電子點火頭在二氧化碳爆破技術中的應用

尤秀 巢光華

摘? 要：二氧化碳爆破技術作為一種采用液態二氧化碳進行爆破作業的二氧化碳相變致裂技術，關鍵部分就處在二氧化碳激發管，該技術主要是通過激發管管內的藥劑快速產生足夠的溫度和壓力，使致裂管內的液態二氧化碳迅速氣化，釋放巨大的壓力作用于致裂管周邊的巖壁，從而達到與炸藥爆破相同的效果。目前二氧化碳致裂器作為新型爆破作業器材有著非常大的應用前景，同時在安全方面由于不涉及危險爆炸物品，在管理貯存方面也更加的安全。同時電子點火頭作為一種由電子芯片控制的新型的點火元件，已經在雷管、煙花等多個危險爆炸物品領域有了較普遍的使用，通過其具有的高安全、高可靠、高精度的優點，將電子點火頭運用在二氧化碳致裂器中，其應用將很大程度改變二氧化碳爆破技術的應用現狀。

關鍵詞：二氧化碳致裂技術? 二氧化碳爆破技術? 電子芯片? 安全監管系統

中圖分類號：U415? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2020）09（a）-0050-03

Abstract：Carbon dioxide blasting technology is a carbon dioxide phase change fracturing technology that uses liquid carbon dioxide for blasting operations，The key part of it is in the carbon dioxide excitation tube，This technology is mainly to quickly generate enough temperature and pressure by stimulating the agent in the tube， so that the liquid carbon dioxide in the fracturing tube is quickly vaporized，and release huge pressure to act on the rock wall around the fracturing tube to achieve the same effect as explosive blasting.At present， as a new type of blasting equipment， the carbon dioxide breaker has a very large application prospect. As it does not involve dangerous explosives in safety， it is also safer in management and storage.At the same time， the electronic ignition head， as a new type of ignition element controlled by an electronic chip， has been widely used in the fields of detonators， fireworks and other dangerous explosives.According to the advantages of high safety， high reliability， and high precision， the use of intelligent electronic ignition element in carbon dioxide crackers will greatly change the application status of carbon dioxide blasting technology.

Key Words：Carbon dioxide fracturing technology;? Carbon dioxide blasting technology;Electronic chip;? Safety supervision system

目前國內的二氧化碳爆破技術主要是通過電點火頭激發二氧化碳激發管內的發熱劑，使發熱劑在很短的時間內持續產生氣體和持續提高溫度。通過產生的氣壓和溫度作用于灌裝入二氧化碳致裂管中的液態二氧化碳，使液態二氧化碳迅速發生相變進行氣化，通過液態二氧化碳氣化產生的巨大氣壓作用于致裂管周邊的巖壁，從而使巖壁發生破裂，達到與炸藥爆破相同的效果。這類爆破器材與傳統爆破器材相比有非常大的不同，其核心就在于通過物理相變產生巨大能量從而達到爆破的效果，與雷管不同，該類爆破器材不含有任何高能物質，并不涉及化學反應放出的高溫和燃燒。二氧化碳爆技術作為一種新型爆破技術，無論在爆破安全上還是危險品管理安全上，都有著里程碑式的意義，同時二氧化碳致裂器用激發管本身使用的藥劑并不具備爆炸能力，不屬于爆炸物品，在危險品運輸管理以及審批使用上面更加簡單，大大提高了工程效益。

1? 二氧化碳激發管發展現狀

二氧化碳爆破技術主要由二氧化碳致裂器，二氧化碳發熱管，二氧化碳儲液罐，二氧化碳充裝機，致裂管主管體組成，其設備工作原理是將一定質量液態二氧化碳放入致裂管主管內，通過電流激勵啟動已放入主管內的激發管，利用加熱后液態二氧化碳氣化時氣體膨脹500～600倍體積的物理特性，當瞬間膨脹力達到定壓片的屈服壓力時，定壓片被沖破高壓氣體作用到鉆孔壁，將周圍的封堵破斷，從而達到致裂的目的。在二氧化碳爆破技術中，二氧化碳激發管起到了關鍵性的激發作用，通過電點火頭對發熱劑進行燃燒瞬間釋放大量的溫度和壓力，從而使液態二氧化碳在極短的時間內發生相變釋放出大量的壓力作用在巖壁。因此在整個過程中，對激發管點火藥頭有著非常高的求。

2? 電子芯片在電子點火頭的應用情況

目前國內電子芯片技術用于電點火頭的技術主要用于雷管電子點火頭，電子雷管作為新型雷管已經在市場上得到了相當大的普及。當前電子雷管無論是雷管的使用操作方面還是安全管理系統的建立，都已經相對完善，尤其是在電子芯片的性能上面，其具有的高可靠、高精度以及高安全的三大特點非常滿足當前危險爆炸物品的管理和使用。

二氧化碳激發管使用的點火元件仍是普通的電點火頭，其在安全性、可靠性和精準性上都遠遠無法媲美電子芯片制作的點火藥頭，電子芯片制作的電子點火頭因其本身具有一個電子控制模塊，由于電子控制模塊的設計特點，其在整個起爆過程中，具有對電信號進行控制的功能，電子控制模塊有識別起爆信號和檢測信號的能力，檢測信號可以對電子點火頭是否處于正常狀態進行檢測識別，并對存在問題的情況及時反饋給起爆設備，由于二氧化碳致裂器整體是組合構成的，在出現問題時可以抽出激發管對電子點火頭進行更換，安全系數更高，爆破成功率進一步提高，很大程度上降低了盲炮處理的幾率;同時電子控制模塊識別特定的起爆信號，只有在接收到該信號后才能對電子點火頭進行點火。電子控制模塊除了具備檢測通信功能外，每一發電子點火頭還具備獨立的身份信息碼，該身份信息碼能夠對每一個電子點火頭從生產到運輸貯存最后到使用整個過程進行數據跟蹤，保證點火頭不會出現丟失的情況，在安全管理方面防止了點火頭的非法流失，在反恐及安全方面都起到了非常大的作用。

二氧化碳激發管爆破技術采用的延期設置方式并不像傳統雷管一樣使用的是延期元件如延期體這類通過化學燃燒來控制孔間延期時間，而是通過外部編排設備進行，因此目前只能進行簡單的延期時間編程，還需要通過外部的多臺設備進行分組，在現場操作上會產生很多不便，而且時間調整上過于繁瑣，因此目前國內使用的二氧化碳爆破工程基本上都是簡單的單排起爆，無法在復雜且多變的環境中使用，因此只能作為輔助爆破器材起到相應的作用。但是電子芯片中的電子模塊是具備內部寫入延期時間的功能，可以通過一臺小型的起爆控制設備對芯片內部編寫相應的延期時間，目前常用的電子雷管延期時間可設定到24s甚至更長，在應用上完全可以達到二氧化碳爆破的要求，同時可以隨時對裝入激發管內的點火頭進行延期時間調整，增加了二氧化碳致裂器的使用靈活性。

3? 電子點火頭在二氧化碳激發管中的監管功能

電子點火元件作為一種由芯片控制的新型點火元件目前在雷管、煙花等危險爆炸物品上都已經得到了非常多的使用，尤其是公安監管這一塊，通過電子控制模塊內部的內置身份信息碼，可以對該點火部件從生產到貯存到出售到運輸再到現場使用整個過程進行監控，同時二氧化碳致裂發生器作為一種安全要求較低，貯存安全的爆破器材，其本身需要的安全等級較低，通過電子控制模塊對核心點火部件進行監控，可以讓現場使用以及爆炸物品管控得到非常大的提升，在社會安全以及防控方面得到更大的監管，在民用爆炸物品管理上有非常高的價值。

4? 結語

本文主要研究電子點火用在二氧化碳激發管中的可行性研究及其具有的優勢，通過對傳統電點火頭及電子點火頭的對比分析，總結電子點火頭對二氧化碳爆破技術的巨大改進，通過目前研發情況證明電子點火頭在二氧化碳激發管中的重要作用。本文對電子芯片使用在二氧化碳爆破技術上有著重要的參考價值。

參考文獻

[1] 詹德帥，黃亮高，邱天德.CO2爆破增透技術的試驗研究[J].煤炭技術，2016（10）：78-31.

[2] 李國輝，畢建乙.液態CO2相變致裂增透技術在低透氣性煤層的應用[J].現代礦業，2017，33（8）：228-231.

[3] 劉慶，陳文基，陳姍姍，等.新型數碼電子雷管及其起爆系統的開發與應用[J].爆破器材，2017，46（6）：43-47.

[4] 莫福榮.數碼電子雷管實踐應用優劣經驗闡述[J].中國礦業，2019，28（S1）：103-106.

[5] 王文斌.電子雷管用電引火元件研究[D].淮南：安徽理工大學，2015.

[6] 程貴海，王毅，覃翔.數碼電子雷管在爆破工程中的應用與展望[J/OL].化工礦物與加工：1-10[2020-07-20].http：//kns.cnki.net/kcms/detail/32.1492.TQ.20200221.1705.002.html.

[7] 費曉蕾.電子雷管中的“中國芯”[J].華東科技，2020（2）：49-51.