二氧化碳爆破可以开采矿山

二氧化碳爆破可以开采矿山煤矿等二氧化碳爆破增透技术对低透气性煤层瓦斯抽采效果的影响，采用理论分析研究了二氧化碳爆破增透技术对低透气性煤层的增透原理，并在20321工作面回风巷道进行了二氧化碳增透技术试验，对比分析了爆破孔间距分别为2 m和3 m时与爆破前的增透效果。试验表明，距离2 m处的抽采孔瓦斯抽采浓度提高至5倍，抽采纯量提高至6倍，160 min后瓦斯浓度衰减明显；距离3 m处抽采孔瓦斯抽采浓度提高至4倍，抽采纯量提高至4倍，120 min后瓦斯浓度衰减明显。

抽采煤层瓦斯是治理矿井瓦斯的治本措施，但由于受煤层自身透气性和煤层自然条件的限制，抽采原始煤层瓦斯效率甚低，特别是低透气性煤层瓦斯抽采技术仍是世界各国在积极攻关解决的技术难题。面对低透气性煤层难抽采的问题，大部分矿井因缺乏抽采技术手段而处于被动局面，只能是靠增大巷道断面提高风量、降低煤炭产量等措施维持生产，严重制约了煤矿企业的经济发展。为提高低透气性煤层瓦斯抽采率，降低煤层瓦斯涌出，保证矿井安全生产，开展低透气性煤层瓦斯抽采增效技术研究已是当务之急。1.1 爆生气体致裂作用二氧化碳爆破增透机理为液态二氧化碳在引爆管的媒介作用下瞬间使得二氧化碳被气化，体积瞬间膨胀，使该作用力作用在煤体上，当该空间内的压力达到临界值时，使得煤体间的裂隙被撑开，煤体裂隙充分发育，达到增加煤体裂隙的目的。液态二氧化碳瞬间释放的能量极大，产生极强的应力波，周围的煤体均被破坏，周围煤体的应力平衡被打破，应力将会重新分布，在此过程中煤体出现的是塑性变形，并伴随着诸多裂隙产生。 当液态二氧化碳被瞬间气化，产生的能量作用在煤体表面时，在应力波的冲击下，煤体的表面会形成一个类似于圆的应力分布范围，如图1所示。图中pm可以近视认为是二氧化碳作用在圆心处的动压；pr可以看作压力分布区域范围内各点的压力，且这些点的压力随着距压力分布区域中心的径向距离的增大而减小，直至压力变为零。

编辑切换为居中

图1 煤体表面受力分布情况图 用量纲法对二氧化碳产生冲击范围内各点的压力pr进行分析，其计算公式为：

编辑切换为居中

添加图片注释，不超过 140 字（可选）

式中： λ——量纲为1的径向距离；R——二氧化碳射流最大半径，m；r——二氧化碳射流最小半径，m；pm——近视认为是二氧化碳作用在圆心处的动压，MPa；pr——压力分布区域范围内各点的压力，MPa。 量纲为1的函数f(λ)应满足以下边界条件：

编辑

添加图片注释，不超过 140 字（可选）

(3) 根据泰勒公式和上式计算得到：f(λ)=13λ2+2λ3 (4) 因为二氧化碳爆破具有轴对称性，将式(1)和式(2)代入式(4)中积分得：

编辑

添加图片注释，不超过 140 字（可选）

(5) 式中： ρ——二氧化碳的密度，kg/m3；Q——二氧化碳射流流量，m3/s；v——二氧化碳射流速度，m/s；α——常数。 同时，裂隙发育范围内，在爆炸应力波和二氧化碳冲击波双重力作用下，二氧化碳气体顺着裂隙方向进入煤体，从而使得煤体的裂隙进一步张开，使得煤体裂隙重复发育，这样极大地提高了煤体的透气性。