1. 研究目的与意义（文献综述）

在采煤工程中，为增加煤层裂隙，提高煤层透气性，促使瓦斯更容易从煤层中解吸出来，从而提高瓦斯抽采效率，消除煤层的突出危险性，英国CARDOX公司在二十世纪五十年代开发研制了液态二氧化碳相变致裂装置，称为Cardox管。Cardox管代替化学炸药，有效的提高了煤层裂隙，该物理爆炸过程还保证了采煤过程的安全性，同时也提高了块煤率。后来大规模综采设备的问世极大地提高了采煤效率，逐渐取代了Cardox管在采煤工作面的使用。但是作为一种安全性高、使用方便的高效致裂装置逐渐适用于非煤行业工程致裂爆破、锅炉清堵等工作。在此基础上研制了二氧化碳致裂器系列产品，广泛用于煤矿煤层预裂增透强化抽采、强制放顶、落煤及煤仓清堵等工作，非煤行业中可在采石场、水泥、电厂、钢铁厂、城市工程建设、水下爆破、锅炉清堵中发挥作用。

二氧化碳致裂器由充装阀、发热装置、储液管、定压剪切片、密封垫、释放管6个部分组成，利用二氧化碳相变，储液管内压力急剧升高，瞬间喷出的超临界二氧化碳产生的以应力波和爆生气体为主要动力的爆破能量。它主要具有安全性高、爆破能量可控、部分部件可重复利用、操作简单可靠等优点，但同时也存在着峰值压力强度及作用时间不足的缺点。为解决这一问题，需在现有电阻丝加热的基础上，提出新的加热装置，使其由液态转化成气态的速度更快，压力更高，作用能量更高。

2. 研究的基本内容与方案

研究的基本内容是分析二氧化碳致裂器对岩石爆破破碎的机理，分析二氧化碳不同状态（气态、液态、固态）相互转化的临界温度，分析二氧化碳相变速度对压力当量和压力峰值的影响，指出现有装置的优缺点，在现有电阻丝加热的基础上，研制新的加热装置。

研究的目标是根据二氧化碳不同相变和不同加热方式改善现有致裂器在岩土开挖工程爆破中存在的主要缺点，即爆破峰值压力不够和作用时间不足。

拟采用的技术方案及措施是以弹性力学、岩石力学等理论为基础，分析岩体中致裂后的围岩应力，产生的高能二氧化碳气体的应力分布规律以及岩体裂纹的扩展规律。对比不同加热方式，不同二氧化碳相变情况下的压力当量和峰值压力对致裂器装置进行改造。

3. 研究计划与安排