二氧化碳致裂安全技術措施

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裂中破壞性大、危險性高及礦體粉碎等缺點，二氧化碳致裂為礦山安全開采和預裂提供可靠保障，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備，致裂器在這些領域的應用有極大便利性，并具有爆破能量可控、可重復使用、操作維護簡單等多種優(yōu)點。為確保現(xiàn)場施工質量及安全順利，特制定本安全技術措施，所有參與施工人員要認真貫徹執(zhí)行，并履行簽字手續(xù)。

二、工作原理

（一）當二氧化碳在低于 31℃、壓力大于 7.35MPa 時以液態(tài)存在，而超過 31℃時開始氣化，且隨溫度的變化壓力也不斷變化。利用這一特點，在致裂器儲液管內充裝液態(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，當壓力達到定壓剪切片極限強度（可設定壓力）時，定壓剪切片破斷，高壓氣體從釋放管釋放，作用在煤（巖）體上，從而達到致裂的目的。

（二）結構原理

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 二氧化碳致裂器結構圖

三、二氧化碳致裂工藝流程                                      

（一）二氧化碳致裂施工工藝流程：二氧化碳致裂器設備在地面組裝——液態(tài)二氧化碳灌裝——檢測——運輸——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施過程如下：

1、二氧化碳致裂器組裝、灌裝及檢測。

2、井下運輸，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），及檢測致裂前相關參數(shù)。

3、設置警戒，并按照設計程序進行致裂施工，警戒撤人距離不小于100m。

4、連接致裂啟動母線，進行導通試驗，確保連接無誤，準備致裂。

5、通知瓦檢工對巷道中甲烷濃度進行測量， 甲烷濃度低于 1.0%時方可實施二氧化碳致裂爆破。

6、致裂小組工作人員進行遠距離作業(yè)，連線啟動發(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，進行甲烷濃度測試，低于 1.0% 確保施工地點安全，方可通知工作人員進行下一步作業(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)合進行安全檢查，允許后方可進入。

9、致裂后，致裂器儲液管及附件等由推送裝置取出，人工運送至地面；進行致裂*評估和檢驗。

四、 鉆孔打設及布置

（一）鉆孔使用YT-28型氣腿式鑿巖機打設，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、風險辨識

致裂爆破期間，主要風險源來自冒頂（片幫）、運輸、起吊安裝、裝載機運行等風險，針對存在風險源，施工前進行風險辨識，施工過程中須按照相對應管控措施執(zhí)行.

風險辨識表：

六、 二氧化碳致裂安全技術措施

（一）地面灌裝及運輸：

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，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、密封不嚴漏氣等情況，現(xiàn)場直接采取放氣處理，嚴禁裝車入井使用。

4、灌裝后的致裂器全部裝車下井，裝車時需在礦車底板鋪設一層木料或棉紗，以減少在運輸途中的震動。

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

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

（三）逐一將達標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）推送致裂器進入鉆孔深處時，須勻速且緩慢；不得蠻力操作，防止致裂器結構形變受損。

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

（六）致裂前，加強對固定機械設備和電纜的保護，并將流動設備移出試驗地點。

（七）致裂開始前，根據(jù)煤礦安全規(guī)程，在與致裂地點相通的所有巷道設置警戒，撤出回風側所有人員（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行警戒工作，警戒人員必須在安全地點警戒。警戒線處應設置警戒牌、拉繩，具體警戒點按照爆破警戒圖執(zhí)行。

附：致裂爆破警戒圖

（八）致裂前，爆破母線必須扭結短路。致裂作業(yè)前，爆破工必須做電爆網(wǎng)絡全電阻檢查。致裂器通過煤礦用電容式發(fā)爆器啟發(fā)時，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，工長必須清點人數(shù)，確認無誤后，方準下達起爆命令。爆破工接到起爆命令后， 必須先發(fā)出爆破警號， 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 并扭結短路。

（九）發(fā)爆器啟動后， 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，并扭結短路。隨后等待 15min，由經(jīng)過培訓的專職致裂人員進入現(xiàn)場檢查線路和致裂器的導通性，分析原因，并決定重新致裂或拉拔撤出。

（十）撤出的設備，在現(xiàn)場需對每根致裂器及連接桿進行觀察，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帽。

（十一）此次試驗階段，各施工環(huán)節(jié)需廠家技術人員在現(xiàn)場監(jiān)護作業(yè)，我單位人員嚴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真學習本措施，并逐一簽字。其它未盡事宜，嚴格按照2016版《煤礦安全規(guī)程》、《煤礦安全技術操作規(guī)程》施工中若出現(xiàn)新的情況，及時修改補充本措.