CN217520348U - 一种co2爆燃冲压筒组 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种CO₂爆燃冲压筒组，包括扁平状的圆柱体块（1），所述圆柱体块（1）内部排列有若干个CO₂爆燃冲压筒（2），所述CO₂爆燃冲压筒（2）的两端分别设置有爆燃原料投放管路（3）和高压气输送管路（4），所述爆燃原料投放管路（3）和高压气输送管路（4）上均设置有管道阀门（5）。本实用新型由多个CO₂爆燃冲压筒组合而成，每个爆燃冲压仓，独立爆燃，其中任意一个爆燃冲压筒爆燃时，只有其对应的高压气排出管路阀门打开，其他爆燃冲压筒的高压气排出管路以及所有原料投放管路阀门保持关闭，利用爆燃冲压的方式，通过高强度的管路传输高压气体，在地面以上实现对地下岩层的远程冲击压裂。

Description

一种CO2爆燃冲压筒组

技术领域

本实用新型涉及一种CO₂爆燃冲压筒组，尤其涉及一种本质安全型的用于压裂增渗透领域的CO₂爆燃冲压筒组，属于膨胀破岩技术领域、岩土工程爆破施工技术领域、气动压裂技术领域以及压裂增渗透技术领域。

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、降低强烈的冲击扰动，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相变膨胀致裂技术受到矿山开采、隧道掘进、市政交通等领域广泛关注。

随着二氧化碳相变膨胀致裂技术的逐步推广，二氧化碳承载装置也出现了很多类型，目前大量使用的是单次致裂管作为爆破装置，CO₂爆燃冲压致裂展现了其安全方便、操作简单无需更换致裂管的目的，但是存在无法达到连续爆燃冲压实现爆破的目的，因此，现有的脉冲型爆燃冲压装置亟需改进。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，提供了一种本质安全型的用于压裂增渗透领域的CO₂爆燃冲压筒组，其能够达到无需更换装置，连续爆燃冲压实现爆破的目的。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种CO₂爆燃冲压筒组，包括扁平状的圆柱体块，所述圆柱体块内部排列有若干个CO₂爆燃冲压筒，所述CO₂爆燃冲压筒的两端分别设置有爆燃原料投放管路和高压气输送管路，所述爆燃原料投放管路和高压气输送管路上均设置有管道阀门。

所述圆柱体块内部均质密实，材质为不锈钢。

所述圆柱体块内部设置有若干贯穿孔，所述贯穿孔的孔壁作为CO₂爆燃冲压筒的筒壁，所述贯穿孔的两端均焊接有筒盖，两所述筒盖上分别预留有用于连接所述爆燃原料投放管路的通孔一和用于连接所述高压气输送管路的通孔二，与所述爆燃原料投放管路相连的所述筒盖上预留有用于穿过导线连接内部电打火头的孔洞。

所述爆燃原料投放管路的内径为30~40mm，所述高压气输送管路的内径为20~30mm；所述爆燃原料投放管路的内径大于所述高压气输送管路的内径；所述孔洞的内径为2~5mm。

所述贯穿孔的直径为150~200mm；所述圆柱体块的直径为1100~1500mm；所述圆柱体块的厚度为300~400mm。

所述爆燃原料投放管路连接所述CO₂爆燃冲压筒和原料补给处；所述高压气输送管路连接所述CO₂爆燃冲压筒和待爆破的地下岩体。

所述爆燃原料投放管路和所述高压气输送管路均由不锈钢制成。

所述管道阀门为不锈钢阀门。

全部所述贯穿孔呈辐射状由所述圆柱体块的中心向边缘均布。

全部所述贯穿孔呈米字型在所述圆柱体块上均布，相邻所述贯穿孔之间的距离至少为60mm。

本实用新型的有益效果在于：在机械层面实现了CO₂爆燃脉冲过程，各冲压筒相互配合，通过改变冲压时间间隔或一次冲压过程的冲压筒个数，实现冲压时间可控、冲压压力大小可控，同时对设备要求低，操作简单、安全。

本实用新型公开一种CO₂爆燃冲压筒组，涉及岩土工程爆破施工领域以及气动压裂技术领域。本实用新型采用干冰粉与聚能剂的爆燃冲击实现压裂，本实用新型由多个CO₂爆燃冲压筒组合而成，每个爆燃冲压仓（即CO₂爆燃冲压筒），独立爆燃，其中任意一个爆燃冲压筒爆燃时，只有其对应的高压气排出管路阀门打开，其他爆燃冲压筒的高压气排出管路以及所有原料投放管路阀门保持关闭，利用爆燃冲压的方式，通过高强度的管路传输高压气体，在地面以上实现对地下岩层的远程冲击压裂。此实用新型适用于利用此装置进行实验室模拟爆破，现场隧道掘进、基坑开挖、地下资源爆破开采等。

附图说明

图1是本实用新型的立体图；

图2是图1的正视图；

图3是图1的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本实用新型一种CO₂爆燃冲压筒组作进一步详细说明。

实施例1：

如图1所示，一种CO₂爆燃冲压筒组，其包括：

扁平状的圆柱体块1：用于排列多个CO₂爆燃冲压筒2；

若干个CO₂爆燃冲压筒2：用于实现爆燃；

爆燃原料投放管路3：用于输送爆燃所需要的原料；

高压气输送管路4：用于输送爆燃后产生的高压气体；

管道阀门5：用于实现各个管路的接通或密封；

本实施例的CO₂爆燃冲压筒组可以按照被爆物或施工空间进行缩放。

扁平状的圆柱体块1本身由不锈钢铸成，其上以合适间距布孔（即贯穿孔）作为CO₂爆燃冲压筒2的爆燃冲压仓。

如图2所示，CO₂爆燃冲压筒2以贯穿孔作为爆燃仓，任意两个爆燃仓之间间距合适，即相邻贯穿孔之间的距离至少为60mm，从而实现任意爆燃仓爆燃时都不对其他爆燃仓产生干扰，其两端焊接堵头（即筒盖6），两侧的堵头上分别留有通孔一和通孔二，与通孔一相连的堵头上还开设有孔洞，孔洞用于连接电打火头导线，通孔一用于连接爆燃原料投放管路3，通孔二用于连接高压气输送管路4，焊接处密封。

爆燃原料投放管路3的管路本身由不锈钢铸成，连接CO₂爆燃冲压筒2和原料补给处，用于对爆燃后的爆燃仓进行原料补充。

高压气输送管路4的管路本身由不锈钢制成，连接CO₂爆燃冲压筒2和地下岩体，用于输送CO₂爆燃冲压筒2爆燃后产生的高压气。

管道阀门5其本身由不锈钢制成，阀门耐高压，密封性好，每个爆燃原料投放管路3和高压气输送管路4上都安装一个管道阀门5，可手动或远程机械操纵管道阀门5的开启和关闭。管道阀门5可由控制器控制，由电源供电。

该CO₂爆燃冲压筒组为本质安全型的用于压裂增渗透领域的干冰粉聚能剂重复爆燃冲压筒组，对于该CO₂爆燃冲压筒组，使用厚度300mm、直径1100mm的圆柱体不锈钢材料作为圆柱体块1，在其上按照如图3所示进行布孔，共布设17个孔（即贯穿孔），每个孔直径150mm。采用不锈钢材料制作直径150mm，30mm厚的爆燃筒仓堵头（即筒盖6）34个，将34个堵头平均分成两份，在其一份堵头的中部钻直径30mm通孔一，在另一份堵头的中部钻直径20mm的通孔二，在与30mm通孔一同侧的堵头上打直径2mm的孔洞。将堵头分别焊接在贯穿孔的两侧并形成CO₂爆燃冲压筒2，连接装好管道阀门5的爆燃原料投放管路3和高压气输送管路4，爆燃原料投放管路3与通孔一相连接，高压气输送管路4与通孔二相连接，装好电打火头，2mm的孔洞的穿导线处采用热熔胶密封。在施工过程中，首先关闭高压气输送管路4上的管道阀门5，开启所有的爆燃原料投放管路3上的管道阀门5，待到每个CO₂爆燃冲压筒2都填满爆燃原料后，关闭所有爆燃原料投放管路3上的管道阀门5，点燃电打火头同时开启高压气输送管路4上的管道阀门5，爆燃冲压后立即关闭此高压气输送管路4上的管道阀门5，开启爆燃原料投放管路3上的管道阀门5，同时点燃下一个CO₂爆燃冲压筒2的电打火头，开启高压气输送管路4上的管道阀门5，以此循环往复，直至达到所需要的爆破效果。

实施例2：

如图1所示，一种CO₂爆燃冲压筒组，包括扁平状的圆柱体块1、若干个CO₂爆燃冲压筒2、爆燃原料投放管路3、高压气输送管路4以及管道阀门5。

圆柱体块1是由不锈钢制成，现场施工采用厚度300mm直径1100mm的圆柱体块，内部均质密实，其上依据如图3所示布贯穿孔，孔直径150mm。

CO₂爆燃冲压筒2利用圆柱体块1上的孔作为筒壁，两端焊接带有管路的筒盖6，焊接处密封，一侧筒盖6留有直径2mm的孔洞用以穿过导线连接内部电打火头，筒直径150mm、长度300mm。

爆燃原料投放管路3和高压气输送管路4都由不锈钢制成，管内保持通畅，爆燃原料投放管路3内径30mm，高压气输送管路4内径20mm。

管道阀门5由不锈钢制成，密封性良好，抗冲击性良好，耐压性能良好。在爆燃冲压过程中，原料补给端的管道阀门5保持关闭，仅进行爆燃冲压的爆燃仓（即CO₂爆燃冲压筒2）高压气输送管路4上的管道阀门5开启，在爆燃结束后，该爆燃仓的高压气输送管路4上的管道阀门5关闭，爆燃原料投放管路3上的爆燃原料投放管路3开启，直至原料补充结束后此阀门关闭，在此爆燃仓的原料补给的过程中，下一爆燃仓同时开始爆燃冲压过程。以此循环往复。

实施例3：

如图1所示，一种CO₂爆燃冲压筒组，包括扁平状的圆柱体块1，圆柱体块1内部排列有若干个CO₂爆燃冲压筒2，CO₂爆燃冲压筒2的两端分别设置有爆燃原料投放管路3和高压气输送管路4，爆燃原料投放管路3和高压气输送管路4上均设置有管道阀门5。

圆柱体块1内部均质密实，材质为不锈钢。

圆柱体块1内部设置有若干贯穿孔，贯穿孔的孔壁作为CO₂爆燃冲压筒2的筒壁，贯穿孔的两端均焊接有筒盖6，两筒盖6上分别预留有用于连接爆燃原料投放管路3的通孔一和用于连接高压气输送管路4的通孔二，与爆燃原料投放管路3相连的筒盖6上预留有用于穿过导线连接内部电打火头的孔洞。

爆燃原料投放管路3的内径为40mm，高压气输送管路4的内径为30mm。

贯穿孔的直径为200mm；圆柱体块1的直径为1500mm；所述圆柱体块1的厚度为400mm。

爆燃原料投放管路3连接CO₂爆燃冲压筒2和原料补给处；高压气输送管路4连接CO₂爆燃冲压筒2和待爆破的地下岩体。

爆燃原料投放管路3和所述高压气输送管路4均由不锈钢制成。

管道阀门5为不锈钢阀门。

全部贯穿孔呈辐射状由所述圆柱体块1的中心向边缘均布，相邻贯穿孔之间的距离至少为80mm。

该CO₂爆燃冲压筒组为本质安全型的用于压裂增渗透领域的干冰粉聚能剂重复爆燃冲压筒组，对于该CO₂爆燃冲压筒组，使用厚度400mm、直径1500mm的圆柱体不锈钢材料作为圆柱体块1，按照辐射状布孔，共布设17个孔（即贯穿孔），每个孔直径200mm。采用不锈钢材料制作直径200mm，40mm厚的爆燃筒仓堵头（即筒盖6）34个，将34个堵头平均分成两份，在其一份堵头的中部钻直径40mm通孔一，在另一份堵头的中部钻直径30mm的通孔二，在与40mm通孔一同侧的堵头上打直径5mm的孔洞。将堵头分别焊接在贯穿孔的两侧并形成CO₂爆燃冲压筒2，连接装好管道阀门5的爆燃原料投放管路3和高压气输送管路4，爆燃原料投放管路3与通孔一相连接，高压气输送管路4与通孔二相连接，装好电打火头，5mm的孔洞的穿导线处采用热熔胶密封。在施工过程中，首先关闭高压气输送管路4上的管道阀门5，开启所有的爆燃原料投放管路3上的管道阀门5，待到每个CO₂爆燃冲压筒2都填满爆燃原料后，关闭所有爆燃原料投放管路3上的管道阀门5，点燃电打火头同时开启高压气输送管路4上的管道阀门5，爆燃冲压后立即关闭此高压气输送管路4上的管道阀门5，开启爆燃原料投放管路3上的管道阀门5，同时点燃下一个CO₂爆燃冲压筒2的电打火头，开启高压气输送管路4上的管道阀门5，以此循环往复，直至达到所需要的爆破效果。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本实用新型的实施例可以在没有这些具体细节的情况下被实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个实用新型方面中的一个或多个，在上面对本实用新型的示例性实施例的描述中，本实用新型的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本实用新型要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多特征。更确切地说，如权利要求书所反映的那样，实用新型方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本实用新型的单独实施例。

如在此所使用的那样，除非另行规定，使用序数词“第一”、“第二”、“第三”等等来描述普通对象仅仅表示涉及类似对象的不同实例，并且并不意图暗示这样被描述的对象必须具有时间上、空间上、排序方面或者以任意其它方式的给定顺序。

尽管根据有限数量的实施例描述了本实用新型，但是受益于上面的描述，本技术领域内的技术人员明白，在由此描述的本实用新型的范围内，可以设想其它实施例。此外，应当注意，本说明书中使用的语言主要是为了可读性和教导的目的而选择的，而不是为了解释或者限定本实用新型的主题而选择的。因此，在不偏离所附权利要求书的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。对于本实用新型的范围，对本实用新型所做的公开是说明性的，而非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求书限定。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种CO₂爆燃冲压筒组，其特征在于，包括扁平状的圆柱体块（1），所述圆柱体块（1）内部排列有若干个CO₂爆燃冲压筒（2），所述CO₂爆燃冲压筒（2）的两端分别设置有爆燃原料投放管路（3）和高压气输送管路（4），所述爆燃原料投放管路（3）和高压气输送管路（4）上均设置有管道阀门（5）。

2.根据权利要求1所述的一种CO₂爆燃冲压筒组，其特征在于，所述圆柱体块（1）内部均质密实，材质为不锈钢。

3.根据权利要求1所述的一种CO₂爆燃冲压筒组，其特征在于，所述圆柱体块（1）内部设置有若干贯穿孔，所述贯穿孔的孔壁作为CO₂爆燃冲压筒（2）的筒壁，所述贯穿孔的两端均焊接有筒盖（6），两所述筒盖（6）上分别预留有用于连接所述爆燃原料投放管路（3）的通孔一和用于连接所述高压气输送管路（4）的通孔二，与所述爆燃原料投放管路（3）相连的所述筒盖（6）上预留有用于穿过导线连接内部电打火头的孔洞。

4.根据权利要求3所述的一种CO₂爆燃冲压筒组，其特征在于，所述爆燃原料投放管路（3）的内径为30~40mm，所述高压气输送管路（4）的内径为20~30mm；所述爆燃原料投放管路（3）的内径大于所述高压气输送管路（4）的内径；所述孔洞的内径为2~5mm。

5.根据权利要求3所述的一种CO₂爆燃冲压筒组，其特征在于，所述贯穿孔的直径为150~200mm；所述圆柱体块（1）的直径为1100~1500mm；所述圆柱体块（1）的厚度为300~400mm。

6.根据权利要求3所述的一种CO₂爆燃冲压筒组，其特征在于，所述爆燃原料投放管路（3）连接所述CO₂爆燃冲压筒（2）和原料补给处；所述高压气输送管路（4）连接所述CO₂爆燃冲压筒（2）和待爆破的地下岩体。

7.根据权利要求3所述的一种CO₂爆燃冲压筒组，其特征在于，所述爆燃原料投放管路（3）和所述高压气输送管路（4）均由不锈钢制成。

8.根据权利要求1所述的一种CO₂爆燃冲压筒组，其特征在于，所述管道阀门（5）为不锈钢阀门。

9.根据权利要求3所述的一种CO₂爆燃冲压筒组，其特征在于，全部所述贯穿孔呈辐射状由所述圆柱体块（1）的中心向边缘均布。

10.根据权利要求3所述的一种CO₂爆燃冲压筒组，其特征在于，全部所述贯穿孔呈米字型在所述圆柱体块（1）上均布，相邻所述贯穿孔之间的距离至少为60mm。

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