一种液态二氧化碳致裂岩石的工艺方法技术

本发明专利技术公开了一种液态二氧化碳致裂岩石的工艺方法，其技术方案要点是包括以下步骤：S1：对爆破对象检测岩石等级；S2：选择致裂管的内径、液态二氧化碳填充量、致裂孔排布间距、致裂孔钻孔深度；S3：开设爆破所需的临空面、致裂孔；S4：对已经打好的致裂孔进行检查清孔，检查孔内是否有水，防止出现飞管现象；S5：进行致裂管的组装与充气；S6：致裂孔封堵,将致裂管放到致裂孔里面，放置到位后进行回填；S7：进行爆破过程，引爆电压为1800V，达到了爆破振动小，噪音小、迅速爆破大方量坚石，对周围建筑和人群影响小，缩减整体施工工期的技术效果。

【技术实现步骤摘要】
一种液态二氧化碳致裂岩石的工艺方法
本专利技术涉及道路建设领域，特别涉及一种液态二氧化碳致裂岩石的工艺方法。
技术介绍
英国的CARDOX公司在20世纪50年代开发研制了液态二氧化碳相变致裂装置，当时称为Cardox管。该设备主要作为一种采煤器应用于高瓦斯矿井的采煤工作面，代替炸药，提高块煤率。破碎煤体的过程为物理过程，不会引起瓦斯爆炸，还获得了英国安全与健康理事会关于该设备为非爆品的认证。现有的可参考申请号为201410798159.2的中国专利，其公开了本专利技术公开了一种采用液态二氧化碳爆破诱导崩落采矿方法，作业时将可重复利用的二氧化碳爆破器代替炸药送入炮孔，管内的液态二氧化碳在通电加热条件下汽化形成高压气体，高压气体爆破能量使矿体内部的节理裂隙迅速发育，促使矿体在自重应力作用下实现连续的自然崩落。本专利技术特别适用于裂隙、节理或构造发育的大型块状矿床或中厚以上急倾斜破碎至中等坚固的地下矿开采。目前的矿山开采过程已经大规模采用综采设备，大规模综合采矿设备的问世极大提高了采煤效率，已经完全取代了Cardox管在采煤以及其他矿山开采的使用，已经现有人在研究液态二氧化碳致裂管的改进和应用。另一方面，对于城市道路施工过程中，对于地下部分具有大方量坚石的情况十分难处理，城市施工中经常会遇到施工环境周围有大型建筑和人群聚集地，这种复杂的周边环境给施工进一步的增加的难度，单纯依靠破碎机很难迅速的破碎大方量岩石，而使用常规的爆破手段则会影响周围人群的正常生活和附近建筑的安全，面对这种复杂工程还没有比较合理的解决方案。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种液态二氧化碳致裂岩石的工艺方法，起到了爆破振动小，噪音小、迅速爆破大方量坚石，对周围建筑和人群影响小，缩减整体施工工期的技术效果。本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种液态二氧化碳致裂岩石的工艺方法，包括以下步骤：S1：对爆破对象检测岩石等级；S2：根据不同等级的岩石来选择致裂管的内径、液态二氧化碳填充量、致裂孔排布间距、致裂孔钻孔深度；S3：开设爆破所需的临空面，然后在钻机上安装钻机除尘器，用潜孔钻进行致裂孔的开设；S4：对已经打好的致裂孔进行检查清孔，具体检查孔内杂质是否清理干净和孔是否符合致裂参数设计要求的深度、孔距、排距等，同时，检查孔内是否有水，如有水须清理出来，防止出现飞管现象；S5：致裂管的组装与充气，配置液态二氧化碳充装机、380V交流电和致裂管、充装速度5kg/min；S6：致裂孔封堵,将通过导线连接好控制开关的致裂管放到致裂孔里面，放置到位后，回填30cm厚碎石硝，人工捣鼓密实，上部采用水泥、膨胀剂、速凝剂、细砂混合料进行填充，需凝固15分钟；S7：爆破过程，利用导线将各致裂管线路串联连至高能脉冲起爆器，高能脉冲起爆器使用晶体变换器，引爆电压为1800V。通过上述技术方案，液态二氧化碳的致裂技术曾因大规模综采设备的问世而在采矿行业被停用，而针对岩石硬度等级高，距离市区周围近，周围有大量建筑物的施工环境，重新新应用在道路施工中，通过液态二氧化碳爆破大方量高硬度岩石，从达到了爆破振动小，噪音小、迅速爆破大方量岩石，对周围建筑影响小，缩减整体施工工期的技术效果。较佳的，岩石等级优选为V级和VI级别。通过上述技术方案，岩石等级在V级和VI中的石块会比较坚硬，此时爆破的效果好，能够迅速的将石块震裂。较佳的，致裂管的安置参数具体为：通过上述技术方案，致裂管的参数根据不同的岩石等级有比较大的区别，根据不同参数的合理选择可以起到致裂效果好，减少致裂失败的情况以及因为因为使用不恰当致裂管造成的经济上的浪费。较佳的，致裂管的长度＝n*致裂孔深度/3，其中n为系数，n值的范围0.7-1.2。较佳的，当岩石等级为VI级别时，n值的优选范围为0.9-1.1。通过上述技术方案，致裂管的长度在致裂孔深度确定的情况下可以影响最终的爆破产生的位置和总体上致裂管的影响范围，致裂管长度的合理限定可以让致裂管影响的岩石的体积得到很好的控制，保证能够一次性的致裂完成所需体积的岩石，增加施工的效率。较佳的，致裂孔的排布呈交错设置，此时致裂孔的连线呈折线形。通过上述技术方案，致裂管的交错设计可以让致裂管影响的岩石的体积增加，能够迅速的将整块的大体积岩石进行致裂，减少致裂的次数，同时每个致裂管向周围的释放的能量也更加迅速。较佳的，致裂孔周围设置有促进岩石快速碎裂的辅助致裂孔。通过上述技术方案，致裂孔周围的辅助致裂孔能够预先的松动周围的岩石，在振动从致裂处传动过来时，本身的震动力已经衰弱，而提前已经松动的岩石更加容易收到震动的影响而发生碎裂。较佳的，辅助致裂孔位于致裂孔的边缘且与辅助致裂孔与致裂孔之间的间距和两个致裂孔之间的间距相同。较佳的，辅助致裂孔的打孔深度长于致裂孔的深度40-60cm。通过上述技术方案，辅助致裂孔设计放置位置的确定考虑到从爆破处产生的能量传递到辅助致裂孔位置处已经衰竭，如果添加了辅助致裂孔能够保证位于辅助致裂孔周围的岩石能够在爆破能量降低的情况下仍然能被致裂。较佳的，S4中具体的抽水方法为致裂前采用自吸泵先将孔内水抽干，放入致裂管后，底部回填30cm石粉，上部全部采用水泥、膨胀剂、速凝剂、细砂混合料进行填充，增加回填深度，待凝固30分钟后方可致裂，延长凝固时间。通过上述技术方案，对于已经有积水的致裂孔需要更加注意致裂过程中的安全，减少安全隐患，在能总体上保证致裂过程的有效性。综上所述，本专利技术具有以下有益效果：1、辅助致裂孔的设计进一步的促进了裂纹的扩大化，在能量衰减的同时裂纹依然可以进一步延伸，从而扩大了致裂范围，方便了后续对已经致裂的岩石进行破碎；2、该技术给二氧化碳致裂岩石的技术寻找到了应用新领域，在面对市区内部的大方量坚石时，能够以不影响周围群众正常工作、生活，不影响周围建筑安全性的方式来破碎坚石，方便后续破碎机工作，加快整个施工的进度，减少施工成本。具体实施方式以下对本专利技术作进一步详细说明。其中岩石等级参考如下：表1：铁路隧道围岩分类《铁路工程地质手册》(2002年版)。实施例1：一种液态二氧化碳致裂岩石的工艺方法，包括以下步骤：S1：对爆破对象检测岩石等级，对于需要致裂的石块，一般只有V级和VI级别，本实施例为V级别；S2：由于岩石等级为V等级，因此致裂管内径85mm，致裂孔间距3.8m，致裂孔深度4.2m，CO2填充量4.2Kg，致裂管长度为0.96m；S3：开设爆破所需的临空面，然后在钻机上安装钻机除尘器，用潜孔钻进行致裂孔的开设，开设过程致裂孔连线呈折线形，完成折线形致裂孔的开设后，在致裂孔的两侧添加辅助致裂孔，辅助致裂孔的深度为4m；S4：对已经打好的致裂孔进行检查清孔，孔内杂质已清理干净，致裂孔参数实测符合要求，同时，致裂孔内无水；S5：致裂管的组装与充气，配置液态二氧化碳充装机、380V交流电和致裂管、充装速度5kg/min；S6：致裂孔封堵,将通过导线连接好控制开关的致裂管放到致裂孔里面，放置到位后，回填30cm厚碎石硝，人工捣鼓密实，上部采用水泥、膨胀剂、速凝剂、细砂混合料进行填充，需凝固15分钟；S7：爆破过程，利用导线将各致裂管线路串联连至高能脉冲起爆器，高能脉冲起爆器使用晶体变换器，引爆电压为1800V。实施例2：一种液态本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液态二氧化碳致裂岩石的工艺方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：对爆破对象检测岩石等级；S2：根据不同等级的岩石来选择致裂管的内径、液态二氧化碳填充量、致裂孔排布间距、致裂孔钻孔深度；S3：开设爆破所需的临空面，然后在钻机上安装钻机除尘器，用潜孔钻进行致裂孔的开设；S4：对已经打好的致裂孔进行检查清孔，具体检查孔内杂质是否清理干净和孔是否符合致裂参数设计要求的深度、孔距、排距等，同时，检查孔内是否有水，如有水须清理出来，防止出现飞管现象；S5：致裂管的组装与充气，配置液态二氧化碳充装机、380V交流电和致裂管、充装速度5kg/min；S6：致裂孔封堵,将通过导线连接好控制开关的致裂管放到致裂孔里面，放置到位后，回填30cm厚碎石硝，人工捣鼓密实，上部采用水泥、膨胀剂、速凝剂、细砂混合料进行填充，需凝固15分钟；S7：爆破过程，利用导线将各致裂管线路串联连至高能脉冲起爆器，高能脉冲起爆器使用晶体变换器，引爆电压为1800V。

【技术特征摘要】
1.一种液态二氧化碳致裂岩石的工艺方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：对爆破对象检测岩石等级；S2：根据不同等级的岩石来选择致裂管的内径、液态二氧化碳填充量、致裂孔排布间距、致裂孔钻孔深度；S3：开设爆破所需的临空面，然后在钻机上安装钻机除尘器，用潜孔钻进行致裂孔的开设；S4：对已经打好的致裂孔进行检查清孔，具体检查孔内杂质是否清理干净和孔是否符合致裂参数设计要求的深度、孔距、排距等，同时，检查孔内是否有水，如有水须清理出来，防止出现飞管现象；S5：致裂管的组装与充气，配置液态二氧化碳充装机、380V交流电和致裂管、充装速度5kg/min；S6：致裂孔封堵,将通过导线连接好控制开关的致裂管放到致裂孔里面，放置到位后，回填30cm厚碎石硝，人工捣鼓密实，上部采用水泥、膨胀剂、速凝剂、细砂混合料进行填充，需凝固15分钟；S7：爆破过程，利用导线将各致裂管线路串联连至高能脉冲起爆器，高能脉冲起爆器使用晶体变换器，引爆电压为1800V。2.根据权利要求1所述的一种液态二氧化碳致裂岩石的工艺方法，其特征在于：岩石等级优选为V级和VI级别。3.根据权利要求2所述的一种液态二氧化碳致裂岩石的工艺方法，其特征在于：致裂管的安置参数具体为：4.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：于秀干，
申请(专利权)人：中铁十局集团第八工程有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12