二氧化碳致裂器安全技术要求.docx
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二氧化碳致裂器安全技术要求
附件1
欧阳光明（2021.03.07）
二氧化碳致裂器安全技术要求
（试行）
1范围
本文件适用于二氧化碳致裂器（以下简称致裂器）的安全标志管理，规定了致裂器的命名、技术要求、试验方法、检验规则、包装、运输、储存、安全使用要求等内容。
本文件参照煤矿用液态二氧化碳相变致裂装备安全技术专家论证意见制定。
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。
凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB3836.1爆炸性环境第1部分：
设备通用要求
GB3836.4爆炸性环境第4部分：
由本质安全型“i”保护的设备
GB/T6052-2011工业液体二氧化碳
GB6944危险货物分类和品名编号
GB7958-2000煤矿用电容式发爆器
GB8031-2005工业电雷管
GB/T9969工业产品使用说明书
GB12463危险货物运输包装通用技术条件
GB/T15098危险货物运输包装类别划分方法
《煤矿安全规程》
《煤矿井下爆破作业安全规程》
3术语和定义
下列术语和定义适用于本要求。
3.1二氧化碳致裂器
由充装阀、发热装置、储液管、泄能器等组成，利用液体二氧化碳吸热气化相变时体积急剧膨胀产生高压，致使煤、岩体开裂或破碎、增透的设备。
3.2储液管
高强度合金钢材所制的耐高压管式容器。
3.3发热装置
由启动器、发热材料、保护罩或支架组成，为致裂器储液管内液体二氧化碳气化提供热能的装置。
3.4启动器
由两根绝缘脚线、熔丝、引药组成，用以引燃发热材料的器件。
3.5发热材料
由几种化工原料配制而成的化学药剂固体粉末。
3.6引药
放置在启动器内部的一种化学药剂固体材料。
3.7泄能器
为满足不同矿体开裂或破碎、增透要求，在致裂器里设置的用以限制泄放压力的器件。
通常由定压剪切片及释放管等组成。
3.8泄放压力
致裂器中定压剪切片破断时，所释放的二氧化碳最大压力。
4名称型号、结构和基本参数
4.1名称型号
4.1.1产品名称：
二氧化碳致裂器。
4.1.2产品型号表示方法
MZL□-□/□
储液管长度，mm
储液管外径，mm
泄放压力，MPa
二氧化碳致裂器
4.2主要技术指标
4.2.1泄放压力应不大于280MPa。
4.2.2储液管腔体容积应不大于5L。
4.2.3二氧化碳最大设计充装压力应不大于50MPa。
4.3产品结构
致裂器一般由充装阀、发热装置、储液管、泄能器等组成，结构如图1所示。
1－充装阀2－发热装置3－储液管
4
（1）－定压剪切片4
（2）－切割环4（3）－释放管
图1致裂器结构示意图
4.4基本参数
产品技术文件中应给出以下基本参数，主要技术指标限值应满足4.2条规定。
表1基本参数表
项目
主要技术参数
备注
储液管外径（mm）
储液管长度（mm）
储液管容积（L）
定压剪切片厚度（mm）
泄放压力（MPa）
发热材料规格型号/质量（g）
二氧化碳充装量（g）
二氧化碳最大设计充装压力（MPa）
5要求
5.1环境条件
5.1.1工作环境
a）大气压力：
80kPa～106kPa；
b）环境温度：
0℃～+35℃；
c）《煤矿安全规程》中规定的放炮场所。
5.1.2贮存和运输环境温度：
≤35℃。
5.2技术要求
5.2.1基本要求
a）应按规定程序批准的技术文件和图样制造，应无明显划痕、锈蚀及肉眼可见裂纹。
b）外露部件严禁采用轻合金制造。
c）储液管宜采用高强度合金钢制造。
5.2.2结构要求
a）泄能器结构应能使储液管内高压二氧化碳在达到泄放压力后充分泄放。
b）管体不能作为导电回路。
5.2.3性能要求
a）密封性。
整体组装后，应能承受1.5倍最大设计充装压力不泄漏。
b）承压能力。
储液管、充装阀、泄能器（定压剪切片除外）等组成的密封腔体内部应能承受1.8倍泄放压力不产生塑性变形。
c）泄放压力。
允许误差范围：
±15MPa。
d）表面温度。
外壳最高表面温度应不大于150℃。
e）充装的液体二氧化碳应符合GB/T6052-2011的要求。
f）为启动器供电的设备应取得矿用产品安全标志证书。
采用煤矿许用发爆器为启动器供电时，发爆器的安全供电时间还应符合GB7958-2000第5.9条规定；采用其它电源为启动器供电时，电源还应满足GB3836.1和GB3836.4的规定。
g）发热装置。
脚线长度、电阻、抗震性能、安全电流、最小发火电流、静电感度应符合GB8031-2005第5.2、5.4.1、5.4.2、5.4.3、5.4.4、5.4.7规定。
h）可燃气安全度。
致裂器在浓度为9.0％的可燃气中起爆时，不应引燃可燃气。
6试验方法
6.1外观及结构
采用满足测量范围及精度要求的计量器具，对照按规定程序审核批准的产品标准、图纸等技术文件，对致裂器进行检验。
目测产品外观、结构等是否符合5.2.1、5.2.2规定。
6.2性能
6.2.1密封性
从充装阀充入最大设计充装压力1.5倍的压缩空气，并将组装好的致裂器置于水中，观测2min，所有连接处应无气泡逸出。
6.2.2承压能力
提供承诺书，明确储液管、充装阀、泄能器（定压剪切片除外）等组成的密封腔体内部强度是否按不低于泄放压力1.8倍的要求进行设计、计算、分析。
6.2.3泄放压力
提供承诺书，明确泄放压力是否按照4.2.1和5.2.3要求进行设计、计算、分析。
6.2.4表面温度
该试验应在发热装置已经启动，但致裂器压力未释放的条件下进行。
在发热材料所在区段对应的储液管外壁的中心位置附近，沿轴向布置3个温度传感器，触发启动器，读取温度最大值，重复3次，取其最大值。
6.2.5液体二氧化碳
核查产品合格证。
6.2.6配套启动电源/发爆器
核查矿用产品安全标志证书。
6.2.7发热装置
脚线、电阻、抗震性能、安全电流、最小发火电流、静电感度等技术指标，按GB8031-2005第6章相关规定进行。
6.2.8可燃气安全度
可燃气安全度试验按附录进行。
7检验规则
7.1检验分类
致裂器的检验分出厂检验和型式检验，检验项目见表2。
表2检验项目表
序号
检验项目
技术要求
试验方法
出厂检验
型式检验
1
外观及结构
5.2.1、5.2.2
6.1
√
√
2
密封性
5.2.3a）
6.2.1
√
√
3
承压能力
5.2.3b）
6.2.2
-
√
4
泄放压力
5.2.3c）
6.2.3
-
√
5
表面温度
5.2.3d）
6.2.4
-
√
6
液体二氧化碳
5.2.3e）
6.2.5
√
√
7
配套启动电源/发爆器
5.2.3f）
6.2.6
√
√
8
发热
装置
脚线长度、电阻
5.2.3g）
6.2.7
√
√
抗震性能、安全电流、最小发火电流、静电感度
5.2.3g）
6.2.7
－
√
9
可燃气安全度
5.2.3h）
6.2.8
－
√
注：
“√”表示必须检验的项目,“-”表示不进行检验的项目。
7.2出厂检验
7.2.1致裂器的出厂检验项目见表2。
7.2.2每台产品均应通过出厂检验。
若有一项不合格，该台产品为不合格产品。
7.3型式检验（送样）
7.3.1致裂器的型式检验项目见表2。
7.3.2型式检验项目必须全部合格。
若检验项目中有一项不符合要求，应加倍复验，复验结果仍不符合要求，判定该批产品不合格。
8包装、运输、储存
引药、发热材料等属于化学危险品的包装、运输等应遵循GB6944、GB12463、GB/T15098等规定。
9安全使用要求
a）严禁井下充装液体二氧化碳,实际充装压力不得超过最大设计充装压力。
b）充装及作业人员应由致裂器制造企业技术工人或由其培训合格的人员完成。
c）操作使用应严格遵守《煤矿安全规程》、《煤矿井下爆破作业安全规程》的相关规定。
d）致裂器制造企业应在使用说明书中明确充装、运输、储存、使用等环节的安全要求或制定专门的各作业环节安全规程。
e）使用说明书编写应符合GB/T9969规定，应明确配套启动电源或发爆器的规格及技术参数，允许致裂器同时作业的最大数量，操作中出现哑炮后的处理方法、措施，储液管重复使用的寿命或次数、复用检验周期、检验方法等。
附录
可燃气安全度试验方法及判定
1原理
在规定条件下，将二氧化碳致裂器置于试验巷道内引爆，根据巷道内可燃气体引燃频数，判定二氧化碳致裂器的可燃气安全度。
2试验设计
一次抽样方案：
5/0，1。
3试验材料
可燃气：
甲烷体积分数应不小于90%，其他可燃气体积分数的总和应不大于1%。
4仪器、装置
（1）仪器
a）甲烷测定器：
分度值应不大于0.1%；
b）温度计：
分度值应不大于1℃；
c）湿度计：
分度值应不大于5%；
d）天平：
感量应不大于1g。
（2）装置
可燃气安全度试验装置，主要由试验巷道、循环管路、循环风机、排烟风机等组成，如图1所示。
试验巷道为钢制圆筒，分爆炸室和泄压延长室两部分，水平放置。
内径为1.8m，爆炸室长度为5m，爆炸室的封闭端中心设有圆孔，用臼炮可进行封闭。
泄压延长室长度为15m，与爆炸室敞口端相连接。
控制系统包括液压系统、循环系统、电气系统及参数测试系统。
1—试验巷道7—臼炮
2—泄压延长室8—循环管路
3—封闭装置9—循环风机
4—爆炸室10—阀门
5—测量孔11—可燃气进气管
6—排烟风机
图1可燃气安全度试验装置
5试验条件
a）爆炸室内可燃气浓度为（9.0±0.3）%；
b）温度为0℃～+35℃；
c）湿度应不大于80%RH。
6试验步骤
a）试验前，应检查甲烷测定器气密性并校准零点；
b）用牛皮纸或塑料薄膜封闭爆炸室的敞口端；
c）将二氧化碳致裂器放入爆炸室中，并将两端固定在自制支架上；
d）将臼炮推至爆炸室封闭端并压紧，使凸台进入封闭端圆孔，其端面与封闭端内壁齐平，同时连接起爆线路；
e）开启循环风机，向爆炸室充入可燃气，实时测量可燃气浓度；
f）当可燃气浓度达到要求时，停止充气。
混合1min，关闭循环风机及相关阀门，打开卸压阀，发出警示后起爆；
g）以爆炸声响或其他参数判断可燃气体是否引燃，并做好记录；
h）开启排烟风机，排除巷道内的烟气，排烟时间不少于3min；
i）将各阀门复位到试验初始状态；
j）如此循环，直至试验结束。
7判定规则
若引燃频数为0/5，则判为合格，否则判为不合格。
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