二氧化碳致裂安全技术措施

一、概述

二氧化碳致裂是利用液态二氧化碳受热气化膨胀，快速释放高压气体破断岩石或煤层，解决了以往用炸药爆破开采和预裂中破坏性大、危险性高及矿体粉碎等缺点，二氧化碳致裂为矿山安全开采和预裂提供可靠保障，广泛适用于煤矿和非煤矿山。二氧化碳致器（以下简称致裂器）属于矿用物理致裂设备，致裂器在这些领域的应用有极大便利性，并具有爆破能量可控、可重复使用、操作维护简单等多种优点。为确保现场施工质量及安全顺利，特制定本安全技术措施，所有参与施工人员要认真贯彻执行，并履行签字手续。

二、工作原理

（一）当二氧化碳在低于 31℃、压力大于 7.35MPa 时以液态存在，而超过 31℃时开始气化，且随温度的变化压力也不断变化。利用这一特点，在致裂器储液管内充装液态二氧化碳，使用快速发热装置，激发液态二氧化碳瞬间气化膨胀并产生高压，当压力达到定压剪切片极限强度（可设定压力）时，定压剪切片破断，高压气体从释放管释放，作用在煤（岩）体上，从而达到致裂的目的。

（二）结构原理

致裂器由充装阀、发热装置、主管、定压剪切片、密封垫、释放头等六部分组成。

图 1-1 二氧化碳致裂器结构图

三、二氧化碳致裂工艺流程                                      

（一）二氧化碳致裂施工工艺流程：二氧化碳致裂器设备在地面组装——液态二氧化碳灌装——检测——运输——井下钻孔置入或取出——填塞——连线爆破。

（二）二氧化碳致裂具体实施过程如下：

1、二氧化碳致裂器组装、灌装及检测。

2、井下运输，致裂器安装（根据需要组合致裂器及连接杆的数量及排列），及检测致裂前相关参数。

3、设置警戒，并按照设计程序进行致裂施工，警戒撤人距离不小于100m。

4、连接致裂启动母线，进行导通试验，确保连接无误，准备致裂。

5、通知瓦检工对巷道中甲烷浓度进行测量， 甲烷浓度低于 1.0%时方可实施二氧化碳致裂爆破。

6、致裂小组工作人员进行远距离作业，连线启动发爆器，引发致裂器。

7、致裂作业完成 15min 之后，由安监员（瓦检员）先到施工地点，进行甲烷浓度测试，低于 1.0% 确保施工地点安全，方可通知工作人员进行下一步作业。

8、致裂后起发器操作员、瓦斯检查工、跟班工长和安监员联合进行安全检查，允许后方可进入。

9、致裂后，致裂器储液管及附件等由推送装置取出，人工运送至地面；进行致裂*评估和检验。

四、 钻孔打设及布置

（一）钻孔使用YT-28型气腿式凿岩机打设，钻杆为六角中空型成品钎子，规格B22，孔深1.2～1.5m，钻头为专用金刚石钻头，规格为φ60/70mm。

（二）钻孔布置：在工作面中间中下部布置6～8个掏槽孔，孔距500mm；其它为辅助炮眼，孔距岩巷为500～800mm（煤巷为600～1000mm）。

五、风险辨识

致裂爆破期间，主要风险源来自冒顶（片帮）、运输、起吊安装、装载机运行等风险，针对存在风险源，施工前进行风险辨识，施工过程中须按照相对应管控措施执行.

风险辨识表：

六、 二氧化碳致裂安全技术措施

（一）地面灌装及运输：

1、检查致裂管整体完好情况，顺序安装密封垫、定向剪切片、释放管、发热装置、充气阀及引线，两根引线需短接，并将引线用胶带缠绕固定在致裂管体上。

2、灌装时，施工人员必须穿戴好劳保用品，佩戴手套，将致裂管放到固定架上后，需紧固好固定架螺栓才能灌装。

3、灌装后，发现致裂管有因碰撞变型、密封不严漏气等情况，现场直接采取放气处理，严禁装车入井使用。

4、灌装后的致裂器全部装车下井，装车时需在矿车底板铺设一层木料或棉纱，以减少在运输途中的震动。

5、装车后的致裂管需联系运搬拉运入井，并安排专人押运到位及时卸到爆破三箱硐室内存放。

（二）使用前，再检测一次二氧化碳致裂器的完好情况， 绝缘性和导通性均符合技术规定的才算达标；性能不稳定或不达标的必须及时回收上井，禁止使用，且应记录好每根致裂器及连接杆的编号。

（三）逐一将达标的致裂器及其配套的线路、部件边连接边送入钻孔，须轻柔地装入钻孔，不得用力冲撞；装入钻孔的致裂器要做好固定和限位。

（四）推送致裂器进入钻孔深处时，须匀速且缓慢；不得蛮力操作，防止致裂器结构形变受损。

（五）二氧化碳致裂器顺序串接时，应保证致裂器或连接杆长轴线在同一水 平线内，并保证顺时针紧固，避免已推入钻孔内的致裂器、连接杆松动。

（六）致裂前，加强对固定机械设备和电缆的保护，并将流动设备移出试验地点。

（七）致裂开始前，根据煤矿安全规程，在与致裂地点相通的所有巷道设置警戒，撤出回风侧所有人员（除警戒人员），撤人距离直巷不小于 100m，曲巷不小于75m；致裂前工长安排专人进行警戒工作，警戒人员必须在安全地点警戒。警戒线处应设置警戒牌、拉绳，具体警戒点按照爆破警戒图执行。

附：致裂爆破警戒图

（八）致裂前，爆破母线必须扭结短路。致裂作业前，爆破工必须做电爆网络全电阻检查。致裂器通过煤矿用电容式发爆器启发时，须先检测爆破母线和发爆器的状态，防止“带病”作业；爆破前，工长必须清点人数，确认无误后，方准下达起爆命令。爆破工接到起爆命令后， 必须先发出爆破警号， 至少再等 5s，方可启发发爆器；起发完成后，迅速将爆破母线从发爆器电源上摘下 并扭结短路。

（九）发爆器启动后， 致裂器没有正常致裂，俗称“憋炮”。爆破工须先取下发爆器上的钥匙，并将爆破母线从发爆器电源上摘下，并扭结短路。随后等待 15min，由经过培训的专职致裂人员进入现场检查线路和致裂器的导通性，分析原因，并决定重新致裂或拉拔撤出。

（十）撤出的设备，在现场需对每根致裂器及连接杆进行观察，观察是否有 水，并做好记录。将退出的致裂器、连接杆公头端套好保护帽。

（十一）此次试验阶段，各施工环节需厂家技术人员在现场监护作业，我单位人员严格按照措施配合施工，待熟练后自主作业。

所有参与施工人员必须认真学习本措施，并逐一签字。其它未尽事宜，严格按照2016版《煤矿安全规程》、《煤矿安全技术操作规程》施工中若出现新的情况，及时修改补充本措.