煤层封孔二氧化碳致裂器的制作方法

本发明涉及煤矿钻孔封堵爆裂技术领域，特别涉及煤层封孔二氧化碳致裂器。

背景技术：

炸药爆破目前仍是煤矿开采的方法之一。炸药爆破威力大、作用猛，是典型的明火爆破。但明火爆破有许多缺陷，对使用条件、使用环境、日常管理等方面有较高要求，尤其是在煤矿井下。许多煤矿瓦斯事故都是由于明火爆炸引起的。同时因炸药发生其他意外爆炸的案例也时有发生，影响了安全生产，也造成了经济的损失。

美国朗艾道公司最早于1938年开始研究高压气体爆破破煤技术，到50-60年代，世界上一些比较发达的国家如英、法、美、俄、波兰和挪威等国家已将高压气体爆破采煤设备用于采煤工作面，目前该项技术已推广至岩石、混凝土和其它物质的快速安全爆破，被广泛采用于钢铁和水泥行业。如料仓、管道爆破排堵等。目前国内采用二氧化碳开采器进行煤层增透的方法得到了部分应用，该方法提高了煤层瓦斯抽采效率，是解决目前煤矿瓦斯抽采的一项创新技术，前期的井下工业实验数据表明，使用二氧化碳开采器进行致裂增透后煤层瓦斯抽采流量最大增加5倍左右，抽采瓦斯浓度提高近15倍左右，可以有效的缩短抽采时间，使得煤体瓦斯快速释放，并可以减少瓦斯事故发生，因此，二氧化碳增透技术是瓦斯治理领域的一项关键技术，实现了低透气煤层瓦斯的有效抽采，增强了瓦斯资源利用的技术保障。

但目前现有的二氧化碳开采器存在许多应用上的问题，例如二氧化碳的爆破强度不能得到控制。

技术实现要素：

为了解决上述问题，提供一种二氧化碳致裂器，它可以提供可控制强度的爆破力，可以代替矿井开采中常用的雷管和炸药，避免明火爆炸引起瓦斯爆炸，实现矿井安全生产。

本发明采用的技术方案为：煤层封孔二氧化碳致裂器，其包括主管1、设于主管1内部充装腔11内的加热装置2、设于主管1前端的起爆头3、设于主管1后端的泄能器4、设于泄能器4后端的护盖5和封孔器6；所述起爆头3上设置有起爆头泄能通道31，所述起爆头泄能通道31的一端与主管1的充装腔11连接，所述起爆头泄能通道31的另一端与二氧化碳开采器连接；所述泄能器4包括泄能头41和泄能器泄能通道42，所述泄能器泄能通道42与主管1的充装腔11间密封设置有定压泄能片7，所述定压泄能片7可促使加热装置2充装到主管1充装腔11内的液态二氧化碳加热气化并膨胀产生爆破力；其特征在于，在二氧化碳开采器与所述起爆头3的起爆头泄能通道31连通处设有二氧化碳流量调节阀8。

本发明的优化，根据上述所述的煤层封孔二氧化碳致裂器，其特征在于：所述加热装置2为液体二氧化碳气化提供热能加热材料，所述加热装置2包括启动器21、保护罩22和保护罩22内部的加热材料，所述启动器21包括埋设在加热材料内的电点火头，所述电点火头上连接有两根引线23，该两根引线23分别于二氧化碳致裂器外的电源正负极电连接。

本发明的优化，根据最上面所述的煤层封孔二氧化碳致裂器，其特征在于：所述起爆头3上设置有引线外导体32，所述引线外导体32与起爆头3绝缘，引线外导体32的一端与连接在加热装置2上的其中一根引线23连接，另一端延向二氧化碳开采器外。

本发明的优化，根据最上面所述的煤层封孔二氧化碳致裂器，其特征在于：所述起爆头3与主管1旋合的一端的端部与主管1间固定有导电垫圈9，所述导电垫圈9的中心孔上固定有绝缘接头，所述绝缘接头封堵在加热材料盛装保护罩22的开口端上，所述绝缘接头上设有引线孔，所述连接在电点火头上的其中一根引线23穿过引线孔与引线外导体32连接，所述引线外导体32将引线孔的位于加热材料盛装保护罩22直管外的孔口封堵，所述导电垫圈9的实体部分上设置有连通起爆头3泄能通道31和主管1充装腔11的过流孔。

本发明的优化，根据最上面所述的煤层封孔二氧化碳致裂器，其特征在于：所述主管1由钢铁材料制成，所述导电垫圈9由铜制成。

本发明的工作原理为：泄能头泄能通道与主管的充装腔间密封设置有定压泄能片，主管的充装腔内设置有加热装置，定压泄能片在加热装置将充装到主管腔内的液态二氧化碳加热气化并膨胀到一定压力时破裂，可根据爆裂物的厚度和面积，通过调节二氧化碳的流量从而可控制破裂程度，避免爆裂力过大造成其它不避免的破坏。本发明可代替矿井开采中常用的雷管和炸药，避免明火爆炸引起瓦斯爆炸，实现矿井安全生产，还可以在瓦斯抽采过程中使煤体预裂，有效增加煤层透气性，提高煤层瓦斯抽采效率。

本发明与现有技术相比，其效果为：本发明技术解决了以往不能用于煤矿井工作业难题，可以进行煤矿井下掘进和回采作业。

1、爆破致裂全过程不产生火花，液体二氧化碳转化成为气体时，吸收大量的热量，对高瓦斯矿井和煤与瓦斯突出矿井进行致裂回采尤为安全。

2、致裂媒体成块率高达80％以上，爆破不会产生冲击力，不会引起爆破块飞溅，粉尘浓度小，不扬尘，无有毒有害气体产生，改善了工作环境，有益矿工身体健康和安全。

3、没有破坏性的震荡和振波，不会带来其他地方的坍塌、碎裂性破坏。

4、媒体致裂后就可以直接进行现场作业，无需洒水降尘，可连续作业。

5、爆破力易控，控制液体二氧化碳的流量即可控制爆破力强度。

附图说明

图1为本发明煤层封孔二氧化碳致裂器组装前结构示意图；

图2为本发明煤层封孔二氧化碳致裂器组装后结构示意图；

附图标记：主管-1、充装腔-11、加热装置-2、启动器-21、保护罩-22、引线-23、起爆头-3、起爆头泄能通道-31、引线外导体-32、泄能器-4、泄能头-41、泄能器泄能通道-42、护盖-5、封孔器-6、定压泄能片-7、流量调节阀-8、导电垫圈-9。

具体实施方式

为了使本发明的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，现结合具体实施例和附图，对本发明进行进一步阐述。

煤层封孔二氧化碳致裂器，其包括主管1、设于主管1内部充装腔11内的加热装置2、设于主管1前端的起爆头3、设于主管1后端的泄能器4、设于泄能器4后端的护盖5和封孔器6；所述起爆头3上设置有起爆头泄能通道31，所述起爆头泄能通道31的一端与主管1的充装腔11连接，所述起爆头泄能通道31的另一端与二氧化碳开采器连接；所述泄能器4包括泄能头41和泄能器泄能通道42，所述泄能器泄能通道42与主管1的充装腔11间密封设置有定压泄能片7，所述定压泄能片7可促使加热装置2充装到主管1充装腔11内的液态二氧化碳加热气化并膨胀产生爆破力；在二氧化碳开采器与所述起爆头3的起爆头泄能通道31连通处设有二氧化碳流量调节阀8。

所述加热装置2为液体二氧化碳气化提供热能加热材料，所述加热装置2包括启动器21、保护罩22和保护罩22内部的加热材料，所述启动器21包括埋设在加热材料内的电点火头，所述电点火头上连接有两根引线23，该两根引线23分别于二氧化碳致裂器外的电源正负极电连接。

所述起爆头3上设置有引线外导体32，所述引线外导体32与起爆头3绝缘，引线外导体32的一端与连接在加热装置2上的其中一根引线23连接，另一端延向二氧化碳开采器外。

所述起爆头3与主管1旋合的一端的端部与主管1间固定有导电垫圈9，所述导电垫圈9的中心孔上固定有绝缘接头，所述绝缘接头封堵在加热材料盛装保护罩22的开口端上，所述绝缘接头上设有引线孔，所述连接在电点火头上的其中一根引线23穿过引线孔与引线外导体32连接，所述引线外导体32将引线孔的位于加热材料盛装保护罩22直管外的孔口封堵，所述导电垫圈9的实体部分上设置有连通起爆头3的起爆头泄能通道31和主管1充装腔11的过流孔。

所述主管1由钢铁材料制成，所述导电垫圈9由铜制成。

煤层封孔二氧化碳致裂器的利用方法，包括筒体一端螺纹拧紧在阀体上，筒体另一端与连接头接触部位放入紫铜垫片、剪切片后螺纹拧紧，打开充装开关，从充装口充装满液态二氧化碳，关闭充装开关后，将阀体端的连接头螺纹拧紧在筒体，特征在于：①从电缆线走线孔将电缆线接在接线柱上，用电缆线连接插头连接电缆线，用胶带封堵其电缆线槽，用树脂材料封堵放置电缆线的其余电缆线槽，构成一个二氧化碳相变煤层致裂器，②在煤层中打一煤层致裂钻孔，将一个二氧化碳相变煤层致裂器一端部分插入钻孔，另一端螺纹连接另一个二氧化碳相变煤层致裂器，通过电缆线连接插头连接电缆线用胶带封堵其部分电缆线槽，用钻机旋转或直推入钻孔，再螺纹连接下一个二氧化碳相变煤层致裂器，再通过电缆线连接插头连接电缆线用胶带封堵其部分电缆线槽，再用钻机旋转或直推入钻孔，重复此操作，插入钻孔的二氧化碳相变煤层致裂器数量达到煤层致裂工程要求时停止此操作，通过电缆线接电激发发热装置让液态二氧化碳相变成高压气体使剪切片被剪掉，高压气体从泄爆孔喷出致裂煤层。

本具体实施例的工作原理为：泄能头泄能通道与主管的充装腔间密封设置有定压泄能片，主管的充装腔内设置有加热装置，定压泄能片在加热装置将充装到主管腔内的液态二氧化碳加热气化并膨胀到一定压力时破裂，可根据爆裂物的厚度和面积，通过调节二氧化碳的流量从而可控制破裂程度，避免爆裂力过大造成其它不避免的破坏。本发明可代替矿井开采中常用的雷管和炸药，避免明火爆炸引起瓦斯爆炸，实现矿井安全生产，还可以在瓦斯抽采过程中使煤体预裂，有效增加煤层透气性，提高煤层瓦斯抽采效率。

本具体实施例与现有技术相比，其效果为：本发明技术解决了以往不能用于煤矿井工作业难题，可以进行煤矿井下掘进和回采作业。

1、爆破致裂全过程不产生火花，液体二氧化碳转化成为气体时，吸收大量的热量，对高瓦斯矿井和煤与瓦斯突出矿井进行致裂回采尤为安全。

2、致裂媒体成块率高达80％以上，爆破不会产生冲击力，不会引起爆破块飞溅，粉尘浓度小，不扬尘，无有毒有害气体产生，改善了工作环境，有益矿工身体健康和安全。

3、没有破坏性的震荡和振波，不会带来其他地方的坍塌、碎裂性破坏。

4、媒体致裂后就可以直接进行现场作业，无需洒水降尘，可连续作业。

5、爆破力易控，控制液体二氧化碳的流量即可控制爆破力强度。

本发明的煤层封孔二氧化碳致裂器可以代替矿井开采中使用的雷管和炸药，避免明火爆炸引起瓦斯爆炸，实现矿井安全生产，还可以在瓦斯抽采过程中使煤层预裂，有效增加煤层透气性，提高煤层瓦斯抽采效率，具有优越的使用性能和广阔的前景。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中的描述仅为本发明的优选例，本发明并不受上述优选例的限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还可有各种变化和改进，这些变化和改进都落入本发明要求保护的范围内。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。