Înlocuitor de explozivi de înaltă calitate, sistem de sablare cu roci cu O2 și sistem de sablare cu roci cu CO2

În proiectele în care utilizarea explozibililor civili este interzisă, explozia de oxigen lichid, expansorul (concasor static) și explozia cu dioxid de carbon (CO₂) sunt tehnologii alternative utilizate în mod obișnuit. Următoarea este o explicație detaliată a principiilor, procedurilor de operare, indicatorilor tehnici și controlului siguranței, combinată cu scenarii reale de aplicare a ingineriei și specificații tehnice.

1. Tehnologia de sablare cu oxigen lichid

1. Principiu și scenarii aplicabile: sablare cu oxigen lichid se bazează pe caracteristicile oxidării rapide și eliberării de căldură după ce oxigenul lichid (-183℃) este amestecat cu combustibili (cum ar fi pulbere de carbon, așchii de lemn, fire de bumbac). Când amestecul este aprins de un detonator sau de un dispozitiv de aprindere electrică, oxigenul lichid se vaporizează și se extinde instantaneu (volumul se extinde de aproximativ 860 de ori), generând o undă de șoc de înaltă presiune pentru a zdrobi masa de rocă.

Scenarii aplicabile: zdrobirea rocilor dure, minerit (potrivit în special pentru minele cu gaze mari, deoarece oxigenul lichid în sine este neinflamabil și are o siguranță mai mare).

2. Procesul de operare

1. Design de foraj: diametrul găurii: 40–60 mm, adâncimea găurii este de 80%-90% din grosimea rocii.

Distanța dintre găuri și distanța dintre rânduri: ajustată în funcție de duritatea rocii, în general, distanța dintre găuri este de 0,8-1,2 m, distanța dintre rânduri este de 0,6-1,0 m.

2. Pregătirea pungilor explozive: puneți combustibili (cum ar fi pulberea de carbon) în pungi de pânză antistatice, înmuiați-le în oxigen lichid în funcție de raportul de masă dintre oxigen lichid și combustibili 1:2–1:3, iar umplerea trebuie finalizată în 5–10 minute* (oxigenul lichid este ușor de volatilizat și poate cauza defecțiuni).

3. Încărcare explozivă și detonare: după ce sacul exploziv este introdus în gaura de foraj, acesta este etanșat pe gura găurii cu noroi galben, iar timpul de întârziere după aprinderea detonatorului este controlat la 20-30 ms.

4. Indicatori tehnici

Echilibrul de oxigen: este necesar să se asigure că combustibilii și oxigenul lichid reacţionează complet pentru a evita acumularea de oxigen rezidual (valoarea echilibrului de oxigen ar trebui să fie aproape de 0). concentrația de oxigen în zona de lucru trebuie să fie mai mică de 23% (atmosfera normală este de 21%) pentru a preveni incendiile cauzate de mediul bogat în oxigen.

5. Riscuri de siguranță

Scurgeri volatile: Scurgerile de oxigen lichid pot face ca concentrația locală de oxigen să depășească standardul și trebuie configurat un monitor al concentrației de oxigen în timp real. Sensibilitate statică: Toate uneltele trebuie tratate cu tratament antistatic, iar operatorii trebuie să poarte îmbrăcăminte antistatică. 2. Tehnologia agentului de expansiune (agent de zdrobire static).

1. Principiu și scenarii aplicabile Expansorul este compus în principal din oxid de calciu (CaO), care reacționează cu apa pentru a forma hidroxid de calciu și eliberează căldură (formula de reacție: CaO + H₂O → Ca(OH)₂ + 65 kJ/mol), se extinde de 3–4 ori în volum, generează presiune de 30–50 MPa și crapă încet masa rocii. Scenarii aplicabile: demolarea clădirilor urbane, proiecte de protecție a relicvelor culturale și strivirea statică a structurilor din beton. 2. Procesul de operare

1. Parametri de găurire: diametrul găurii: 38–42 mm, adâncimea găurii este de 80% din grosimea componentei.

Distanța dintre găuri: de 8-10 ori diametrul găurilor (de exemplu, 40 mm diametrul găurilor, distanța dintre găuri 320-400 mm).

2. Prepararea nămolului: raport apă-ciment 0,28–0,33 (de exemplu, ruptorul de tip HSCA-Ⅲ necesită 30–33% apă), amestecați până la o pastă uniformă.

3. Umplerea găurii și reacția: nămolul este turnat la 90% din adâncimea găurii, iar gura găurii este sigilată cu o cârpă umedă pentru a preveni evaporarea apei. Timp de reacție: 2-4 ore vara, 6-8 ore iarna (timpul de reacție este prelungit cu 50% pentru fiecare scădere a temperaturii cu 10°C).

3. Indicatori tehnici

Presiune de expansiune: 30–50 MPa (potrivire cu rezistența la compresiune a cimentului de 30–50 MPa). Creșterea temperaturii de reacție: temperatura suspensiei poate ajunge la 80–100°C, care trebuie monitorizată pentru a evita arsurile. Protecția mediului: valoarea pH-ului este de 12-13, iar deșeurile de șlam trebuie să fie evacuate după tratamentul de neutralizare.

4. Optimizarea eficienței

Asistență pentru găuri înainte de fisurare: găuriți găuri de ghidare între găurile adiacente pentru a ghida direcția de expansiune a fisurilor. Controlul temperaturii: utilizați apă caldă de 40 ℃ pentru a amesteca nămolul iarna pentru a scurta timpul de reacție.

III. Tehnologia de sablare cu roci cu CO₂

1. Principiu și scenarii aplicabile CO₂ lichid este stocat într-o țeavă de oțel de înaltă presiune (conductă de fractură), iar gazeificarea este declanșată de încălzirea electrică (volumul lichid → gaz se extinde de 600 de ori). Când presiunea crește la 300–400 MPa, acesta sparge discul de rupere cu presiune constantă, iar gazul de înaltă presiune este eliberat prin capul de eliberare a energiei pentru a impacta masa de rocă.

Scenarii aplicabile: prevenirea izbucnirii minelor de cărbune subterane, sablare cu suprafață netedă a tunelului și zdrobire precisă a masei de rocă periculoasă.

2. Procesul de operare

1. Ansamblul conductei de fracturare: Umpleți CO₂ lichid până la 80% din volumul conductei (pentru a preveni explozia de suprapresiune), iar presiunea de umplere este de 7–10 MPa.

2. Găurire și așezare: diametrul găurii 90–110 mm, adâncimea găurii 2-5 m, spațiul dintre diametrul exterior al țevii de fracturare și diametrul găurii ≤5 mm (fixat cu plăcuțe de cauciuc).

3. Controlul detonației: Porniți încălzitorul, CO₂ se gazifică și se presurizează la presiunea de rupere setată (cum ar fi 300 MPa) în 18-25 de secunde.

4. Indicatori tehnici

Energie de ieșire: Un singur tub de CO₂ (1,5 kg) eliberează aproximativ 1,5–2 MJ de energie, echivalent cu 0,3–0,4 kg TNT. Presiune maximă: Eliberarea de energie poate ajunge instantaneu la 200–300 MPa, iar durata este de 2–5 ms. Redundanță de siguranță: eroarea presiunii constante ± 5%, testul de rupere a bateriei este necesară pentru fiecare test de presiune și ruptură constantă.

5. Specificații de siguranță

Design anti-flashback: conducta de fracturare trebuie să treacă testul de impact GB/T 29910-2013. Distanța de siguranță: operatorul trebuie să fie la mai mult de 15 m distanță de conducta de fracturare pentru a preveni stropirea și rănirea.

IV. Puncte cheie ale aplicației ingineriei

1. Monitorizarea mediului: explozia de oxigen lichid necesită monitorizarea în timp real a concentrației de oxigen, iar explozia de CO₂ necesită detectarea concentrației de CO₂ în zona de operare (pragul ≤5000 ppm).

2. Design personalizat: pentru masa de rocă stratificată, distanța dintre găuri trebuie redusă cu 20%–30%; structurile din beton trebuie să evite barele de oțel atunci când forează găuri.

3. Plan de urgență: Porniți sistemul de înlocuire a azotului atunci când se scurge oxigen lichid și activați supapa hidraulică de limitare a presiunii atunci când conducta de fractură de CO₂ este blocată.