本發(fā)明涉及礦山爆破技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，特別涉及一種干冰二氧化碳致裂裝置及致裂方法。

背景技術(shù)：

參閱圖1所示，現(xiàn)有的二氧化碳爆破/爆裂系統(tǒng)是由二氧化碳致裂器201(內(nèi)部裝有安全發(fā)熱管)、二氧化碳充氣工作站202、液態(tài)二氧化碳203、組成。具體來講，就是在工地現(xiàn)場用二氧化碳充氣工作站將液態(tài)二氧化碳壓縮充入二氧化碳致裂器中，然后將二氧化碳致裂器201裝入爆破孔中，并采用起爆器204進行起爆。

在工地起爆時，起爆器快速點燃二氧化碳致裂器中的發(fā)熱管，發(fā)熱管發(fā)熱，提供熱量將壓力高達10-15Mpa的液態(tài)二氧化碳快速加熱變?yōu)闅鈶B(tài)二氧化碳，二氧化碳體積膨脹400-600倍以上，從而產(chǎn)生沖擊力而致裂巖石。

其存在以下問題：

1、在施工過程中，需要將帶20公斤壓力的液態(tài)二氧化碳長途運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場，需審批且不安全、繁瑣。

2、二氧化碳充氣工作站操作程序復(fù)雜，且成本高達數(shù)十萬元，使用門檻高。

3、在二氧化碳灌裝及施工過程中，二氧化碳致裂器中的液態(tài)二氧化碳壓力達100公斤以上，對產(chǎn)品質(zhì)量要求高，存在較大的安全隱患，且影響效率增加成本。

4、重復(fù)使用二氧化碳致裂器重量近70公斤，一次性使用二氧化碳致裂器重量也達10公斤以上，與傳統(tǒng)的火工爆破產(chǎn)品相比，重量太重，勞動強度極大，效率極低，進而造成成本太高，難以廣泛運用。

因而，迫切需要研發(fā)一種全新的能克服以上缺陷的且能與傳統(tǒng)的火工爆破產(chǎn)品競爭的爆破/爆裂系統(tǒng)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的第一目的在于提供一種干冰二氧化碳致裂裝置，不需要使用高壓液態(tài)二氧化碳，不需要使用二氧化碳充氣工作站，常壓下即可使用，且致裂器重量只有幾公斤的干冰爆破裝置。

本發(fā)明的第二目的在于提供一種利用上述干冰二氧化碳致裂裝置的致裂方法。

為了實現(xiàn)本發(fā)明的第一目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種干冰二氧化碳致裂裝置，用于裝入爆破孔中，對需要爆破的基層進行爆破，包括干冰致裂器，所述干冰致裂器包括儲冰管，所述儲冰管兩端封堵，所述儲冰管中穿設(shè)有一根發(fā)熱管，所述發(fā)熱管中填充有發(fā)熱劑，所述發(fā)熱管和儲冰管之間的空腔用于填充干冰，所述發(fā)熱管還通過引爆線路與起爆裝置連接，所述儲冰管材料的許用壓力小于10Mpa。

進一步地，所述干冰二氧化碳致裂裝置還包括干冰致裂封孔器，所述干冰致裂封孔器用于封堵爆破孔。

進一步地，所述干冰致裂封孔器包螺母、螺桿和第一膨脹管，所述螺桿穿過所述第一膨脹管，且所述螺桿一端螺接有螺母，且所述螺母支撐在所述第一膨脹管一端的端面上，所述第一膨脹管的另一端軸向開設(shè)有多個第一切口，所述螺桿的另一端為圓錐體，圓錐體的最大直經(jīng)大于第一膨脹管的內(nèi)經(jīng)，圓錐體的最大直徑加上第一膨脹管的壁厚大于或等于爆破孔的直徑。

進一步地，所述干冰致裂封孔器與爆破孔中的干冰致裂器之間的還填充有封孔材料，所述封孔材料由粘性土與石子骨料拌合而成。

進一步地，所述儲冰管的材料為塑料或紙板。

進一步地，所述儲冰管一端安裝有上壓蓋，其另一端安裝有下壓蓋，上壓蓋用于壓住發(fā)熱管，下壓蓋用于加注干冰后，封堵儲冰管底部，且所述儲冰管中的發(fā)熱管長度大于儲冰管長度的四分之三。

進一步地，所述起爆裝置為電起爆裝置或電力電源。

為了實現(xiàn)本發(fā)明的第二目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種干冰二氧化碳致裂方法，利用權(quán)利要求1中的干冰二氧化碳致裂裝置爆破，所述方法包括以下步驟：

S1、在需要爆破的基層中鉆鑿爆破孔；

S2、常壓下，將干冰加注至干冰致裂器中；

S3、將干冰致裂器放入爆破孔中；

S4、引爆線路引出爆破孔，封堵爆破孔；

S5、連接起爆裝置，確認安全后，啟動起爆裝置，對爆破孔進行爆破。

進一步地，所述步驟S4完成后，使用干冰致裂封孔器封堵爆破孔。

進一步地，封堵爆破孔的方式為：在爆破施工時，先將干冰致裂器放入爆破孔中，填入粘性材料和石粉的混合物并分層搗實，離孔口0.5-2米時，將干冰致裂封孔器放入爆破孔中。

本發(fā)明的優(yōu)點在于：干冰通過配送系統(tǒng)配送到工地現(xiàn)場，用專用工具將干冰裝入干冰致裂器中，然后將干冰致裂器裝入爆破孔中，用干冰致裂封孔器及配套材料封孔，并采用起爆裝置進行起爆。起爆時，起爆裝置點燃干冰致裂器中的發(fā)熱管，發(fā)熱管瞬間發(fā)熱，提供熱量，干冰快速加熱，干冰瞬間升華為氣態(tài)二氧化碳，膨脹800--1000倍以上，從而產(chǎn)生數(shù)百兆帕的沖擊力和膨脹力，將巖石、煤、礦等致裂。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：使二氧化碳致裂技術(shù)得到革命性的變革，徹底解決了以下問題：

1、不再需要二氧化碳灌裝成套設(shè)備，解決了二氧化碳致裂技術(shù)推廣的投資門檻問題。

2、因干冰不帶壓，可以在常壓下使用，徹底擺脫了數(shù)十公斤以上的高壓液體二氧化碳帶來的施工技術(shù)門檻和安全風(fēng)險，使二氧化碳致裂施工變得像土建施工一樣安全。

3、因干冰不帶壓，可以在常壓下使用，使二氧化碳致裂可以在常壓下工作，儲冰管無需較高的抗拉強度，從而可以采用紙質(zhì)或塑料類材料制造，大幅降低了成本，降低了致裂器的重量，從而提高了勞動生產(chǎn)效率。

4、極大地解放了生產(chǎn)力，提高了生產(chǎn)效率。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是傳統(tǒng)的二氧化碳爆破系統(tǒng)的工作原理圖；

圖2是本發(fā)明的干冰二氧化碳致裂裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明中干冰致裂器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明中干冰致裂封孔器的結(jié)構(gòu)示意圖一；

圖5是本發(fā)明中干冰致裂封孔器的結(jié)構(gòu)示意圖二；

圖6是本發(fā)明的干冰二氧化碳致裂方法的方法原理圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對本發(fā)明的保護范圍做出更為清楚明確的界定。

參閱圖2、圖3所示，本發(fā)明提供的一種干冰二氧化碳致裂裝置，用于裝入爆破孔101中，對需要爆破的基層102進行爆破，該干冰爆破裝置包括干冰致裂器1所述干冰致裂器1包括儲冰管11，所述儲冰管11兩端封堵，所述儲冰管11中穿設(shè)有一根發(fā)熱管12，所述發(fā)熱管12中填充有發(fā)熱劑13，所述發(fā)熱管12和儲冰管11之間的空腔用于填充干冰14，所述發(fā)熱管12還通過引爆線路3與起爆裝置2連接，所述儲冰管11材料的抗拉強度小于10Mpa。在使用時，干冰通過配送系統(tǒng)配送到工地現(xiàn)場，用專用工具將干冰裝入干冰致裂器1中，然后將干冰致裂器1裝入爆破孔101中，回填封孔材料并用干冰致裂封孔器4封堵爆破孔101，再連線并采用起爆裝置2進行起爆。起爆時，起爆裝置2快速點燃干冰致裂器1中的發(fā)熱管12，發(fā)熱管12瞬間發(fā)熱，提供熱量，干冰快速加熱，干冰瞬間升華為氣態(tài)二氧化碳，膨脹800--1000倍以上，從而產(chǎn)生數(shù)百兆帕的沖擊力和膨脹力，將巖石、煤、礦等致裂。通過該裝置，無需使用高壓的二氧化碳，干冰致裂器1無需承壓，可以將儲冰管的抗拉強度做到較小，就可以適應(yīng)市場上大部分的常壓及低壓材料，比如塑料或者紙板等，相比耐高壓的金屬材料制成的致裂器，大大降低了設(shè)備成本和使用成本，并且由于這些常壓及低壓材料重量較輕，工作人員在移動或組裝致裂器時方便，從而提高了勞動生成效率。

在本實施例中，所述儲冰管11一端安裝有上壓蓋15，其另一端安裝有下壓蓋16，上壓蓋15、下壓蓋16可以通過螺紋與儲冰管11連接，也可以是其他連接方式，且所述儲冰管11中的發(fā)熱管12長度大于儲冰管11長度的四分之三。增大了儲冰管11與發(fā)熱管12的接觸面積，對儲冰管11中的干冰加熱效率高、速度塊，所以干冰升華時，所爆發(fā)的能量就越高。該起爆裝置2可以為電起爆裝置或電力電源，引爆線路3是起爆電線。

參閱圖4所示，在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，所述干冰二氧化碳致裂裝置還包括干冰致裂封孔器4，所述干冰致裂封孔器4用于封堵爆破孔101。優(yōu)選的，所述干冰致裂封孔器4包螺母41、螺桿42和第一膨脹管43，所述螺桿42穿過所述第一膨脹管43，且所述螺桿42一端螺接有螺母41，且所述螺母41支撐在所述第一膨脹管43一端的端面上，所述第一膨脹管43的另一端軸向均勻開設(shè)有多個第一切口44，所述螺桿42的另一端為圓錐體45，圓錐體45的最大直經(jīng)大于第一膨脹管43的內(nèi)經(jīng)，圓錐體45的最大直徑加上第一膨脹管43的壁厚大于或等于爆破孔101的直徑。在爆破施工時，在先將干冰致裂器4放入爆破孔101中，填入粘性材料和石粉的混合物并分層搗實，離孔口1-2米時，將干冰致裂封孔器4放入爆破孔101中，保持螺母41在爆破孔外，再旋緊螺母41，將螺桿42的向上提將膨脹管43底部的爪子撐開，卡爪支撐在爆破孔101的孔壁上，干冰致裂封孔器4實現(xiàn)對爆破孔101的封孔。在干冰致裂器1爆炸時，爆炸的能量會定向的向爆破孔101深處沖擊，基層102的內(nèi)部吸收能量，從而能夠?qū)崿F(xiàn)對基層102內(nèi)部爆破。最優(yōu)的，所述干冰致裂封孔器4與爆破孔101填充的干冰致裂器之間的還填充有封孔材料48，所述封孔材料由粘性土與石子骨料拌合而成，該封孔材料48也可以用膠填充。也或者可以使用封孔材料48直接密封爆破孔101的孔口等方式也不影響本發(fā)明的實施。

參閱圖5所示，為了進一步提高干冰致裂封孔器4卡爪爆破孔101側(cè)壁的摩擦力，所述圓錐體45與第一膨脹管43之間還套裝有第二膨脹管46，所述第二膨脹管46的一端為圓錐形，且穿設(shè)在第一膨脹管43的另一端，所述第二膨脹管46的另一端開設(shè)有多個第二切口47。在擰緊螺母41時，第一膨脹管43和第二膨脹管46上的卡爪均能張開，卡抓在爆破孔101側(cè)壁上，膨脹管的數(shù)量和封孔深度根據(jù)需要而定，封孔材料需分層搗實。

參閱圖6所示，本發(fā)明還提供一種干冰致裂方法，是利用上述干冰爆破裝置爆破，該方法包括以下步驟：

S1、在需要爆破的基層中鉆鑿爆破孔，該爆破孔一般為深孔。

S2、常壓下，將干冰加注至干冰致裂器中；

S3、將干冰致裂器1放入爆破孔101中；

S4、引爆線路引出爆破孔，封堵爆破孔；

S5、連接起爆裝置，確認安全后，啟動起爆裝置，對爆破孔進行爆破。

優(yōu)選的，為了使爆破孔中的沖擊能量不會從爆破孔出口溢出，步驟S4與S5中還進行以下步驟，S45、使用干冰致裂封孔器封堵爆破孔；離孔口0.5-2米時，將干冰致裂封孔器放入爆破孔中，用于將爆破后的能量能夠都封堵在爆破孔101中，使孔內(nèi)爆破壓力達到200MPA以上，孔內(nèi)壓力根據(jù)安全發(fā)熱管及干冰致裂封孔器的級別不同最高可以達700MPA,提高爆破效率。封堵爆破口的方式為：爆破孔填充封孔材料密封，所述封孔材料由粘性土與石子骨料拌合而成，再利用干冰致裂封孔器封堵。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點。

1、不再需要二氧化碳灌裝成套設(shè)備，解決了二氧化碳致裂技術(shù)推廣的投資門檻問題。

2、因干冰不帶壓，可以在常壓下使用，徹底擺脫了數(shù)十公斤以上的高壓液體二氧化碳帶來的施工技術(shù)門檻和安全風(fēng)險，使二氧化碳致裂施工變得像土建施工一樣安全。

3、因干冰不帶壓，可以在常壓下使用，使二氧化碳致裂可以在常壓下工作，儲冰管無需較高的抗拉強度，從而可以采用紙質(zhì)或塑料類材料制造，大幅降低了成本，降低了致裂器的重量，從而提高了勞動生產(chǎn)效率。

4、極大地解放了生產(chǎn)力，提高了生產(chǎn)效率。

雖然結(jié)合附圖描述了本發(fā)明的實施方式，但是專利所有者可以在所附權(quán)利要求的范圍之內(nèi)做出各種變形或修改，只要不超過本發(fā)明的權(quán)利要求所描述的保護范圍，都應(yīng)當(dāng)在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。