二氧化碳爆破采掘装备及技术研究 被引量：29

1

作者 杜泽生 范迎春 +2 位作者 薛宇飞 陈朋磊 王洁 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2016年第9期36-42,共7页

针对试验矿井煤巷炮掘速度慢、安全性低、爆破产生粉尘和有害气体较多的问题,提出了适合试验矿井煤巷掘进的二氧化碳爆破技术,研制了二氧化碳爆破开采器,并获得国家专利。该装备的工作原理是利用液态二氧化碳瞬间发生相变产生高压,作用... 针对试验矿井煤巷炮掘速度慢、安全性低、爆破产生粉尘和有害气体较多的问题,提出了适合试验矿井煤巷掘进的二氧化碳爆破技术,研制了二氧化碳爆破开采器,并获得国家专利。该装备的工作原理是利用液态二氧化碳瞬间发生相变产生高压,作用于周围煤（岩）体,从而实现破煤（岩）。经井下1 600 m长煤巷的掘进实践表明：二氧化碳爆破相比于传统炸药爆破,安全性高,爆破效果好,煤炭成块率可提高1倍以上,达到65%-78%;抛煤距离缩短约40%,为0-3 m;粉尘及炮烟量减少约50%,二氧化碳体积分数一般为0.02%-0.09%,一氧化碳体积分数一般为（3-16）×10-6;该技术能够为井下创造良好的掘进工作环境,有利于作业人员的身体健康,实现了安全高效掘进。 展开更多

关键词 二氧化碳爆破技术 二氧化碳爆破开采器 液态二氧化碳 相变

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二氧化碳爆破布置参数数值模拟 被引量：9

2

作者 洪林 马驰 陈帅 《辽宁工程技术大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2017年第10期1026-1030,共5页

为确定二氧化碳爆破增加煤层瓦斯透气性技术的最佳爆破孔间距及控制孔的布置方式,采用FLAC^(3D)和Comsol软件对不同间距多空爆破和爆破影响半径进行数值模拟.研究结果表明:爆破器间距约为5 m、爆破孔间距约为7 m,且控制孔布置在相邻爆... 为确定二氧化碳爆破增加煤层瓦斯透气性技术的最佳爆破孔间距及控制孔的布置方式,采用FLAC^(3D)和Comsol软件对不同间距多空爆破和爆破影响半径进行数值模拟.研究结果表明:爆破器间距约为5 m、爆破孔间距约为7 m,且控制孔布置在相邻爆破孔中间时,液态二氧化碳多孔连续爆破能够达到最理想的爆破增透效果,而且控制孔的半径越大,增透效果越明显,瓦斯抽采效率越高. 展开更多

关键词 二氧化碳爆破 爆破孔间距 瓦斯抽采 裂隙半径 煤层增透

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二氧化碳爆破致裂激发干热岩储层作用效果 被引量：3

3

作者 窦斌 肖鹏 +3 位作者 郑君 田红 崔国栋 吴天予 《地质科技通报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期150-159,共10页

采用二氧化碳爆破致裂为激发干热岩储层提供了一种新的技术思路和途径。为了探究二氧化碳爆破致裂激发干热岩储层的作用效果,开展了二氧化碳爆破致裂干热岩储层作用范围的数值模拟研究。考虑实际开采过程中钻井液对井壁附近干热岩储层... 采用二氧化碳爆破致裂为激发干热岩储层提供了一种新的技术思路和途径。为了探究二氧化碳爆破致裂激发干热岩储层的作用效果,开展了二氧化碳爆破致裂干热岩储层作用范围的数值模拟研究。考虑实际开采过程中钻井液对井壁附近干热岩储层的降温影响,采用以温差为变量的拟合函数设置损伤区储层材料参数,用洗井后井壁附近储层温度分布函数设置损伤区储层温度场,并借助炸药爆破的相关理论、公式设置爆破荷载,结合COMSOL软件模拟了二氧化碳爆破致裂激发干热岩储层的过程。结果表明,二氧化碳爆破致裂干热岩过程中存在多次应力集中作用,且在炮孔附近压应力集中造成压碎区,压碎区外拉应力作用形成裂隙区;储层的初始温度以及定压片厚度都会影响二氧化碳爆破致裂激发干热岩储层的作用效果,其中初始温度对爆破压碎区范围影响较大,对裂隙区范围影响较小,定压片厚度改变对压碎区范围影响较小,主要影响爆破裂隙区的分布。本研究成果可为干热岩地热能后续的开采利用提供理论支持和参考。 展开更多

关键词 干热岩 储层激发 二氧化碳爆破 地热能 数值模拟

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二氧化碳爆破致裂建造增强型地热系统热储层工艺探讨 被引量：13

4

作者 徐超 窦斌 +2 位作者 田红 喻勇 肖鹏 《地质科技情报》 CSCD 北大核心 2019年第5期247-252,共6页

人工建造热储层是干热岩热能开发的关键技术,二氧化碳爆破致裂具有爆破压力大、爆破压力可控、作业时间短、造缝均匀、经济环保等优势,可用于建造增强型地热系统(EGS)热储层。分别从爆破压力、爆破过程、裂缝形态以及对岩体和环境的影... 人工建造热储层是干热岩热能开发的关键技术,二氧化碳爆破致裂具有爆破压力大、爆破压力可控、作业时间短、造缝均匀、经济环保等优势,可用于建造增强型地热系统(EGS)热储层。分别从爆破压力、爆破过程、裂缝形态以及对岩体和环境的影响方面,探讨了二氧化碳爆破用于储层建造的可行性;并对二氧化碳致裂器的结构进行了改进,使其适应EGS热储层高温、大井深环境;提出了二氧化碳爆破与水力压裂相结合的分层分段致裂EGS热储层新工艺,即分层钻进注入井水平井段与生产井水平井段并使两者处于同一垂面,在各水平井段先进行二氧化碳爆破制造均匀裂缝,再使用水力压裂沿裂缝扩展贯通形成规模裂隙。该工艺可为建造EGS热储层、商业化开发干热岩提供参考。 展开更多

关键词 干热岩 二氧化碳爆破 EGS热储层 地热能

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二氧化碳爆破射流温度场演化规律实验研究 被引量：1

5

作者 倪昊 杨仁树 +4 位作者 谭卓英 丁晨曦 林海 王渝 吴浩天 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期68-79,共12页

为了研究二氧化碳爆破射流温度场的演化规律,构建了二氧化碳爆破红外热成像实验系统,开展了二氧化碳爆破实验,分析了二氧化碳爆破射流的空间发展和温度演变过程。研究结果表明:在出现超温现象之前,二氧化碳射流的温度梯度分别为外圈最... 为了研究二氧化碳爆破射流温度场的演化规律,构建了二氧化碳爆破红外热成像实验系统,开展了二氧化碳爆破实验,分析了二氧化碳爆破射流的空间发展和温度演变过程。研究结果表明:在出现超温现象之前,二氧化碳射流的温度梯度分别为外圈最高、内圈稍低,核心区域温度最低;当出现超温现象时,射流的温度梯度分别为外圈最低、内圈稍高,核心区域温度最高;射流周围的环境温度呈现先降低,后升高的现象。初始泄能压力越高,二氧化碳爆破射流的温度峰值越高,最高温度达到了133.7℃,到达温度峰值所需的时间越长;初始泄能压力越低,温度谷值越低,最低温度为-3.4℃,到达温度谷值所需的时间越短;射流温度的峰值基本出现在二氧化碳爆破器泄能的初始阶段,随后小幅度上升,再跌入谷值。射流升温的主要阶段在管内,二氧化碳爆破射流的温度总体呈现先上升后下降的趋势。 展开更多

关键词 二氧化碳爆破 射流 温度场 红外热成像 状态方程

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松软煤层水力冲孔与二氧化碳爆破联合增透技术 被引量：10

6

作者 张开加 《煤炭工程》 北大核心 2018年第7期53-55,共3页

为有效解决松软煤层瓦斯透气性低、瓦斯抽采效果差的问题,提出一种水力冲孔与二氧化碳致裂爆破联合增透方法,即在水力冲孔基础上引入二氧化碳致裂爆破措施,加快松软煤体向孔洞移动的速度,进一步提高煤层透气性,延长高瓦斯流量抽采时间... 为有效解决松软煤层瓦斯透气性低、瓦斯抽采效果差的问题,提出一种水力冲孔与二氧化碳致裂爆破联合增透方法,即在水力冲孔基础上引入二氧化碳致裂爆破措施,加快松软煤体向孔洞移动的速度,进一步提高煤层透气性,延长高瓦斯流量抽采时间。在贵州高山煤矿9号煤层进行对比试验,抽采30d后,联合增透技术抽采钻孔瓦斯抽采量比单独使用水力冲孔措施提高45%;抽采60d后,联合增透技术采区域平均残余瓦斯含量比单独使用水力冲孔增透措施时降低了22%,为其他矿区松软煤层瓦斯抽采提供参考。 展开更多

关键词 松软煤层 水力冲孔 二氧化碳爆破 筛管 瓦斯抽采 残余瓦斯含量

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基于低透气性煤层的二氧化碳爆破增透技术试验研究 被引量：20

7

作者 孙珍平 《中国煤炭》 2018年第6期118-122,共5页

为考察利用二氧化碳爆破增透技术对低透气性煤层瓦斯抽采效果的影响,采用理论分析研究了二氧化碳爆破增透技术对低透气性煤层的增透原理,并在20321工作面回风巷道进行了二氧化碳增透技术试验,对比分析了爆破孔间距分别为2 m和3 m时与爆... 为考察利用二氧化碳爆破增透技术对低透气性煤层瓦斯抽采效果的影响,采用理论分析研究了二氧化碳爆破增透技术对低透气性煤层的增透原理,并在20321工作面回风巷道进行了二氧化碳增透技术试验,对比分析了爆破孔间距分别为2 m和3 m时与爆破前的增透效果。试验表明,距离2m处的抽采孔瓦斯抽采浓度提高至5倍,抽采纯量提高至6倍,160min后瓦斯浓度衰减明显;距离3m处抽采孔瓦斯抽采浓度提高至4倍,抽采纯量提高至4倍,120min后瓦斯浓度衰减明显。 展开更多

关键词 二氧化碳爆破增透技术 瓦斯抽采 低透气性煤层 爆破孔间距

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基于LCA方法的二氧化碳爆破环境影响分析 被引量：2

8

作者 许小泉 《矿冶工程》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期36-40,共5页

为了考察二氧化碳爆破的环保性能,采用生命周期评价(LCA)方法分析了从原材料和能源生产、致裂器加工组装、现场爆破和最终废弃物处置全阶段所造成的环境影响,定量地得出了生命周期影响评价结果。结果表明,二氧化碳爆破生命周期对海洋生... 为了考察二氧化碳爆破的环保性能,采用生命周期评价(LCA)方法分析了从原材料和能源生产、致裂器加工组装、现场爆破和最终废弃物处置全阶段所造成的环境影响,定量地得出了生命周期影响评价结果。结果表明,二氧化碳爆破生命周期对海洋生态毒性方面的环境影响程度最高,其次是淡水生态毒性、淡水富营养化、金属资源枯竭以及人类毒性。在二氧化碳爆破整个生命周期中,主要污染环节是包括钢铁生产过程和电能生产过程在内的原材料和能源生产阶段,对环境影响的贡献占比超过50%。通过与传统爆破方法生命周期评价对比发现,二氧化碳爆破并不比传统爆破方法更清洁环保,反而对水体造成了巨量污染,需要引起重视并进一步改进。 展开更多

关键词 二氧化碳爆破 生命周期评价 定量分析 环境影响 液态二氧化碳相变破岩

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二氧化碳静态爆破的边坡振动场地效应和能量分析 被引量：3

9

作者 王小飞 胡少斌 王恩元 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第1期210-224,共15页

进行真三轴CO_(2)静态爆破压裂实验和现场测试,获得压力曲线、试样裂隙分布、现场振动曲线和岩体破坏特征,并通过分析压力曲线和裂缝扩展特征来研究致裂原理,同时还利用窗函数傅里叶变换提取振动特征,以评估破岩现场边坡的结构安全。研... 进行真三轴CO_(2)静态爆破压裂实验和现场测试,获得压力曲线、试样裂隙分布、现场振动曲线和岩体破坏特征,并通过分析压力曲线和裂缝扩展特征来研究致裂原理,同时还利用窗函数傅里叶变换提取振动特征,以评估破岩现场边坡的结构安全。研究结果表明:(1)CO_(2)静态爆破的峰值振动速度在8 m处衰减至满足建筑物保护要求,比传统的钻爆法更安全;(2)CO_(2)静态爆破引起的振动波形的主频高于钻爆法的,且随着距离的加长,振动能量的分布逐渐分散;(3)钻爆法的振动速度预测公式适用于CO_(2)静态爆破的,且带高程的预测公式更为准确。根据压力曲线、试样裂隙分布和现场岩体损伤,提出CO_(2)静态爆破的HIG破岩模型,为新技术的研究提供了基础框架。在实验中没有采集到温度数据,今后迫切需要对聚能剂的瞬时放热特性和温度对CO_(2)状态的影响进行研究。 展开更多

关键词 破岩技术 二氧化碳静态爆破 振动速度 致裂机理 能量计算

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二氧化碳膨胀爆破一次性致裂管性能研究与应用 被引量：10

10

作者 朱宽 钟冬望 周桂松 《爆破》 CSCD 北大核心 2022年第2期133-139,共7页

一次性致裂管是国内近几年出现的一种新型二氧化碳膨胀爆破器材,具有安全可控、施工便捷等特点。采用理论与试验相结合的方式对一次性二氧化碳膨胀爆破致裂管的性能进行系统研究,通过理论计算和水压试验方式得到ZWD89系列一次性致裂管... 一次性致裂管是国内近几年出现的一种新型二氧化碳膨胀爆破器材,具有安全可控、施工便捷等特点。采用理论与试验相结合的方式对一次性二氧化碳膨胀爆破致裂管的性能进行系统研究,通过理论计算和水压试验方式得到ZWD89系列一次性致裂管的平均压力峰值为53.19 MPa,与理论计算值47.29 MPa误差为12.48%。采用压缩气体与水蒸气容器爆破能量公式计算得到单只ZWD89—1500型致裂管爆破能量相当于264.24 g TNT炸药爆炸产生的能量。现场振动测试得到两组工况在5 m处的爆破振动速度峰值为2.5032 cm/s,且爆破振动峰值基本呈现线性衰减趋势,证明二氧化碳膨胀爆破技术适用于苛刻环境下的爆破工程施工。通过频谱分析得到二氧化碳膨胀爆破主频主要分布在50 Hz以内,随着爆破孔数的增加,主频逐渐向低频区域靠拢,需要引起重视。 展开更多

关键词 二氧化碳膨胀爆破 一次性致裂管 爆破振动速度 频谱分析

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竖井二氧化碳“二阶二段”筒形掏槽爆破技术及应用 被引量：6

11

作者 倪昊 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期65-71,共7页

针对竖井爆破施工的限制因素和炸药受控的问题,结合现有掏槽技术的特点,提出二氧化碳“二阶二段”筒形掏槽爆破技术。首先,介绍了二氧化碳爆破技术的原理和二氧化碳爆破器的结构;阐述了“二阶二段”筒形掏槽的核心思想,“二阶二段”是... 针对竖井爆破施工的限制因素和炸药受控的问题,结合现有掏槽技术的特点,提出二氧化碳“二阶二段”筒形掏槽爆破技术。首先,介绍了二氧化碳爆破技术的原理和二氧化碳爆破器的结构;阐述了“二阶二段”筒形掏槽的核心思想,“二阶二段”是指从“时空”两个维度对掏槽形式的一种描述,将掏槽区岩石分成深浅不同的2个台阶,掏槽孔的爆破顺序分成2个段别;同时掏槽孔布置成内外2圈直径不同的双圆筒形状,在掏槽圈的中心布置1个空孔,一阶掏槽孔在内圈,二阶掏槽孔在外圈,一阶掏槽孔和二阶掏槽孔统一向中心孔倾斜一定的角度,所形成圆筒的顶面积大,底面积小,一阶掏槽孔先爆破,二阶掏槽孔后爆破。“二阶二段”筒形掏槽充分结合了“二阶二段”和筒形掏槽的各自优点,中心孔为爆破孔提供弱自由面和补偿空间,一阶掏槽孔和二阶掏槽孔围成双筒形,深浅结合、分段爆破,降低了二阶爆破时岩石的夹制力,有利于掏槽成腔,提升爆破效果。其次,分析了“二阶二段”筒形掏槽的成腔机制,推导了掏槽爆破的剪切阻力公式和爆破成腔的动力公式,确定了槽腔岩石在二氧化碳爆生气体的静作用下抛离槽腔所需要满足的基本条件。最后,通过对比炸药直眼掏槽爆破和二氧化碳“二阶二段”筒形掏槽爆破的现场应用效果,发现2种方式在循环进尺、炮孔利用率和掏槽腔体积的3项爆后指标上差值较小,进一步验证了二氧化碳“二阶二段”筒形掏槽爆破适用于竖井掘进,为竖井掏槽爆破提供了新的技术方式。 展开更多

关键词 竖井掘进 二氧化碳爆破 二阶二段 筒形掏槽 竖井爆破

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不同埋深条件下二氧化碳致裂爆破技术增透效果试验研究 被引量：6

12

作者 张开加 《中国煤炭》 2018年第7期110-114,119,共6页

根据断裂力学理论,分析了爆破压力、地应力对液态二氧化碳致裂爆破裂纹扩展和增透效果的影响。基于理论分析结果,在黑龙江兴山煤矿17#煤层开展试验研究。试验结果表明,17#煤层在埋藏深度为330m条件下,在泄放压力为150MPa或200MPa、爆破... 根据断裂力学理论,分析了爆破压力、地应力对液态二氧化碳致裂爆破裂纹扩展和增透效果的影响。基于理论分析结果,在黑龙江兴山煤矿17#煤层开展试验研究。试验结果表明,17#煤层在埋藏深度为330m条件下,在泄放压力为150MPa或200MPa、爆破口间距为1180mm或2180mm时,增透效果相近,爆破口间距为3180 mm时,无论二氧化碳致裂爆破泄放压力为150MPa或200 MPa,增透效果均较差;埋藏深度为792m条件下,二氧化碳致裂爆破泄放压力200MPa、爆破口间距1180mm时的增透效果最好。 展开更多

关键词 二氧化碳爆破 断裂力学 埋深 爆破泄放压力 爆破口间距 增透效果

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二氧化碳相变爆破中的振动信号特征分析 被引量：1

13

作者 陶明 吴英杰 +2 位作者 赵瑞 赵明生 商武锋 《工程爆破》 CSCD 北大核心 2022年第5期93-98,共6页

为分析二氧化碳相变爆破产生的振动信号特性在时间上和空间上的衰减规律,通过现场二氧化碳相变爆破试验,分别对距离爆源处5、8、12 m位置设置质点速度监测仪,分别对得到的爆破振动信号进行频谱、能量谱分析,得到关于二氧化碳相变爆破振... 为分析二氧化碳相变爆破产生的振动信号特性在时间上和空间上的衰减规律,通过现场二氧化碳相变爆破试验,分别对距离爆源处5、8、12 m位置设置质点速度监测仪,分别对得到的爆破振动信号进行频谱、能量谱分析,得到关于二氧化碳相变爆破振动信号在空间和时间上的衰减规律。随着距离的增加,低频部分逐渐衰减只剩下高频段部分。在能量的分布上,二氧化碳相变爆破的能量主要分布在中低频段(0 Hz<f<500 Hz),在距离上的衰减速度快,且在水平方向上的振动衰减明显大于垂直方向。研究结果对二氧化碳相变爆破的安全距离的确定和合理爆破参数的确定具有重要意义。 展开更多

关键词 二氧化碳相变爆破 爆破振动 信号分析

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