浅析二氧化新型碳爆破技术原理
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2．石方开挖爆破技术分析
石方开挖中的爆破技术中以炸药进行的爆破主要有4种：（1）光面爆破技术，即通过控制爆破中的抗线和加药量来控制机械能的爆破方法。在爆破之前，需要在爆破区域周边开挖一定间隔的炮孔，并设有侧面的临空面。这样让石方爆破后形成比较光滑平整的边坡。（2）预裂爆破技术，即在爆破中线爆破出一套缝隙，让爆破区域和原来的区域分开，起到隔离作用，之后再进行炮孔排列，用控制用药量的方式保护不需要爆破区域不受到破坏。（3）毫秒爆破技术，即对爆破进行依次起爆的技术。这种技术需要依据所在石方的形状和结构进行，该技术一次爆破出的堆积物高度便于挖掘设备作业，是新发展的技术之一。（4）定向爆破技术。这种爆破技术能把土石方按照要求，同爆破搬移到需要的位置形成路堤。主要能减少土石方的装卸挖运的工作量，特别适合公路建设中的挖填作用[2]。
炸药爆破子石方开采中虽然有一些特点和优势。但是也存在爆破分解的石方作用小，石方不方便装车，很可能需要进行二次爆破，增加了爆破的成本和工作周期，工作效率不高的问题。因此，二氧化碳爆破作为一种新技术，也开始应用于石方开采中。
图1二氧化碳爆破筒结构示意图
3.二氧化碳爆破技术的爆破原理和特点
二氧化碳爆破技术的爆破原理主要来自二氧化碳具有不同状态下的形态变化特点。在高压作用下，能将二氧化碳气体转化为液态。这种液态的二氧化碳能很方便地压缩存储在具有防爆破能力的圆柱状的密封筒中，通过设计相关的液体密封圈、导热棒、安全膜等原件，可以组装完成二氧化碳爆破前需要的爆破筒。图1是二氧化碳爆破筒结构示意图。二氧化碳爆破技术主要由推送杆、液体二氧化碳、排气管、连接头和加热器等部分组成。其中，发热管由水杨酸、高氯酸钾、草酸铵等化学粉末组成的，具有专利配方的化学药剂进行化学反应发热。这种化学发热药剂首先被存储在绝氧的环境下，通过电流激发，才能发生化学反应，这种反应会迅速产生高热，但是不会出现火焰燃烧。在有氧的环境下化学药剂在电或火的作用下性能稳定，不会进行化学反应。二氧化碳气体在温度小于31℃或压力超过7.2MPa时，会转化为液态形式。在温度超过31℃的临界值后，液态二氧化碳会转化为气体，此时和压力值不存在相关性。这一原理下，设计的二氧化碳技术爆破开采器中，就能装配有需要的液态二氧化碳。
浅析二氧化新型碳爆破技术原理
摘要：本文主要结合所学现代爆破理论与技术，探讨二氧化碳爆破技术在路基石方开挖中பைடு நூலகம்应用原理，然后简单谈一下现代爆破理论与将技术课程的学习收获以及对自己研究方向的帮助。
关键词：现代爆破理论与技术；二氧化碳爆破技术；收获
1.工程概况
湖南省武冈至靖州高速公路第八标段位于湖南西南部，起点位于茅坪镇梅溪西南侧，终点位于城步县。沿途很多房屋都是砖瓦结构，贴着道路红线而建，考虑安全因素，无法进行常规炸药爆破开挖石方施工。整个项目中需要开挖石方2×105m3，主要的岩质是砂岩、泥岩等。前期勘查发现，这些岩石孤立状态比较多，岩石上面的土层为第四系，厚度薄。岩石在下部连续稳定出现，呈现整块状，裂隙发育不多。地质构造不复杂，但是附近没有断层和次级褶皱，利用机械设备进行石方开采的难度比较大，工作量比较大，成本高。此次石方施工，在综合考虑爆破技术的优势上，认为二氧化碳爆破机技术[1]能满足安全施工需要，爆破效果好，能让石方岩体产生新的新裂缝，便于后续爆破施工。
二氧化碳爆破技术的使用主要由组装开采器、充装业态二氧化碳、钻好爆破孔、安装设备、起爆等阶段组成[3]。在二氧化碳爆破中，必须先对需要爆破的目标进行垂直钻孔。在每个岩石中都要有临空面，分别把二氧化碳的爆破筒、起爆器，电源线等安排部署到爆破孔中。连接好电源线，就可以进行起爆。按下电源起爆按钮时，电流会利用导热棒，产生非常高的温度，从而击穿爆破筒中的安全膜。这时液体二氧化碳气体会瞬间急剧膨胀，产生高压冲击波，自动打开爆破筒中的泄压阀。这个冲击波会让周围的爆破物受到几何级当量的冲击波打击，发生强烈的爆破性分解。当发热管在0.1s内产生约800℃的高温时，液态二氧化碳会瞬间气化为气体状态，整个体积直接变大600倍以上，并伴生非常高的压力。这个压力会突破泄能片的阻碍，从排泄口排除。且排除的过程非常快，直接导致周边的岩体破裂或者分解。二氧化碳爆破技术从起爆到结束只需要约0.3ms，整个爆破过程没有火焰，全部都是在低温下进行，二氧化碳的膨胀过程是一种体积的碰撞，属于物理做功，不是化学物质做功，因此，不会对周边带来化学性污染。二氧化碳是一种惰性气体，不会与环境中的其他气体和液体融合，不会发生化学反应产生有毒有害气体。而且爆破对周围环境没有特殊要求，在高温、高湿、高寒、深冷地区都能进行全过程的爆破，并且不会出现粉尘污染和震动。
4.总结
本文探讨了二氧化碳爆破技术的原理和优势，二氧化碳爆破技术能解决常规炸药爆破成本高、时间长的问题，对周围环境影响小，是比较绿色环保安全的爆破技术，值得大力进行推广研究。
爆破技术已经渗透到了经济建设的多个领域，特别是为中国的铁路建设、矿山开采、城市拆旧等做出了突出的贡献。爆破是利用炸药在空气、水、土石介质或物体中爆炸所产生的压缩、松动、破坏、抛掷及杀伤作用，达到预期目的的一门专业性很强的科技技术。其研究范围包括：炸药、爆破器材的性质和使用方法，药包在各种介质中的爆炸作用，爆破效果与危害效应的控制，各类爆破作业的组织实施。爆破作为石方开挖、矿山开采等领域的一道重要工序，随着国民经济的持续发展，基础建设工程的日益增多，它将会引起人们更多的关注。
参考文献：
[1]杨坤.液压劈裂技术在地铁基坑石方开挖中的应用[J].施工技术，2018，47（S1）：162-164.
[2]田宇.盾构法施工开仓换刀风险管控重点研究[J].建筑技术开发，2019，46（04）：97-98.
[3]符昌钦.泥水盾构带压进仓作业安全技术措施[J].建筑机械化，2013，34（06）：85-87.
石方开挖中的爆破技术中以炸药进行的爆破主要有4种：（1）光面爆破技术，即通过控制爆破中的抗线和加药量来控制机械能的爆破方法。在爆破之前，需要在爆破区域周边开挖一定间隔的炮孔，并设有侧面的临空面。这样让石方爆破后形成比较光滑平整的边坡。（2）预裂爆破技术，即在爆破中线爆破出一套缝隙，让爆破区域和原来的区域分开，起到隔离作用，之后再进行炮孔排列，用控制用药量的方式保护不需要爆破区域不受到破坏。（3）毫秒爆破技术，即对爆破进行依次起爆的技术。这种技术需要依据所在石方的形状和结构进行，该技术一次爆破出的堆积物高度便于挖掘设备作业，是新发展的技术之一。（4）定向爆破技术。这种爆破技术能把土石方按照要求，同爆破搬移到需要的位置形成路堤。主要能减少土石方的装卸挖运的工作量，特别适合公路建设中的挖填作用[2]。
炸药爆破子石方开采中虽然有一些特点和优势。但是也存在爆破分解的石方作用小，石方不方便装车，很可能需要进行二次爆破，增加了爆破的成本和工作周期，工作效率不高的问题。因此，二氧化碳爆破作为一种新技术，也开始应用于石方开采中。
图1二氧化碳爆破筒结构示意图
3.二氧化碳爆破技术的爆破原理和特点
二氧化碳爆破技术的爆破原理主要来自二氧化碳具有不同状态下的形态变化特点。在高压作用下，能将二氧化碳气体转化为液态。这种液态的二氧化碳能很方便地压缩存储在具有防爆破能力的圆柱状的密封筒中，通过设计相关的液体密封圈、导热棒、安全膜等原件，可以组装完成二氧化碳爆破前需要的爆破筒。图1是二氧化碳爆破筒结构示意图。二氧化碳爆破技术主要由推送杆、液体二氧化碳、排气管、连接头和加热器等部分组成。其中，发热管由水杨酸、高氯酸钾、草酸铵等化学粉末组成的，具有专利配方的化学药剂进行化学反应发热。这种化学发热药剂首先被存储在绝氧的环境下，通过电流激发，才能发生化学反应，这种反应会迅速产生高热，但是不会出现火焰燃烧。在有氧的环境下化学药剂在电或火的作用下性能稳定，不会进行化学反应。二氧化碳气体在温度小于31℃或压力超过7.2MPa时，会转化为液态形式。在温度超过31℃的临界值后，液态二氧化碳会转化为气体，此时和压力值不存在相关性。这一原理下，设计的二氧化碳技术爆破开采器中，就能装配有需要的液态二氧化碳。
浅析二氧化新型碳爆破技术原理
摘要：本文主要结合所学现代爆破理论与技术，探讨二氧化碳爆破技术在路基石方开挖中பைடு நூலகம்应用原理，然后简单谈一下现代爆破理论与将技术课程的学习收获以及对自己研究方向的帮助。
关键词：现代爆破理论与技术；二氧化碳爆破技术；收获
1.工程概况
湖南省武冈至靖州高速公路第八标段位于湖南西南部，起点位于茅坪镇梅溪西南侧，终点位于城步县。沿途很多房屋都是砖瓦结构，贴着道路红线而建，考虑安全因素，无法进行常规炸药爆破开挖石方施工。整个项目中需要开挖石方2×105m3，主要的岩质是砂岩、泥岩等。前期勘查发现，这些岩石孤立状态比较多，岩石上面的土层为第四系，厚度薄。岩石在下部连续稳定出现，呈现整块状，裂隙发育不多。地质构造不复杂，但是附近没有断层和次级褶皱，利用机械设备进行石方开采的难度比较大，工作量比较大，成本高。此次石方施工，在综合考虑爆破技术的优势上，认为二氧化碳爆破机技术[1]能满足安全施工需要，爆破效果好，能让石方岩体产生新的新裂缝，便于后续爆破施工。
二氧化碳爆破技术的使用主要由组装开采器、充装业态二氧化碳、钻好爆破孔、安装设备、起爆等阶段组成[3]。在二氧化碳爆破中，必须先对需要爆破的目标进行垂直钻孔。在每个岩石中都要有临空面，分别把二氧化碳的爆破筒、起爆器，电源线等安排部署到爆破孔中。连接好电源线，就可以进行起爆。按下电源起爆按钮时，电流会利用导热棒，产生非常高的温度，从而击穿爆破筒中的安全膜。这时液体二氧化碳气体会瞬间急剧膨胀，产生高压冲击波，自动打开爆破筒中的泄压阀。这个冲击波会让周围的爆破物受到几何级当量的冲击波打击，发生强烈的爆破性分解。当发热管在0.1s内产生约800℃的高温时，液态二氧化碳会瞬间气化为气体状态，整个体积直接变大600倍以上，并伴生非常高的压力。这个压力会突破泄能片的阻碍，从排泄口排除。且排除的过程非常快，直接导致周边的岩体破裂或者分解。二氧化碳爆破技术从起爆到结束只需要约0.3ms，整个爆破过程没有火焰，全部都是在低温下进行，二氧化碳的膨胀过程是一种体积的碰撞，属于物理做功，不是化学物质做功，因此，不会对周边带来化学性污染。二氧化碳是一种惰性气体，不会与环境中的其他气体和液体融合，不会发生化学反应产生有毒有害气体。而且爆破对周围环境没有特殊要求，在高温、高湿、高寒、深冷地区都能进行全过程的爆破，并且不会出现粉尘污染和震动。
4.总结
本文探讨了二氧化碳爆破技术的原理和优势，二氧化碳爆破技术能解决常规炸药爆破成本高、时间长的问题，对周围环境影响小，是比较绿色环保安全的爆破技术，值得大力进行推广研究。
爆破技术已经渗透到了经济建设的多个领域，特别是为中国的铁路建设、矿山开采、城市拆旧等做出了突出的贡献。爆破是利用炸药在空气、水、土石介质或物体中爆炸所产生的压缩、松动、破坏、抛掷及杀伤作用，达到预期目的的一门专业性很强的科技技术。其研究范围包括：炸药、爆破器材的性质和使用方法，药包在各种介质中的爆炸作用，爆破效果与危害效应的控制，各类爆破作业的组织实施。爆破作为石方开挖、矿山开采等领域的一道重要工序，随着国民经济的持续发展，基础建设工程的日益增多，它将会引起人们更多的关注。
参考文献：
[1]杨坤.液压劈裂技术在地铁基坑石方开挖中的应用[J].施工技术，2018，47（S1）：162-164.
[2]田宇.盾构法施工开仓换刀风险管控重点研究[J].建筑技术开发，2019，46（04）：97-98.
[3]符昌钦.泥水盾构带压进仓作业安全技术措施[J].建筑机械化，2013，34（06）：85-87.