1. 研究目的与意义（文献综述）

二氧化碳致裂器又称cardox管，是一种英国cardox公司在20世纪50年代开发研制的在高瓦斯矿井中代替炸药提高块煤率装置。因其破碎煤体的过程为物理过程，不会引起瓦斯爆炸，而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。其工作机理为将液态密闭于高强度容器中，使用时启动加热器快速激发发生液-气相变，从而形成高能量的膨胀状态，压强可达 300 mpa，高能量状态，突破定压破裂片的封堵，瞬间释放产生爆炸效应，对周围介质冲击、压缩及膨胀做功而达到破碎岩石目的。相较于传统炸药爆破技术，其不产生具有破坏性的震荡或震波、粉尘或有害气体。且由于属于惰性气体，气化相变时吸收大量热量，故其具有抑制爆炸和燃烧的作用。由于其非化学爆炸品，使用中可不受公安等部门的监管。二氧化碳致裂器具有安全性高，工作可靠，操作方便等优势。目前已经广泛应用于矿石开采，水泥行业，工程岩石开挖爆破，水下爆破和人口密集区结构爆破等，具有很大的工程应用前景。

1990年代，我国开始引进该项技术。目前，虽然关于二氧化碳致裂器公开发表的文献较多，但多集中于煤矿开采实例应用；对于非矿用岩石爆破开挖技术措施过于笼统，有关研究与应用都还不够系统与深人。如当前国内二氧化碳致裂器主要在致裂筒底部局部释放压力，然而这样无法很好达到岩石预裂控制爆破需要在爆区与保留区之间形成与预裂缝，以减弱主爆破对保留岩体的破坏并形成平整轮廓面的爆破要求。另一方面，二氧化碳致裂器较传统化学炸药更安全，但破坏岩石效果也弱于炸药。于是如何控制自由面、最小抵抗线、孔距、孔径、不耦合系数等“炮孔参数”，以此充分利用高压气体对岩石的拉应力破坏效应来达到预期工程目的也是关键问题之一。

本次关于二氧化碳致裂器在岩石预裂爆破开挖中的应用，主要致力于说明一种可以实现沿纵向线状释放能量的致裂器构造以及参数，以此取得好的预裂爆破效果；并讨论在一定岩石强度指标下，如何控制压力大小，以及炮孔间距、孔径等炮孔参数在尽量使开挖边界平整的情况下来进行预裂爆破。

2. 研究的基本内容与方案

二氧化碳致裂器由充装阀、发热装置、储液管、密封垫片、定压剪切片、释放管组成。通过研究定压剪切片以控制卸能压力大小，通过研究释放管以控制卸能压力的方向。在分析前人对致裂器释放气体能量破坏岩石的基本原理的理论基础上，改造释放管构造，并确定相关参数来实现致裂器能沿纵向线状释放能量的要求。并行模拟试验以验证。

结合工程实例所给的数据，利用结构有限元分析软件ansys进行数值模拟，找到适合二氧化碳致裂器预裂爆破的炮孔压力、炮孔孔径、间距、不耦合系数等炮孔参数。设计主要内容：

1、查阅中外文献，收集整理关于二氧化碳致裂器的组成构造，工作机理与应用成果。

3. 研究计划与安排

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 黄园月，尹岚岚，倪昊.二氧化碳致裂器研制与应用[j].煤炭技术,2015,34（8）：123-124.

[2] 霍中刚.二氧化碳致裂器深孔预裂爆破煤层增透新技术[j].煤炭科学技术,2015,43(2):80-83.

[3] 周明，魏厚银，黄斌.一次性使用的二氧化碳致裂器[z].国家知识产权局，2016