二氧化碳致裂安全技術(shù)措施

一、概述

二氧化碳致裂是利用液態(tài)二氧化碳受熱氣化膨脹，快速釋放高壓氣體破斷巖石或煤層，解決了以往用炸藥爆破開采和預(yù)裂中破壞性大、危險(xiǎn)性高及礦體粉碎等缺點(diǎn)，二氧化碳致裂為礦山安全開采和預(yù)裂提供可靠保障，廣泛適用于煤礦和非煤礦山。二氧化碳致器（以下簡稱致裂器）屬于礦用物理致裂設(shè)備，致裂器在這些領(lǐng)域的應(yīng)用有極大便利性，并具有爆破能量可控、可重復(fù)使用、操作維護(hù)簡單等多種優(yōu)點(diǎn)。為確?，F(xiàn)場施工質(zhì)量及安全順利，特制定本安全技術(shù)措施，所有參與施工人員要認(rèn)真貫徹執(zhí)行，并履行簽字手續(xù)。

二、工作原理

（一）當(dāng)二氧化碳在低于 31℃、壓力大于 7.35MPa 時(shí)以液態(tài)存在，而超過 31℃時(shí)開始?xì)饣?，且隨溫度的變化壓力也不斷變化。利用這一特點(diǎn)，在致裂器儲(chǔ)液管內(nèi)充裝液態(tài)二氧化碳，使用快速發(fā)熱裝置，激發(fā)液態(tài)二氧化碳瞬間氣化膨脹并產(chǎn)生高壓，當(dāng)壓力達(dá)到定壓剪切片極限強(qiáng)度（可設(shè)定壓力）時(shí)，定壓剪切片破斷，高壓氣體從釋放管釋放，作用在煤（巖）體上，從而達(dá)到致裂的目的。

（二）結(jié)構(gòu)原理

致裂器由充裝閥、發(fā)熱裝置、主管、定壓剪切片、密封墊、釋放頭等六部分組成。

圖 1-1 二氧化碳致裂器結(jié)構(gòu)圖

三、二氧化碳致裂工藝流程                                      

（一）二氧化碳致裂施工工藝流程：二氧化碳致裂器設(shè)備在地面組裝——液態(tài)二氧化碳灌裝——檢測——運(yùn)輸——井下鉆孔置入或取出——填塞——連線爆破。

（二）二氧化碳致裂具體實(shí)施過程如下：

1、二氧化碳致裂器組裝、灌裝及檢測。

2、井下運(yùn)輸，致裂器安裝（根據(jù)需要組合致裂器及連接桿的數(shù)量及排列），及檢測致裂前相關(guān)參數(shù)。

3、設(shè)置警戒，并按照設(shè)計(jì)程序進(jìn)行致裂施工，警戒撤人距離不小于100m。

4、連接致裂啟動(dòng)母線，進(jìn)行導(dǎo)通試驗(yàn)，確保連接無誤，準(zhǔn)備致裂。

5、通知瓦檢工對(duì)巷道中甲烷濃度進(jìn)行測量， 甲烷濃度低于 1.0%時(shí)方可實(shí)施二氧化碳致裂爆破。

6、致裂小組工作人員進(jìn)行遠(yuǎn)距離作業(yè)，連線啟動(dòng)發(fā)爆器，引發(fā)致裂器。

7、致裂作業(yè)完成 15min 之后，由安監(jiān)員（瓦檢員）先到施工地點(diǎn)，進(jìn)行甲烷濃度測試，低于 1.0% 確保施工地點(diǎn)安全，方可通知工作人員進(jìn)行下一步作業(yè)。

8、致裂后起發(fā)器操作員、瓦斯檢查工、跟班工長和安監(jiān)員聯(lián)合進(jìn)行安全檢查，允許后方可進(jìn)入。

9、致裂后，致裂器儲(chǔ)液管及附件等由推送裝置取出，人工運(yùn)送至地面；進(jìn)行致裂*評(píng)估和檢驗(yàn)。

四、 鉆孔打設(shè)及布置

（一）鉆孔使用YT-28型氣腿式鑿巖機(jī)打設(shè)，鉆桿為六角中空型成品釬子，規(guī)格B22，孔深1.2～1.5m，鉆頭為專用金剛石鉆頭，規(guī)格為φ60/70mm。

（二）鉆孔布置：在工作面中間中下部布置6～8個(gè)掏槽孔，孔距500mm；其它為輔助炮眼，孔距巖巷為500～800mm（煤巷為600～1000mm）。

五、風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)

致裂爆破期間，主要風(fēng)險(xiǎn)源來自冒頂（片幫）、運(yùn)輸、起吊安裝、裝載機(jī)運(yùn)行等風(fēng)險(xiǎn)，針對(duì)存在風(fēng)險(xiǎn)源，施工前進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)，施工過程中須按照相對(duì)應(yīng)管控措施執(zhí)行.

風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)表：

六、 二氧化碳致裂安全技術(shù)措施

（一）地面灌裝及運(yùn)輸：

1、檢查致裂管整體完好情況，順序安裝密封墊、定向剪切片、釋放管、發(fā)熱裝置、充氣閥及引線，兩根引線需短接，并將引線用膠帶纏繞固定在致裂管體上。

2、灌裝時(shí)，施工人員必須穿戴好勞保用品，佩戴手套，將致裂管放到固定架上后，需緊固好固定架螺栓才能灌裝。

3、灌裝后，發(fā)現(xiàn)致裂管有因碰撞變型、密封不嚴(yán)漏氣等情況，現(xiàn)場直接采取放氣處理，嚴(yán)禁裝車入井使用。

4、灌裝后的致裂器全部裝車下井，裝車時(shí)需在礦車底板鋪設(shè)一層木料或棉紗，以減少在運(yùn)輸途中的震動(dòng)。

5、裝車后的致裂管需聯(lián)系運(yùn)搬拉運(yùn)入井，并安排專人押運(yùn)到位及時(shí)卸到爆破三箱硐室內(nèi)存放。

（二）使用前，再檢測一次二氧化碳致裂器的完好情況， 絕緣性和導(dǎo)通性均符合技術(shù)規(guī)定的才算達(dá)標(biāo)；性能不穩(wěn)定或不達(dá)標(biāo)的必須及時(shí)回收上井，禁止使用，且應(yīng)記錄好每根致裂器及連接桿的編號(hào)。

（三）逐一將達(dá)標(biāo)的致裂器及其配套的線路、部件邊連接邊送入鉆孔，須輕柔地裝入鉆孔，不得用力沖撞；裝入鉆孔的致裂器要做好固定和限位。

（四）推送致裂器進(jìn)入鉆孔深處時(shí)，須勻速且緩慢；不得蠻力操作，防止致裂器結(jié)構(gòu)形變受損。

（五）二氧化碳致裂器順序串接時(shí)，應(yīng)保證致裂器或連接桿長軸線在同一水 平線內(nèi)，并保證順時(shí)針緊固，避免已推入鉆孔內(nèi)的致裂器、連接桿松動(dòng)。

（六）致裂前，加強(qiáng)對(duì)固定機(jī)械設(shè)備和電纜的保護(hù)，并將流動(dòng)設(shè)備移出試驗(yàn)地點(diǎn)。

（七）致裂開始前，根據(jù)煤礦安全規(guī)程，在與致裂地點(diǎn)相通的所有巷道設(shè)置警戒，撤出回風(fēng)側(cè)所有人員（除警戒人員），撤人距離直巷不小于 100m，曲巷不小于75m；致裂前工長安排專人進(jìn)行警戒工作，警戒人員必須在安全地點(diǎn)警戒。警戒線處應(yīng)設(shè)置警戒牌、拉繩，具體警戒點(diǎn)按照爆破警戒圖執(zhí)行。

附：致裂爆破警戒圖

（八）致裂前，爆破母線必須扭結(jié)短路。致裂作業(yè)前，爆破工必須做電爆網(wǎng)絡(luò)全電阻檢查。致裂器通過煤礦用電容式發(fā)爆器啟發(fā)時(shí)，須先檢測爆破母線和發(fā)爆器的狀態(tài)，防止“帶病”作業(yè)；爆破前，工長必須清點(diǎn)人數(shù)，確認(rèn)無誤后，方準(zhǔn)下達(dá)起爆命令。爆破工接到起爆命令后， 必須先發(fā)出爆破警號(hào)， 至少再等 5s，方可啟發(fā)發(fā)爆器；起發(fā)完成后，迅速將爆破母線從發(fā)爆器電源上摘下 并扭結(jié)短路。

（九）發(fā)爆器啟動(dòng)后， 致裂器沒有正常致裂，俗稱“憋炮”。爆破工須先取下發(fā)爆器上的鑰匙，并將爆破母線從發(fā)爆器電源上摘下，并扭結(jié)短路。隨后等待 15min，由經(jīng)過培訓(xùn)的專職致裂人員進(jìn)入現(xiàn)場檢查線路和致裂器的導(dǎo)通性，分析原因，并決定重新致裂或拉拔撤出。

（十）撤出的設(shè)備，在現(xiàn)場需對(duì)每根致裂器及連接桿進(jìn)行觀察，觀察是否有 水，并做好記錄。將退出的致裂器、連接桿公頭端套好保護(hù)帽。

（十一）此次試驗(yàn)階段，各施工環(huán)節(jié)需廠家技術(shù)人員在現(xiàn)場監(jiān)護(hù)作業(yè)，我單位人員嚴(yán)格按照措施配合施工，待熟練后自主作業(yè)。

所有參與施工人員必須認(rèn)真學(xué)習(xí)本措施，并逐一簽字。其它未盡事宜，嚴(yán)格按照2016版《煤礦安全規(guī)程》、《煤礦安全技術(shù)操作規(guī)程》施工中若出現(xiàn)新的情況，及時(shí)修改補(bǔ)充本措.