液态二氧化碳相变致裂技术.pdf

液态二氧化碳相变预裂 技术及在煤矿中的应用 陆庭侃 河南理工大学 简介 澳大利亚，新南威尔士大学，博士 澳大利亚，注册工程师 外国专家局，外籍专家 河南理工大学，外籍特聘教授 联系方式 电话 电邮：tklu@hpu.edu.cn 液态二氧化碳膨胀预裂技术的 工作原理 液态二氧化碳变成气态 体积膨胀 500 倍 液态 20 毫秒 气态 组成1 组成2 管中段部位(Tube Middle Section) 管頭，電氣接頭(Tube Head) 釋放頭(Discharge Head) 加熱器(Pressure Gas Generator) 破裂片，銅墊片(copper Washer, Shear Disc) 起爆头（管头） 连接液体容器 连接起爆器 中段管（容器） 容纳二氧化碳液体 加热器（垫片和破裂片） 9伏电压起爆 20毫秒 破裂片承受高压 喷头 辅助设备– 充填架 充填液体二氧化碳 辅助设备– 旋转扳手 充填时固定之用 辅助设备– 注液器 注入二氧化碳 辅助设备– 线路测定仪 确定连接电路通畅 基本性能 不自燃 遇热由液态转变成气态 瞬间膨胀500 – 600倍 压力达270MPa 膨胀半径2m 系统的优点1 安全 是膨胀 不是爆炸 水平切割 系统优点2 成本低 操作人员少 操作简单 低耗材 系统优点3 充填迅速 效率高 应用– 提高煤层透气性 二氧化碳炮预裂强化消突机制 二氧化碳炮预裂强化预抽区域消突合理工 艺参数  安全封孔深度  单孔、双孔与多孔二氧化碳炮预裂影响范围  二氧化碳炮预裂爆破区域消突时效性  合理钻孔布置与爆破参数 应用– 瓦斯抽放 提高穿层孔瓦斯效率抽放 提高掘进工作面瓦斯抽放/排放效率 穿层抽放 煤层 抽放孔 爆破孔 应用- 消突 掘进工作面消突 快速石门揭煤 应用– 巷道底鼓治理 底鼓是煤矿巷道的顽疾  目前还没有很有效的方法解决底鼓问题 基本思路  清除底板应力  清除底板软弱岩层  清除底板不稳定岩层（如遇水膨胀岩层） 应用– 巷道底鼓治理 工艺工程– 设置 应用– 巷道底鼓治理 工艺工程– 清除 应用– 冲击地压治理 冲击地压导致的事故时有发生 起因是动态地应力作用 基本思路  消除地应力  应用与底鼓处理相同 应用– 冲击地压治理 应用- 顶煤弱化 应用于放顶煤开采 坚硬顶煤的弱化 提高大块率 架前顶煤弱化 应用– 岩层预裂 上隅角放顶 沿空留巷切顶 坚硬岩层顶板弱化 增透注浆堵水 原因：  许多富含水底层裂隙少  无法进行注浆堵水事故  一旦开挖又将会导致淹井事故 机理  增加裂隙  以达到注浆堵水的目的 煤仓清堵 煤仓由于煤的重力作用，经常发生堵塞 煤粉存在 瓦斯存在 易燃 因此，CO2清堵是最好的选择 谢谢！