Page 177 - 《爆炸与冲击》2026年第3期

第 46 卷 曾启富，等： 多孔冲击下超临界CO 2 相变破岩半径计算模型 第 3 期

表 1 南桐矿山灰岩物理力学参数
Table 1 Physical and mechanical parameters of Nantong mine limestone

′
1/2
′
−3
′
′
ρ/(kg·m ) σ /MPa σ c /MPa μ K IC /(MPa·m ) E/GPa G/GPa σ /MPa σ /MPa
d td cd
2 738 5.86 84.01 0.26 1.33 26.34 10.45 7.21 103.35
2.2 CO 破岩设备的参数
2
现场破岩设备主要分为地表 CO 充气组件和地下 CO 相变致裂组件 2 个部分（见图 6）。地表 CO 2
2
2
充气组件主要包括 QL-PZ06 型储液罐和 QL-PZ03 型充装机，后者由变频电机和全液压控制双控制，可以
精确控制 CO 充装压力和质量，每小时可充装 500 L 二氧化碳液体，充装最大压力可达 50 MPa。地下
2
CO 相变致裂组件主要由 76 型一次性致裂管和 CHA-2000E 型起爆器组成。其中，致裂管包括充装头、
2
储液管、发热管（内填活化剂）和堵头等结构，可充装 5 kg 的液态 CO 。当 CHA-2000E 起爆器的电压大
2
于 2 000 V 时，可成功激发发热管，实现超临界 CO 的管内相变致裂。
2

CHA-2000E detonator Fracturing tube type 76 QL-PZ03 charging machine QL-PZ06 storage tank

图 6 现场破岩设备
Fig. 6 On-site rock-breaking equipment

2.3 现场试验方案
现场进行了 5 次超临界 CO 相变破岩试验，设备布置于矿区 3 m 高平台，致裂管的现场布置情况见
2
表 2。试验步骤如下：(1) 用凿岩机开孔，形成直径 0.09 m 的致裂孔（深 5 m）和声波测试孔（深 6 m）；(2) 检
查致裂管的电路连通情况；(3) 沙土填埋致裂管后，充装液态 CO ；(4) 连接电路并激发引爆器完成破岩。
2
试验前后采用 RSM-SY5 型声波仪测量致裂孔波速变化。

表 2 现场致裂管布置情况
Table 2 Arrangement of fracturing tubes in the field
编号 坡高/m 管型 埋深/m 孔径/mm 管数量/根 排距/m 孔距/m 抵抗线/m
1 3 76 5 90 20 3 2.5 1.7
2 3 76 5 90 14 3 2.5 2.2
3 3 76 5 90 32+1 3 2.5 1.5
4 3 76 5 90 24+3 3 2.5 1.0
5 3 76 5 90 48 3 2.5 1.4

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