一、（二氧化碳爆破設(shè)備）@大型石方爆破

在采礦行業(yè)中，不管是煤礦還是山體開采中誘發(fā)的礦巖動(dòng)力災(zāi)害問題一直十分突出。其中沖擊礦壓是棘手的一種礦巖動(dòng)力災(zāi)害。研究表明沖擊礦壓多發(fā)生在具有堅(jiān)硬頂板的煤層中，尤其是在具有厚度大、強(qiáng)度高、整體性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)致密的堅(jiān)硬厚層砂巖頂板中，以及煤質(zhì)中硬，脆性和彈性較強(qiáng)的煤層中。而對堅(jiān)硬頂板定向處理弱化和煤層弱化是防止沖擊礦壓的有效途徑。采用普通鉆孔詐要爆破方法會(huì)形成較強(qiáng)烈的沖擊波，對礦巖體造成較大的應(yīng)力擾動(dòng)，存在誘導(dǎo)動(dòng)力災(zāi)害的隱患，對局部圍巖的破壞較大不易實(shí)現(xiàn)定向處理。另外采用單純氣體膨脹致裂法不能控制孔內(nèi)裂縫的擴(kuò)展方向。尋找一種安全、高效的處理堅(jiān)硬頂板、礦巖體強(qiáng)度弱化、防治沖擊礦壓的有效技術(shù)途徑和配套裝置，對于保障煤礦及礦山的安全高效生產(chǎn)具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。

二、設(shè)備技術(shù)

技術(shù)問題：二氧化碳爆破設(shè)備克服已有技術(shù)中的不足之處，提供一種操作簡便、控制性好，安全可靠的礦巖體聚能爆破的定向氣體膨脹致裂方法。

技術(shù)方案：二氧化碳爆破設(shè)備的礦巖體聚能爆破的定向氣體膨脹致裂方法，包括如下步驟：

a．在工作面兩端頭沿煤層上方各打一個(gè)傾斜的致裂鉆孔，同時(shí)分別在機(jī)巷和風(fēng)巷超前工作面靠兩巷外幫側(cè)沿頂板向上施工5~10個(gè)致裂鉆孔；

b．在施工好的致裂鉆孔內(nèi)逐一安裝多節(jié)聚能管，聚能管的管壁兩側(cè)開有若干聚能孔，安裝前在除Ⅰ號(hào)聚能管外的所有聚能管內(nèi)分別穿入細(xì)電線，將礦用水膠詐要裝入每個(gè)聚能管內(nèi)，每個(gè)聚能管的兩端均用炮泥填塞，同時(shí)在聚能管的末端連接一發(fā)電蕾館，將聚能管的電蕾館腳線引出插入快速接頭的工頭，同時(shí)將聚能管前端的細(xì)電線插入快速接頭的母頭，將Ⅱ號(hào)聚能管末端的細(xì)電線和電蕾館腳線一起插入快速接頭的共頭，同時(shí)將聚能管前端的細(xì)電線插入快速接頭母頭，依次逐個(gè)連接至后一節(jié)聚能管，所述的向致裂鉆孔內(nèi)送裝的所有聚能管的聚能孔朝向一致，均沿預(yù)裂方向；

c．將Ⅰ號(hào)聚能管送入致裂鉆孔內(nèi)，把聚能管的快速接頭的工頭與聚能管前端快速接頭的母頭插接在一起，然后將Ⅱ號(hào)聚能管送入致裂鉆孔內(nèi)，將Ⅱ號(hào)聚能管快速接頭的工頭與Ⅲ號(hào)聚能管快速接頭的母頭插接在一起，聚能管與聚能管之間設(shè)有防止聚能管轉(zhuǎn)向的限位裝置，依次送入并連接多節(jié)聚能管至致裂鉆孔內(nèi)，在致裂鉆孔孔口處裝入一節(jié)空聚能管；

d．用膨脹螺栓封孔防止聚能管滑落，同時(shí)將電蕾館腳線引出至孔外，將1~3個(gè)致裂鉆孔孔外的電蕾館腳線并聯(lián)，引爆詐要進(jìn)行聚能爆破，使抱詐能量優(yōu)先沿聚能孔方向產(chǎn)生爆生裂隙，卸除膨脹螺栓，用水管沖洗爆破后的致裂鉆孔，再向鉆孔內(nèi)送入與注水泵相連的封孔器進(jìn)行封孔；或采用封孔器封孔，同時(shí)將蕾館腳線引出至孔外，將1~3個(gè)致裂鉆孔孔外的電蕾館腳線并聯(lián)，連接好注水管路向致裂鉆孔孔內(nèi)注滿水，進(jìn)行水壓聚能爆破，使抱詐能量優(yōu)先沿聚能孔方向產(chǎn)生爆生裂隙；

e．打開水泵開關(guān)向致裂鉆孔內(nèi)注入高壓水進(jìn)行氣體膨脹致裂，使致裂鉆孔周邊的爆生裂隙進(jìn)一步擴(kuò)展；

f．當(dāng)致裂鉆孔孔壁或周邊出現(xiàn)滲水或水壓力小于5MPa時(shí)，關(guān)閉注水閥，停止注水。所述靠兩巷外幫側(cè)垂直頂板向上施工的致裂鉆孔深度為5~10m；所述的聚能管采用PVC管。

有益效果：由于采用了上述技術(shù)方案，將定向聚能爆破與氣體膨脹致裂的優(yōu)勢結(jié)合，二氧化碳爆破設(shè)備采用定向聚能爆破預(yù)裂堅(jiān)硬頂板（煤體），用聚能管進(jìn)行聚能裝使能量更集中，能將爆生氣體的能量更多地轉(zhuǎn)化成聚能射流的動(dòng)能，使抱詐能量優(yōu)先沿聚能孔方向產(chǎn)生爆生裂隙，有效控制裂縫方向，防止其他方向裂縫的形成和延伸；大大減小了對圍巖的沖擊波、地震波影響，增大鉆孔間距，減少鉆孔費(fèi)用和勞動(dòng)強(qiáng)度。

后，通過氣體膨脹致裂使爆生裂隙進(jìn)一步擴(kuò)展形成完整的破裂面，可有效控制氣體膨脹致裂過程中裂縫的擴(kuò)展方向，也可進(jìn)行水壓聚能爆破致裂，減少由于爆破所引發(fā)的安全隱患，施工工藝簡單、節(jié)省詐要，安全可靠、切縫效果好，具有廣泛的實(shí)用性。

三、工作原理

二氧化碳爆破設(shè)備又命名為二氧化碳致裂設(shè)備是利用液態(tài)二氧化碳受熱氣化膨脹，然后快速釋放高壓氣體來達(dá)到破斷巖石或落煤的目的。由于其具有膨脹能力可控，威力大，不產(chǎn)生沖擊波等諸多優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于城改、城建以及礦產(chǎn)開采等領(lǐng)域。

相關(guān)技術(shù)中，利用致裂管致裂巖石的工藝方法為，致裂管在置入致裂孔前已完成液態(tài)二氧化碳的充裝工序，致裂作業(yè)時(shí)將已經(jīng)充裝好的致裂管置于致裂孔內(nèi)進(jìn)行啟發(fā)，完成巖石致裂作業(yè)。相關(guān)技術(shù)的不足在于：

1)為了保證致裂管能夠承受足夠的壓力，致裂管管體需要采用金屬或其他高強(qiáng)度的材料制成，這類材質(zhì)制成的致裂管質(zhì)量重，搬運(yùn)困難，且作業(yè)時(shí)，萬一發(fā)生″飛管″(致裂管飛出致裂孔)，砸到現(xiàn)場作業(yè)人員，會(huì)造成人員的傷害。

2)充裝好的致裂管在致裂孔內(nèi)，其主要依靠側(cè)壁填充物和位于致裂孔上部的蓋板壓力防止飛管；因此，在具體實(shí)施時(shí)，需要特別注意保證填充物與致裂管管壁間的壓力，稍有不慎，容易出現(xiàn)″飛管″現(xiàn)象。

3)由于致裂管在置入致裂孔前已完成液態(tài)二氧化碳的充裝工序，其啟發(fā)操作非常簡單，而其致裂的威力巨大；因此，充裝好的致裂管容易被不法分子當(dāng)成一種防御甚至惡意攻擊的武器，存在極大的社會(huì)安全隱患。

4)充裝好的致裂管在致裂作業(yè)時(shí)，致裂管與致裂孔之間具有安裝間隙，因此，致裂管膨脹致裂作業(yè)時(shí)，需先對安裝間隙進(jìn)行膨脹填充，才能真正對致裂孔的孔壁進(jìn)行作用，如此，存在能量損耗，影響致裂效果。