（二氧化碳爆破設備）@爆破地基巖石

二氧化碳爆破設備致裂壓力測定裝置及方法，該裝置包括泄能罩、壓力傳感器和信號采集單元，泄能罩為兩端開口的筒狀結構，泄能罩通過其中一端開口罩裝在致裂器的泄能頭上，并與泄能頭之間相對固定設置，壓力傳感器貼設在泄能罩的內壁，并與信號采集單元通過信號連接。壓力傳感器在液態二氧化碳高速氣化的過程中測得致裂器的致裂壓力信號，并將信號傳輸給信號采集單元。本發明主要用于確測量二氧化碳爆破設備致裂壓力，本發明實驗方便，操作簡單易行，測量結果準確可靠，為實現液態二氧化碳的確標定提供了可能，不僅能為不同規格致裂器的設計生產提供可靠的數據，還能分析研究致裂壓力隨距離的變化關系，從而提高能量的利用率。

1.二氧化碳爆破設備致裂壓力測定裝置，其特征在于，包括泄能罩、壓力傳感器和信號采集單元，所述泄能罩為兩端開口的筒狀結構，所述泄能罩通過其中一端開口罩裝在致裂器的泄能頭上，并與所述泄能頭之間相對固定設置，所述壓力傳感器貼設在泄能罩的內壁，并與信號采集單元通過信號連接。

2.泄能罩上設有螺紋通孔，所述泄能頭上設有螺紋盲孔，所述泄能罩和泄能頭通過同時螺接在螺紋通孔和螺紋盲孔上的固定螺釘連接。

3.螺紋通孔為兩個，并沿同一徑向方向布置在泄能罩的中部，對應的螺紋盲孔為沿泄能頭同一徑向上布置的兩組。

4.螺紋盲孔對稱布置在泄能頭上的泄能孔兩側，螺紋規格與泄能罩上的螺紋通孔和固定螺釘相同，螺紋盲孔的垂直深度5±1mm。

5.固定螺釘由鋼鐵材料制成的全螺紋螺釘，長度大于等于8cm，螺紋規格與泄能罩的螺紋通孔和泄能頭的螺紋盲孔相同。

6.泄能罩采用厚度為12±2mm、兩端開口的無縫鋼管件，泄能罩的直徑大于泄能頭和致裂器直徑3-5cm。

7.壓力傳感器沿泄能罩內壁同一圓周布置至少兩個，其中兩個壓力傳感器分別設置在正對泄能頭的泄能孔的位置上。

8.壓力傳感器采用壓電薄膜傳感器，該壓電薄膜傳感器通過錫箔膠帶覆蓋粘貼于泄能罩的內壁，并通過信號線與外部的信號采集單元連接。

9.信號采集單元為示波記錄儀。

10.二氧化碳爆破設備的致裂壓力測定方法，致裂壓力測定裝置，包括以下步驟：

步驟一，將壓電薄膜傳感器逐一粘貼于泄能罩內壁的不同位置，并用絕緣膠帶將傳感器的接線端金屬與泄能罩內壁之間絕緣隔離，防止雜散電流干擾信號采集，再用錫箔膠帶將PVDF壓電薄膜傳感器覆蓋粘貼于泄能罩內壁上；

步驟二，將固定螺釘穿過泄能罩上的螺紋通孔，調節固定螺釘使泄能頭位于泄能罩內的中心位置，再將泄能罩固定在泄能頭的螺紋盲孔上；

步驟三，連接壓電薄膜傳感器與信號采集單元，調節并檢查PVDF壓電薄膜傳感器與信號采集單元是否連通，設置信號采集單元的采集參數，使其處于待觸發狀態，然后引爆致裂器并進行數據采集；

其中，壓力傳感器的壓力計算公式如下：

σ ( t ) = Q ( t ) A K - - - ( 1 )

Q ( t ) = ∫ 0 t U ( t ) R d t - - - ( 2 )

式中，σ表示致裂器的致裂壓力，Q(t)表示傳感器釋放的電荷，K表示傳感器的靈敏度系數U(t)表示檢測到的電壓信號，A表示受壓力的有效面積，R表示測試系統的內阻值。

二氧化碳爆破設備的致裂壓力測定裝置及方法技術領域

二氧化碳爆破設備的致裂壓力測定裝置及方法，特別涉及一種用于直接測定液態二氧化碳瞬間氣化并從致裂器泄能孔中高速釋放過程中高壓氣體對周圍空間或物質作用壓力大小的裝置及方法。

二氧化碳爆破相變致裂技術初是由英國在20世紀50年代開發研制，主要作為一種煤巖破碎方式用于高瓦斯井，以代替詐要，提高塊煤率，避免瓦斯爆詐。后來，由于大規模綜采設備的問世實現了安全高效的非爆采煤作業，并逐漸取代了CO2變相爆破技術；此后，該項技術逐漸發展用于巖石、混凝土破碎等領域。 該技術主要基于二氧化碳相變致裂器，實現二氧化碳液-氣轉換，從而達到破碎巖石的目的，其中，相變致裂器是一種高強度的可以重復使用的金屬管狀構件，由卸能頭1、發熱器2、儲液罐3、定壓剪切片4、充氣閥5、墊片6等組成。

另外，相變致裂技術是一種新型的物理爆破技術，與傳統爆破技術相比具有無污染、價格低、噪音低、震動小、安全和可重復性利用等優點，在城市拆除爆破、地鐵爆破、隧道掘進爆破、礦山開采爆破等具有很大的發展空間，但是對二氧化碳致裂壓力的專門研究卻很少，一般都是根據常規的現場檢測方法獲得一些經驗值，而常規的孔內檢測法又是基于一種理想的環境，未考慮地質構造和巖石特性的影響，使得測量的數據模棱兩可，沒有一個確切的值，從而嚴重影響了二氧化碳相變致裂技術的破碎效果和能量的利用率。 而目前關于二氧化碳爆破設備的致裂壓力檢測的裝置和方法更是少見報道，因此研發一種能直接測量二氧化碳爆破設備的致裂壓力的裝置和方法，來測定二氧化碳的致裂壓力，改善其破碎效果和能量利用率，成為二氧化碳致裂技術研發和推廣亟待解決的問題。