淺談路改工程中二氧化碳爆破技術

唐鵬春+陳良標

摘 要：路改擴建工程，道路沿線村莊較多，人口較密集，為考慮安全，可采用二氧化碳爆破技術。液態二氧化碳相變致裂技術是一種理念先進、方法安全、效果顯著的爆破技術，屬于物理爆破技術，具有爆破過程無火花外露、爆破威力大、無需驗炮、操作簡便、不屬于民爆產品，其運輸、儲存和使用獲豁免審批等優點，被廣泛應用于采煤、清堵、建筑物拆除。本文主要就該技術做詳細論述供同行參考。

關鍵詞：路改；二氧化碳爆破技術；工法

中圖分類號：U416 文獻標識碼：A

1.二氧化碳爆破技術

1.1 二氧化碳爆破原理

二氧化碳爆破器的原理：二氧化碳氣體在一定的高壓下可轉變為液態，通過高壓泵將液態的二氧化碳壓縮至圓柱體容器（爆破管）內，裝入破裂片、導熱棒和密封圈，擰緊合金帽即完成了爆破前的準備工作。將爆破管和安全云毫差起爆器及電源線攜至爆破現場，把爆破管插入鉆孔中固定好，連接起爆器電源。當微電流通過高導熱棒時，產生高溫擊穿安全膜，瞬間將液態二氧化碳氣化，急劇膨脹產生高壓沖擊波致泄壓閥自動打開，被爆破物品或堆積物受幾何級當量沖擊波向外迅猛推進，從起爆至結束整個過程只需0.4ms，且是低溫下運行，與周圍環境的液體，氣體不相融合，不產生任何有害氣體，不產生電弧和電火花，不受高溫、高熱、高濕、高寒影響。在井下爆破時對瓦斯具有稀釋作用，無震蕩，無粉塵。二氧化碳屬于惰性氣體非易燃易爆物質，爆破過程就是體積膨的過程，物理做功而非化學反應。

1.2 二氧化碳爆破產品優勢

（1）具有本質的安全特性

從儲存、運輸、攜帶、使用、回收等方面均十分安全。主機與爆破器材分離，從灌裝至爆破結束時間較短。液態二氧化碳灌注僅需1min～3min，起爆至結束僅需4ms。實施過程無啞炮，無需驗炮。安全警戒距離短，無安全隱患。爆.破筒回收方便，可連續使用。

（2）既可定向爆破又可延時控制

特別是在特殊環境下，如居民區、隧道、地鐵、井下等環境，實施過程中無破壞性震動和短波，對周圍環境無破壞性影響。

（3）在礦井下使用其性能更加突出

無論是高瓦斯礦井，沖擊地壓礦井、水文地質條件較復雜的礦井還是易自燃礦井均可應用。

（4）便利

通過不同的二氧化碳填充量，更換不同型號的定能泄壓片和發熱活化器可控制膨脹系統的工作壓力，從而適應不同的工作環境。

（5）經濟

整套系統可反復使用，使用成本低。

（6）安全

組裝、填充和運輸等過程安全可靠，相對于炸藥爆破可徹底消除啞炮崩人事故。

（7）快速

組裝、充裝操作簡單，爆破準備時間短，可大大提高工作效率與量產。

2.具體工法

二氧化碳爆破在石方開挖中使用，主要分為5個工作步驟。第一步是地面操作間的裝管。第二步是爆破工作面的打眼。第三步要將裝好氣的致裂管運輸到工作面。第四步把二氧化碳致裂管放炮眼里面，并且封孔，放炮。第五步回收。

2.1 工作流程（圖1）

2.2 操作方法

（1）組裝

①將致裂器儲液管放在陳列架上，將鐵絲插入主管中，并使帶鉤的一端從主管刻字的一端伸出。然后把用鐵絲勾住加熱裝置的導線并拉動鐵絲使導線從儲液管的另一端伸出。

②將定壓剪切裝上密封墊，并與加熱裝置的導線連接在一起（注意定壓減切片凸起的一端朝里）。然后拉出加熱裝置，使定壓減切片完全進入儲液管內。

③先擰緊釋放管，再擰緊充裝閥，均擰到手無法擰動為止。

④將擰好的致裂器放在拆裝機鉗口上，并將充裝閥一頭插入拆裝頭里。然后順時針旋轉急停按鈕，按下啟動按鈕以啟動拆裝機。

⑤按住夾緊按鈕壓力上升到10MPa以上后放開。然后按住緊固按鈕當壓力上升至10MPa時，放開緊固按鈕。

⑥按住松開按鈕，然后將致裂器掉頭。

⑦重復步驟⑤。

⑧測量電阻，電阻在1Ω～2Ω為正常。

（2）充氣

①將致裂器放在充裝臺上對好充裝孔，擰緊夾緊桿并用內六角扳手打開充裝閥。然后打開致裂器所對應的球閥，關閉沒有致裂器的球閥。

②按下充裝機上的清零鍵，將稱重儀表清零。

③放氣：每天首次工作前，需要放氣，將整個管道排空。先打開充裝臺上的進口球閥和出口球閥。然后按下放氣按鈕，直到出口球閥噴出連續不斷的白色氣體后，關閉出口球閥。

④洗管：按下放氣按鈕后，關閉進口球閥然后打開出口球閥，將致裂器內的二氧化碳放出，放出一大部分后關閉出口球閥。重復2次～3次。

⑤充裝：關閉出口球閥后，按下增壓按鈕，待致裂器充滿后機器會自動停止。機器停止后，用內六角扳手將致裂器的充裝閥關閉，然后關閉進口球閥，再打開出口球閥將多余氣體放出。

⑥測試密封性：將致裂器的充裝閥和釋放管分別放入水中，確保沒有大量氣泡。

（3）鉆孔施工

鉆孔設備采用KY130型露天潛孔鉆機進行施工，鉆孔深度1m～3m，鉆孔布置采用一字形式。

（4）設備運輸

①儲液管長1m，外徑73mm，灌裝液態二氧化碳后質量約為25kg。儲液管采用優質進口鋼材加工而成，結實耐用，可重復使用4000次，除了接通電路能啟動爆破外，磕碰、撞擊、高溫都不會對裝置產生損壞。

②儲液管在地面灌裝液態二氧化碳后，由礦方安排人員提前用礦車運輸至爆破地點。

（5）爆破

①將第一根致裂器和第二根致裂器先連接好，插好插銷。并將第一根致裂器的DC插頭剪短，把兩個線纏在一起，并用絕緣膠布纏好。然后把錐頭連上。

②先插入連接好的兩根致裂器插入孔中，插入前先把提拉桿插到第二根致裂器的釋放管中，然后插入孔中，利用提拉桿支撐致裂器，不然致裂器掉下去。

③將第三根致裂器與第二根致裂器連接好，將第二根提拉桿插入第三根致裂器的釋放管中。然后拔出第一個提拉桿，再把致裂器放入孔中。

④重復步驟③將剩余的致裂器連接好。

⑤用干細沙用細木根吧眼給封孔，確保管不能飛管。

⑥用15的鋼絲繩把每個致裂管的頭部栓起來。

⑦根據智能云安全發爆器功率將所有致裂器用導線連接好（單個孔中的致裂器為串聯，電阻值累計增加）。

（6）回收

①將回收好的致裂器用礦車運到操作間，把致裂器放在拆裝機鉗口上，并將充裝閥一頭插入拆裝頭里。然后順時針旋轉急停按鈕，按下啟動按鈕以啟動拆裝機。

②按住夾緊按鈕壓力上升到10MPa以上后放開。然后按住拆卸按鈕，旋轉一至兩圈后，放開拆卸按鈕。

③按住松開按鈕，然后將致裂器掉頭。

④重復步驟②。

⑤將致裂器內部的殘渣清理干凈，以便下次使用。

參考文獻

[1]趙海洋.二氧化碳爆破技術在高速公路施工中的應用[J].交通世界，2016（12）：15.