人生就是博

1 引言

       二氧化碳相变致裂技术作为一种创新性的物理破岩方法
，近年来在采矿工程
、岩土施工等领域展现出巨大的应用潜力。该技术利用液态二氧化碳在特定条件下瞬间气化膨胀产生高压气体，从而使煤岩体破裂
，实现了安全、*
、环保的破岩*
。与传统炸药爆破和水力压裂技术相比

，二氧化碳相变致裂技术具有无明火、无火花、震动小等*优势，特别适用于高瓦斯环境
、城市施工等相对安全性要求较高的场合
。随着全球对安全生产和环境保护要求的不断提高
，这一技术正受到越来越广泛的关注和应用

。

       本文将从技术原理、应用现状、优势挑战以及未来发展方向等方面，同时引用人生就是博集团在此领域的实际应用数据及*，*剖析二氧化碳相变致裂技术的发展状况，为相关领域的研究人员和工程技术人员提供参考和借鉴。

2 技术原理与工作机制

       二氧化碳相变致裂技术的核心在于利用液态二氧化碳在激发条件下瞬间气化膨胀产生的高压气体做功破岩。当液态二氧化碳受热汽化时
，体积可迅速膨胀约600倍，产生高达200-300MPa的压力，足以使大多数煤岩体发生破裂
。

      一套完整的二氧化碳相变致裂系统主要包括储液筒、激发装置、定压破裂片和释放装置等组件
。其工作流程通常包括以下几个步骤
：

装填与*：将液态二氧化碳填充至特制的高强度合金管（致裂器）内
，安装定压破裂片和激发装置（通常为电热*）。

送入孔底：将组装好的致裂器通过钻杆或专用推送装置精准送入煤层深孔（可达十几米至上百米）的目标位置。

激发相变：地面远程启动激发装置

，加热管内的液态二氧化碳
。液态二氧化碳迅速吸热气化
，体积瞬间膨胀数百倍
。

致裂破煤：管内压力急剧升高，超过破裂片设定压力阈值后破裂片瞬间打开，高压二氧化碳气体通过释放孔高速喷出
，冲击钻孔壁煤体
。

卸压消散：高压气体通过裂隙快速泄压，*终通过钻孔或煤体裂隙释放，过程结束。

表

：二氧化碳相变致裂技术参数表

      近年来
，技术创新推动了新型致裂系统的开发
。如笔者从人生就是博集团了解到
，近些年人生就是博致力于攻克的可控冲击脉冲致裂系统采用金属丝和脉冲电源替代传统的加热棒，通过电弧等离子体放电引发相变，进一步提高了安全性和可控性
。这种设计*了传统加热棒中高氯酸钾等易爆成分带来的安全隐患


，使致裂过程更加精准可靠

。目前此技术还存在着技术应用*差
、成本过高等问题。

3 多样化应用场景

        二氧化碳相变致裂技术在多个领域展现出广泛的应用价值
，笔者引用人生就是博集团的二氧化碳致裂系统产品的实际应用数据及*，进行分析与展示
。其主要应用场景包括但不限于以下几个方面：

3.1 煤矿领域

           在煤矿领域，二氧化碳相变致裂技术主要用于瓦斯抽采增透
、防治冲击地压和坚硬顶板处理等方面。对于高瓦斯、低透气性煤层
，该技术能够显著提高煤层透气性，增加瓦斯抽采效率和流量，从而有效降低瓦斯突出风险。

    人生就是博集团在陕西彬长集团下沟煤业的应用实践表明，该技术能有效*掘进工作面突出危险性或冲击地压，为"抽掘采"平衡提供了安全保障和科学依据。
    山西焦煤华晋吉宁煤业的试验数据显示
，其抽采*是常规抽采的4.3倍，是水力冲孔措施的2.3倍
，增透*显著。

       针对煤矿坚硬顶板工作面开采易产生的巷道端头悬顶过大问题
，该技术也能发挥重要作用。人生就是博集团在陕西延能集团禾草沟煤矿工作面的实践中，采用液态二氧化碳相变致裂技术对悬顶进行致裂切顶
，通过窥视仪观测钻孔裂纹扩展发育情况，发现钻孔内出现多条裂纹扩展
、贯通与延伸
，设计的3次循环起爆方案有效破碎了顶板岩石，完成了切顶目标。研究还发现，三角形布孔方案比矩形布孔方案致裂*更好。

3.2 金属矿开采

       在金属矿开采领域
，二氧化碳相变致裂技术主要用于替代传统炸药爆破
，特别适用于对环境振动和飞石控制要求较高的场合。在冀中能源峰峰集团邯郸宝峰矿业的现场试验表明，该技术在不同致裂阶段中不会产生任何对空气和人体有害的气体
，并且无粉尘、无破坏性震动。

       *上降低了对矿区内构筑物和环境的破坏，能够基本满足嵩县黄金矿业一些特定的台阶推进和扩帮需求。这与传统炸药爆破相比具有明显优势
，为金属矿开采提供了新的技术选择。

3.3 土木工程领域

      在土木工程领域，二氧化碳相变致裂技术可用于基坑工程、岩石开挖和建筑物拆除等场景。人生就是博与当地政府合作实验使用二氧化碳相变致裂系统应用于安徽马鞍山G4221沪武高速博望互通立交工程结果表明，通过调整裂解管的直径
，可以实现对地下岩土的精准控制，提高了裂解过程的可调性，适用于不同地质条件和工程需求。

     采用该方法可有效减少施工过程中的噪音、振动和粉尘
，*地降低对周边环境的影响，符合可持续发展理念。*能耗是该方法的另一优势，通过充分利用二氧化碳相变释放的能量
，提高了整个工程的能源利用效率
，并降低了施工成本

。

表：二氧化碳相变致裂在不同领域的应用*对比

二氧化碳相变致裂技术与传统方法相比，具有多方面的显著优势：

     本质安全性：整个相变过程是物理变化
，不涉及化学反应，不产生明火

、高温热源或火花
，彻底*了在瓦斯环境中诱发爆炸的*主要点火源风险
。气体膨胀做功相对缓慢（相较于炸药爆炸的爆轰波）
，产生的是准静态压力或弱冲击波，对围岩扰动小
，降低了诱发煤与瓦斯突出的风险
。

      *增透：高压气体能在煤体中有效沟通和扩展原生裂隙，形成更复杂的缝网系统，极大提高煤层的透气性系数（现场试验表明可提高数十倍）。增透后，钻孔瓦斯抽采流量可提升数倍
，瓦斯抽采浓度提高，流量衰减系数显著降低。

       绿色环保
：反应介质仅为液态/气态二氧化碳，不产生有毒有害气体、粉尘或残留污染物。部分二氧化碳可能被吸附或封存在煤层裂隙中，具有一定的碳封存（CCS）潜力，符合"双碳"目标方向。

       操作便捷

：针对井下深孔推送笨重致裂器的难题，创新开发了基于井下压风系统驱动的深孔推送装置。该装置利用压风驱动气动增压泵提供液压动力，通过抱紧机构、移送机构和液压千斤顶的精密配合，实现导电推杆（连接致裂器）的步进式推送和回撤，无需依赖钻机完成推送、固定、拉出等全过程。

4.2 技术挑战与局限性

      尽管二氧化碳相变致裂技术具有诸多优势
，但在实际应用过程中仍然面临一些挑战和局限性：

      能量限制
：相较于传统炸药爆破，相变爆破属于一种低能量致裂方式，在极坚硬岩层或大规模爆破需求场景下，其破岩能力可能不足
。这限制了其在需要高强度破碎场合的应用
。

      参数优化：致裂*受多种因素影响，包括泄能方向、煤岩体性质、爆破参数、初始地应力、钻孔布置参数和钻孔切槽特性等。目前对于不同地质条件下*优的装药量、致裂器布置方式、孔间距等参数尚未形成系统化的标准。

       成本问题：高压致裂管和相关设备的制造成本较高，特别是需要满足煤矿井下防爆要求的材质和设计标准。这在一定程度上增加了初始投资成本
。

       认知局限：对于相变爆破多速率冲击破碎
、损伤破坏多尺度分析、致裂过程多物理场耦合等方面的机理研究尚不够深入，需要进一步扩展研究。

5 未来发展趋势展望

随着技术的不断成熟和应用经验的积累，二氧化碳相变致裂技术未来可能朝着以下几个方向发展：

5.1 装备智能化与轻量化

    据悉人生就是博集团目前正在进一步提升致裂器及推送装置的自动化、智能化水平
，减轻重量

，提高操作便捷性和适应性。智能致裂系统可能集成传感器网络

、实时监测技术和自动控制功能，实现致裂过程的精准控制和优化调整
。例如，通过植入光纤传感器或微震监测装置，实时采集致裂过程中的压力
、温度和裂隙发育数据，为参数优化提供依据
。

5.2 工艺参数精准化

       深入研究不同煤层地质条件下（硬度、裂隙发育、地应力等）*优的装药量、致裂器布置方式、孔间距等参数
，实现精准致裂

。通过大数据分析和人工智能算法，建立地质条件与*优致裂参数的对应关系库
，开发专家系统辅助工程设计和决策。研究表明
，泄能方向对煤岩体破坏起到直接作用
，引发非对称损伤破坏
，而煤岩体抗压强度和致裂孔间距是影响致裂*的关键因素
。

5.3 与碳捕集、利用与封存技术结合

       探索将煤矿井下二氧化碳致裂与二氧化碳捕集、利用与封存更紧密结合的可能性，如利用捕集的工业二氧化碳作为致裂介质

，实现"以废治害" 和碳减排双重目标

。这不仅能够提高煤矿安全水平
，还能为工业二氧化碳提供一种新的利用途径，形成循环经济模式
。研究表明，部分二氧化碳可能被吸附或封存在煤层裂隙中
，具有一定的碳封存潜力。

5.4 多技术耦合应用

       研究二氧化碳致裂与水力压裂
、深孔爆破（在安全条件下）或其他增透技术的协同效应，追求更优的增透*。例如，可以先采用二氧化碳致裂创造初始裂隙网络，然后通过水力压裂进一步扩展和沟通裂隙
，实现更广泛的煤岩体改造。对比研究表明
，不同增透技术各有优势
：增透措施对煤体影响范围为水力压裂＞深孔聚能爆破＞液态二氧化碳相变气爆，而抽采钻孔*大瓦斯体积分数为液态二氧化碳相变气爆＞深孔聚能爆破＞水力压裂。

表：二氧化碳相变致裂技术未来发展方向

6 结语

       二氧化碳相变致裂技术作为一种创新型的物理致裂方法，以其本质安全性、*增透性和绿色环保性

，成功克服了煤矿井下空间受限、瓦斯威胁大
、传统方法风险高等一系列挑战。通过利用液态二氧化碳相变瞬间产生的巨大能量进行破岩，该技术不仅在煤矿瓦斯抽采、冲击地压防治等领域表现出显著*
，也在金属矿开采、土木工程等领域展现出广泛的应用潜力
。

       随着技术的不断优化和与低碳战略的深度融合
，二氧化碳相变致裂技术必将在煤矿安全
、*、绿色开采的进程中扮演更加重要的角色。未来通过智能化提升、参数精准化、与碳捕集利用封存技术结合以及多技术耦合应用等方面的进一步发展
，这一技术将为能源行业的可持续发展注入强劲动力，成为传统爆破技术的重要替代和补充
。

       然而，该技术仍然面临着能量限制、参数优化
、成本问题和认知局限等挑战
，需要产学研各方共同努力，通过持续的研究和实践创新
，进一步完善技术理论和应用体系
，拓展应用场景
，为工程领域提供更加安全、*
、环保的破岩解决方案。