【摘 要】
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炸药爆破广泛应用于工程领域中，爆破过程产生高温火焰同时释放出大量热量，由于反应不充分产生大量有害气体，易造成环境污染。另外，在煤层开采过程中，含瓦斯煤矿遇明火爆炸造成的伤亡事故更是数不胜数。而CO2相变致裂“冷”爆破技术不仅可以灭火杜绝此类事故，并且具有爆破成本低、施工操作简便、可循环利用和无污染等一系列优点。液态CO2相变致裂作为一种非炸药爆破技术，也可应用于锅炉清堵和矿山开采，因而对于其相变致
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炸药爆破广泛应用于工程领域中，爆破过程产生高温火焰同时释放出大量热量，由于反应不充分产生大量有害气体，易造成环境污染。另外，在煤层开采过程中，含瓦斯煤矿遇明火爆炸造成的伤亡事故更是数不胜数。而CO2相变致裂“冷”爆破技术不仅可以灭火杜绝此类事故，并且具有爆破成本低、施工操作简便、可循环利用和无污染等一系列优点。液态CO2相变致裂作为一种非炸药爆破技术，也可应用于锅炉清堵和矿山开采，因而对于其相变致裂的机理、致裂设备优化设计的研究具有十分重要的意义。
为提高液态CO2相变致裂技术的威力，我们系统开展了多组不同厚度破裂片、不同CO2装填量和活化剂的试验，定量测得致裂管内瞬态压强-时间变化曲线，通过安全性能分析得出破裂片的理论安全厚度和等效TNT当量。在CO2破岩方面，计算得到了相变致裂破岩半径，开展了LS-DYNA数值模拟，与试验比较表明，数值模拟可较好地模拟二氧化碳相变致裂破岩过程。
为进一步研究不同装填密度下CO2相变过程所能达到的极限压力(类似于密闭空间内爆炸)，查明CO2装填密度对峰值压力的影响，采用维里状态方程分析了密闭空间条件下，气体压力、温度和CO2装填量间的关系，其结果可直接应用于致裂管与破裂片的设计与优化，本研究工作对设备安全性能分析和仪器改进具有重要的指导作用。
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