جایگزین مواد منفجره با کیفیت بالا، سیستم انفجار سنگ O2 و سیستم انفجار سنگ CO2
در پروژه‌هایی که استفاده از مواد منفجره غیرنظامی ممنوع است، معمولاً از فناوری‌های جایگزین از انفجار اکسیژن مایع، منبسط کننده (سنگ شکن استاتیک) و انفجار سنگ دی اکسید کربن (CO2) استفاده می‌شود. در زیر توضیح مفصلی از اصول، رویه های عملیاتی، شاخص های فنی و کنترل ایمنی، همراه با سناریوهای کاربردی مهندسی واقعی و مشخصات فنی ارائه شده است.
1. تکنولوژی انفجار سنگ با اکسیژن مایع
1. اصل و سناریوهای قابل اجرا: انفجار سنگ با اکسیژن مایع بر اساس ویژگی های اکسیداسیون سریع و انتشار گرما پس از مخلوط شدن اکسیژن مایع (183- درجه سانتیگراد) با مواد قابل احتراق (مانند پودر کربن، تراشه های چوب، نخ پنبه) است. هنگامی که مخلوط توسط یک چاشنی یا یک دستگاه احتراق الکتریکی مشتعل می‌شود، اکسیژن مایع فوراً تبخیر شده و منبسط می‌شود (حجم تا حدود 860 برابر منبسط می‌شود) و یک موج ضربه‌ای با فشار بالا برای خرد کردن توده سنگ ایجاد می‌کند.
سناریوهای قابل اجرا: خرد کردن سنگ سخت، استخراج معدن (مخصوصاً برای معادن پرگاز مناسب است، زیرا خود اکسیژن مایع غیر قابل اشتعال است و ایمنی بالاتری دارد).
2. فرآیند عملیات
1. طراحی حفاری: قطر سوراخ: 40-60 میلی متر، عمق سوراخ 80٪ - 90٪ ضخامت سنگ است.
فاصله سوراخ ها و فاصله ردیف: با توجه به سختی سنگ تنظیم می شود، به طور کلی فاصله سوراخ ها 0.8-1.2 متر است، فاصله ردیف ها 0.6-1.0 متر است.
2. آماده سازی کیسه های انفجاری: مواد قابل احتراق (مانند پودر کربن) را در کیسه های پارچه ای ضد الکتریسیته ساکن قرار دهید، آنها را در اکسیژن مایع بر اساس نسبت جرمی اکسیژن مایع به مواد قابل احتراق 1:2-1:3 خیس کنید، و پر کردن باید در عرض 5 تا 10 دقیقه کامل شود* (اکسیژن مایع به راحتی از بین می رود).
3. بارگیری و انفجار مواد منفجره: پس از اینکه کیسه مواد منفجره وارد چاه شد، با گل زرد به دهانه سوراخ مهر و موم می شود و زمان تاخیر پس از احتراق چاشنی در 20-30 میلی ثانیه کنترل می شود.
4. شاخص های فنی
تعادل اکسیژن: لازم است اطمینان حاصل شود که مواد قابل احتراق و اکسیژن مایع به طور کامل واکنش نشان می دهند تا از تجمع اکسیژن باقیمانده جلوگیری شود (مقدار تعادل اکسیژن باید نزدیک به 0 باشد). حفره های پراکنده. آستانه ایمنی: برای جلوگیری از آتش سوزی ناشی از محیط غنی از اکسیژن، غلظت اکسیژن در ناحیه کار باید کمتر از 23% باشد (اتمسفر نرمال 21%).
5. خطرات ایمنی
نشت فرار: نشت اکسیژن مایع ممکن است باعث شود غلظت اکسیژن موضعی از حد استاندارد فراتر رود و باید یک مانیتور غلظت اکسیژن در زمان واقعی پیکربندی شود. حساسیت استاتیک: همه ابزارها باید با درمان ضد الکتریسیته ساکن درمان شوند و اپراتورها باید لباس ضد الکتریسیته ساکن بپوشند. 2. فناوری عامل گسترش (عامل سنگ شکن استاتیک).
1. سناریوهای اصلی و قابل اجرا منبسط کننده عمدتاً از اکسید کلسیم (CaO) تشکیل شده است که با آب واکنش می دهد و هیدروکسید کلسیم تشکیل می دهد و گرما آزاد می کند (فرمول واکنش: CaO + H2O → حدود(اوه)2 + 65 kJ/مول)، منبسط می شود، 3-0، 0، MP3 بار آهسته حجم ایجاد می کند توده سنگ را می شکافد. سناریوهای قابل اجرا: تخریب ساختمان های شهری، پروژه های حفاظت از آثار فرهنگی و خرد شدن ایستا سازه های بتنی. 2. فرآیند عملیات
1. پارامترهای حفاری: قطر سوراخ: 38-42 میلی متر، عمق سوراخ 80٪ ضخامت قطعه است.
فاصله سوراخ ها: 8 تا 10 برابر قطر سوراخ (مثلاً 40 میلی متر قطر سوراخ، فاصله سوراخ ها 320-400 میلی متر).
2. آماده سازی دوغاب: نسبت آب به سیمان 0.28-0.33 (مثلاً قطع کننده نوع HSCA-Ⅲ به 30-33٪ آب نیاز دارد)، هم بزنید تا خمیر یکنواخت شود.
3. پر کردن سوراخ و واکنش: دوغاب تا 90٪ عمق سوراخ ریخته می شود و دهانه سوراخ با یک پارچه مرطوب بسته می شود تا از تبخیر آب جلوگیری شود. زمان واکنش: 2-4 ساعت در تابستان، 6-8 ساعت در زمستان (زمان واکنش به ازای هر 10 درجه سانتی گراد کاهش دما 50٪ افزایش می یابد).
3. شاخص های فنی
فشار انبساط: 30 تا 50 مگاپاسکال (مطابق با مقاومت فشاری سیمان 30 تا 50 مگاپاسکال). افزایش دمای واکنش: دمای دوغاب می تواند به 80 تا 100 درجه سانتیگراد برسد، که برای جلوگیری از سوختگی نیاز به نظارت دارد. حفاظت از محیط زیست: مقدار pH 12-13 است و پسماندهای دوغاب باید پس از عملیات خنثی سازی تخلیه شوند.
4. بهینه سازی بهره وری
کمک سوراخ قبل از ترک: سوراخ‌های راهنمای بین سوراخ‌های مجاور را دریل کنید تا جهت انبساط ترک را هدایت کنید. کنترل دما: از آب گرم 40 درجه سانتیگراد برای مخلوط کردن دوغاب در زمستان استفاده کنید تا زمان واکنش کوتاه شود.
III. تکنولوژی انفجار سنگ CO2
1. سناریوهای اصلی و قابل اجرا CO2 مایع در یک لوله فولادی با فشار بالا (لوله شکستگی) ذخیره می‌شود و تبدیل به گاز توسط گرمایش الکتریکی آغاز می‌شود (حجم مایع → گاز 600 برابر افزایش می‌یابد). هنگامی که فشار به 300-400 مگاپاسکال می رسد، از دیسک گسیختگی فشار ثابت می شکند و گاز پرفشار از طریق سر آزاد کننده انرژی آزاد می شود تا بر توده سنگ تأثیر بگذارد.
سناریوهای قابل اجرا: جلوگیری از انفجار معدن زغال سنگ زیرزمینی، انفجار سطح صاف تونل، و خرد کردن دقیق توده سنگ خطرناک.
2. فرآیند عملیات
1. مجموعه لوله شکست: CO2 مایع را تا 80 درصد حجم لوله پر کنید (برای جلوگیری از انفجار بیش از حد فشار)، و فشار پر شدن 7-10 مگاپاسکال است.
2. حفاری و چیدمان: قطر سوراخ 90-110 میلی متر، عمق سوراخ 2-5 متر، شکاف بین قطر بیرونی لوله شکستگی و قطر سوراخ ≤5 میلی متر (با لنت های لاستیکی ثابت شده است).
3. کنترل انفجار: بخاری را راه اندازی کنید، CO2 به گاز تبدیل می شود و به فشار گسیختگی تنظیم شده (مانند 300 مگاپاسکال) در عرض 18 تا 25 ثانیه فشار می آورد.
4. شاخص های فنی
خروجی انرژی: یک لوله CO2 (1.5 کیلوگرم) حدود 1.5-2 ام جی انرژی آزاد می کند، معادل 0.3-0.4 کیلوگرم TNT. فشار اوج: آزاد شدن انرژی می تواند فوراً به 200-300 مگاپاسکال برسد و مدت زمان آن 2-5 ام‌اس. آزمایش برای هر دسته مورد نیاز است.
5. مشخصات ایمنی
طراحی ضد فلاش بک: لوله شکستگی باید تست ضربه گیگابایت/T 29910-2013 را پشت سر بگذارد. فاصله ایمنی: اپراتور باید بیش از 15 متر از لوله شکستگی فاصله داشته باشد تا از پاشش و آسیب دیدگی جلوگیری شود.
IV. نکات کلیدی کاربرد مهندسی
1. پایش محیطی: انفجار اکسیژن مایع نیاز به نظارت در زمان واقعی غلظت اکسیژن دارد و انفجار CO2 نیاز به تشخیص غلظت CO2 در منطقه عملیاتی دارد (آستانه ≤5000 ppm).
2. طراحی سفارشی: برای توده سنگ طبقه بندی شده، فاصله سوراخ ها باید 20٪ تا 30٪ کاهش یابد. سازه های بتنی باید هنگام حفاری از میله های فولادی اجتناب کنند.
3. طرح اضطراری: هنگامی که اکسیژن مایع نشت می کند، سیستم جایگزینی نیتروژن را راه اندازی کنید و هنگامی که لوله شکست CO2 گیر کرده است، شیر تخلیه فشار هیدرولیک را فعال کنید.
