头的顶针封闭充装头的充装通道后，从充装头的充装接口拆除连接管，至此完成二氧化碳致裂装置的液态二氧化碳灌装过程。
进一步的，本发明一种二氧化碳致裂装置的无源自流式灌装方法，其中，在步骤六中，再次打开液态二氧化碳罐的输出阀或使充装头的顶针开启充装头的充装通道之前，还进行了对致裂器主管进行抽真空的操作。
进一步的，本发明一种二氧化碳致裂装置的无源自流式灌装方法，其中，在步骤三中，所述设定冷却量为1/3～1致裂器主管容积的液态二氧化碳。
进一步的，本发明一种二氧化碳致裂装置的无源自流式灌装方法，其中，在步骤三中，将简易头、致裂器主管和充装头均放置于电子称上。
进一步的，本发明一种二氧化碳致裂装置的无源自流式灌装方法，其中，在步骤七中，所述设定灌装量为4/5～1致裂器主管容积的液态二氧化碳。
进一步的，本发明一种二氧化碳致裂装置的无源自流式灌装方法，其中，在步骤七中，将泄能头、爆裂片、致裂器主管和充装头均放置于电子称上。
进一步的，本发明一种二氧化碳致裂装置的无源自流式灌装方法，其中，在步骤四中，还进行了对致裂器主管第一次测温的操作，第一次测温温度为-10℃～-18℃。
进一步的，本发明一种二氧化碳致裂装置的无源自流式灌装方法，其中，在步骤六中，再次打开液态二氧化碳罐的输出阀或使充装头的顶针开启充装头的充装通道之前，还进行了对致裂器主管第二次测温的操作，第二次测温温度为-8℃～-12℃。
进一步的，本发明一种二氧化碳致裂装置的无源自流式灌装方法，其中，在步骤四中，还进行了对从致裂器主管放出的二氧化碳进行回收的操作。
本发明一种二氧化碳致裂装置的无源自流式灌装方法与现有技术相比，具有以下优点：(1)本发明提供的二氧化碳致裂装置的无源自流式灌装方法，通过冷却降温和灌装两个过程可方便快捷的实现二氧化碳致裂装置的液态二氧化碳灌装目的，不需要购置专门的灌装机，具有设备投资小(几乎零投资)、操作简便、安全可靠的特点。在冷却降温过程中，首先将充装头旋装在致裂器主管的充装端，将简易头旋装在致裂器主管的泄能端，其中简易头为本灌装方法设置的临时封装头；然后将液态二氧化碳罐的输出阀通过连接管与充装头的充装接口连接，并打开液态二氧化碳罐的输出阀和充装头的阀针，使液态二氧化碳罐中的液态二氧化碳通过输出阀、连接管、充装头的充装通道进入致裂器主管；当致裂器主管中的液态二氧化碳达到设定冷却量时，关闭液态二氧化碳罐的输出阀或使充装头的顶针封闭充装头的充装通道；最后，使致裂器主管中的液态二氧化碳从泄能端放出，并卸除简易头，即可实现对致裂器主管进行冷却降温的目的。本发明设置冷却降温过程的目的，是使在随后的灌装时使液态二氧化碳罐中的液态二氧化碳可自动、快速地进入致裂器主管，以便顺利完成灌装过程。在灌装过程中，当致裂器主管中的液态二氧化碳完全放出后，将泄能头及爆裂片安装在致裂器主管的泄能端；接着，再次打开液态二氧化碳罐的输出阀或使充装头的顶针开启充装头的充装通道，液态二氧化碳罐中的液态二氧化碳通过输出阀、连接管、充装头的充装通道可自动、快速进入致裂器主管；当致裂器主管中的液态二氧化碳达到设定灌装量时，关闭液态二氧化碳罐的输出阀，并使充装头的顶针封闭充装头的充装通道后，从充装头的充装接口拆除连接管，至此即完成二氧化碳致裂装置的液态二氧化碳灌装过程。(2)作为优化方案，本发明在步骤六中的再次打开液态二氧化碳罐的输出阀或使充装头的顶针开启充装头的充装通道之前，还进行了对致裂器主管进行抽真空的操作。通过抽真空的操作可提高液态二氧化碳进入致裂器主管的自流速度，从而提高了灌装操作的工作效率，进一增强了实用性。抽真空操作时，让抽真空机通过抽真空管与充装头的充装接口连接，并使液态二氧化碳罐的输出阀处于关闭状态，而通过充装头的顶针使充装头的充装通道与抽真空管处于连能状态，当抽真空完成后，通过充装头的顶针封闭充装头的充装通道，并卸除抽真空管即可完成整个抽真空过程。具有操作方便、安全可靠的优点。
下面结合附图所示实施例对本发明一种二氧化碳致裂装置的无源自流式灌装方法作进一步详细说明：
附图说明
图1为本发明中所述二氧化碳致裂装置的分解示意图；
图2为本发明中所述简易头的示意图；
其中，1、致裂器主管；2、泄能头；3、爆裂片；4、充装头；5、加热装置；6、简易头。
具体实施方式
作为具体实施方式，本发明提供的一种二氧化碳致裂装置的无源自流式灌装方法，其中，二氧化碳致裂装置包括致裂器主管、泄能头、爆裂片、充装头、加热装置，泄能头上设有泄能通道和泄能孔，充装头上设有充装接口、充装通道和顶针，加热装置设置于致裂器主管中。所述液态二氧化碳罐为常用的盛装液态二氧化碳的罐体。为实施本发明的二氧化碳致裂装置的无源自流式灌装方法，本发明还设置了简易头并在简易头上设置了阀门。灌装方法具包括以下步骤：
一、将充装头旋装在致裂器主管的充装端，将简易头旋装在致裂器主管的泄能端，其中简易头为本灌装方法设置的临时封装头；
二、将液态二氧化碳罐的输出阀通过连接管与充装头的充装接口连接，并打开液态二氧化碳罐的输出阀和充装头的顶针，使液态二氧化碳罐中的液态二氧化碳通过输出阀、连接管、充装头的充装通道进入致裂器主管，然后打开简易头上的阀门；
三、当简易头排气孔出现白雾状干冰时，关闭简易头上的阀门，继续充装至致裂器主管中的液态二氧化碳达到设定冷却量，关闭液态二氧化碳罐的输出阀或使充装头的顶针封闭充装头的充装通道；
四、打开简易头上的阀门缓慢排放空充装的液态二氧化碳，以对致裂器主管进行冷却降温；
五、卸除简易头，将泄能头及爆裂片安装在致裂器主管的泄能端；
六、再次打开液态二氧化碳罐的输出阀或使充装头的顶针开启充装头的充装通道，使液态二氧化碳罐中的液态二氧化碳通过输出阀、连接管、充装头的充装通道进入致裂器主管；
七、当致裂器主管中的液态二氧化碳达到设定灌装量时，关闭液态二氧化碳罐的输出阀，并使充装头的顶针封闭充装头的充装通道后，从充装头的充装接口拆除连接管，至此完成二氧化碳致裂装置的液态二氧化碳灌装过程。
本发明提供的二氧化碳致裂装置的无源自流式灌装方法，通过冷却降温和灌装两个过程可方便快捷的实现二氧化碳致裂装置的液态二氧化碳灌装目的，不需要购置专门的灌装机，具有设备投资小、操作简便、安全可靠的特点。在冷却降温过程中，首先将充装头旋装在致裂器主管的充装端，将简易头旋装在致裂器主管的泄能端，其中简易头为本灌装方法设置的临时封装头；然后将液态二氧化碳罐的输出阀通过连接管与充装头的充装接口连接，并打开液态二氧化碳罐的输出阀和充装头的顶针，使液态二氧化碳罐中的液态二氧化碳通过输出阀、连接管、充装头的充装通道进入致裂器主管；当致裂器主管中的液态二氧化碳达到设定冷却量时，关闭液态二氧化碳罐的输出阀或使充装头的顶针封闭充装头的充装通道；最后，通过简易头，使致裂器主管中的液态二氧化碳从泄能端放出，即可实现对致裂器主管进行冷却降温的目的。本发明设置冷却降温过程的目的，是使在随后的灌装时使液态二氧化碳罐中的液态二氧化碳可自动、快速地进入致裂器主管，以便顺利完成灌装过程。当致裂器主管中的液态二氧化碳完全放出后，卸除简易头，将泄能头及爆裂片安装在致裂器主管的泄能端；接着，再次打开液态二氧化碳罐的输出阀或使充装头的顶针开启充装头的充装通道，液态二氧化碳罐中的液态二氧化碳通过输出阀、连接管、充装头的充装通道可自动、快速进入致裂器主管；当致裂器主管中的液态二氧化碳达到设定灌装量时，关闭液态二氧化碳罐的输出阀，并使充装头的顶针封闭充装头的充装通道后，从充装头的充装接口拆除连接管，至此即完成二氧化碳致裂装置的液态二氧化碳灌装过程。
作为优化方案，本发明在上述在步骤六中的再次打开液态二氧化碳罐的输出阀或使充装头的顶针开启充装头的充装通道之前，还进行了对致裂器主管进行抽真空的操作。通过抽真空的操作可提高液态二氧化碳进入致裂器主管的自流速度，从而提高了灌装操作的工作效率，进一增强了实用性。抽真空操作时，让抽真空机通过抽真空管与充装头的充装接口连接，并使液态二氧化碳罐的输出阀处于关闭状态，且通过充装头的顶针使充装头的充装通道与抽真空管处于连能状态，当抽真空完成后，通过充装头的顶针封闭充装头的充装通道，并卸除抽真空管，即可完成整个抽真空过程。具有操作方便、安全可靠的优点。
作为具体实施方式，本发明在上述在步骤三中，将设定冷却量设为1/3～1致裂器主管容积的液态二氧化碳。实验表明，这一数值范围的冷却量可保证后续灌装顺利进行的冷却降温需要。在具体操作时，本发明在步骤三中，将简易头、致裂器主管和充装头均放置于电子称上，以方便操作者直观撑握冷却量，提高了操作的便利性。本发明在上述步骤七中，将设定灌装量设为4/5～1致裂器主管容积的液态二氧化碳。实验表明，这一数值范围的灌装量可保证二氧化碳致裂装置的爆破性，并可根据需要进行适当调整。同样的，在具体操作时，本发明在步骤七中，将泄能头、爆裂片、致裂器主管和充装头均放置于电子称上，可方便操作者直观撑握冷却量，以提高操作的便利性。同时，为提高安全性和灌装操作成功率，保证二氧化碳致裂装置的性能，本发明在实际应用时，在步骤四中，进行了对致裂器主管第一次测温的操作，第一次测温温度应保证在-10℃～-18℃之间；并在步骤六中再次打开液态二氧化碳罐的输出阀或使充装头的顶针开启充装头的充装通道之前，进行了对致裂器主管第二次测温的操作，第二次测温温度应保证在-8℃～-12℃之间。实验表明，-10℃～-18℃的温度范围可保证卸除简易头和安装泄能头的操作时间需要，以免安装泄能头后温度过高满足不了灌装的要求，不高于-8℃的温度范围可保证后续灌装的顺利进行。
另外，本发明在在步骤四中，还进行了对从致裂器主管放出的二氧化碳进行回收的操作，以实现再致缩利用的目的，避免了资源的浪费。
以上实施例仅是对本发明的优选实施方式进行的描述，并非对本发明请求保护范围进行的限定，在不脱离本发明设计原理和精神的前提下，本领域工程技术人员依据本发明的技术方案做出的各种形式的变形，均应落入本发明权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (9)
1.一种二氧化碳致裂装置的无源自流式灌装方法，所述二氧化碳致裂装置包括致裂器主管、泄能头、爆裂片、充装头、加热装置，其特征在于，包括以下步骤：
一、将充装头旋装在致裂器主管的充装端，将简易头旋装在致裂器主管的泄能端，其中简易头为本灌装方法设置的临时封装头；
二、将液态二氧化碳罐的输出阀通过连接管与充装头的充装接口连接，并打开液态二氧化碳罐的输出阀和充装头的顶针，使液态二氧化碳罐中的液态二氧化碳通过输出阀、连接管、充装头的充装通道进入致裂器主管，然后打开简易头上的阀门；
三、当简易头排气孔出现白雾状干冰时，关闭简易头上的阀门，继续充装至致裂器主管中的液态二氧化碳达到设定冷却量，关闭液态二氧化碳罐的输出阀或使充装头的顶针封闭充装头的充装通道；
四、打开简易头上的阀门缓慢排放空充装的液态二氧化碳，以对致裂器主管进行冷却降温；
五、卸除简易头，将泄能头及爆裂片安装在致裂器主管的泄能端；
六、再次打开液态二氧化碳罐的输出阀或使充装头的顶针开启充装头的充装通道，使液态二氧化碳罐中的液态二氧化碳通过输出阀、连接管、充装头的充装通道进入致裂器主管；
七、当致裂器主管中的液态二氧化碳达到设定灌装量时，关闭液态二氧化碳罐的输出阀，并使充装头的顶针封闭充装头的充装通道后，从充装头的充装接口拆除连接管，至此完成二氧化碳致裂装置的液态二氧化碳灌装过程。
2.按照权利要求1所述的一种二氧化碳致裂装置的无源自流式灌装方法，其特征在于：在步骤六中，再次打开液态二氧化碳罐的输出阀或使充装头的顶针开启充装头的充装通道之前，还进行了对致裂器主管进行抽真空的操作。
3.按照权利要求2所述的一种二氧化碳致裂装置的无源自流式灌装方法，其特征在于：在步骤三中，所述设定冷却量为1/3～1致裂器主管容积的液态二氧化碳。
4.按照权利要求3所述的一种二氧化碳致裂装置的无源自流式灌装方法，其特征在于：在步骤三中，将简易头、致裂器主管和充装头均放置于电子称上。
5.按照权利要求2所述的一种二氧化碳致裂装置的无源自流式灌装方法，其特征在于：在步骤七中，所述设定灌装量为4/5～1致裂器主管容积的液态二氧化碳。
6.按照权利要求5所述的一种二氧化碳致裂装置的无源自流式灌装方法，其特征在于：在步骤七中，将泄能头、爆裂片、致裂器主管和充装头均放置于电子称上。
7.按照权利要求2所述的一种二氧化碳致裂装置的无源自流式灌装方法，其特征在于：在步骤四中，还进行了对致裂器主管第一次测温的操作，第一次测温温度为-10℃～-18℃。
8.按照权利要求2所述的一种二氧化碳致裂装置的无源自流式灌装方法，其特征在于：在步骤六中，再次打开液态二氧化碳罐的输出阀或使充装头的顶针开启充装头的充装通道之前，还进行了对致裂器主管第二次测温的操作，第二次测温温度为-8℃～-12℃。
9.按照权利要求1-8任一项所述的一种二氧化碳致裂装置的无源自流式灌装方法，其特征在于：在步骤四中，还进行了对从致裂器主管放出的二氧化碳进行回收的操作。
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