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山东正企工矿机电科技有限公司

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矿山开采致裂技术总结

 

二氧化碳膨胀爆破技术总体技术概况

 

矿山3

矿山4

一.主要术语

 

氧化碳膨胀爆破:利用 C02 液气相变快速膨胀来

 

达到工程目的一门技术,又称 C02 膨胀爆破,C02Expa

 

nsion Blasting (缩写为 CDEB)

 

激发管:为液态 C02 快速气化提供热能的装置。

 

膨胀管:储存液态 C02 并用于 C02 膨胀爆破的圆柱

 

形密闭容器。

 

充装设备: C02 加压充装进膨胀管内全套设备及

 

辅助器材。

 

爆破器:将激发管和膨胀管进行了组装,并在储液

 

管内充装了液态 C02 的装置。

 

二.作用机理一作用过程:液态CO2 密闭于高强度容器,通过激发管瞬间产生大量热和气体,管内的温度、尤其是压力骤升,当压力达到破裂片破裂强度时,SC-CO2 突破裂片的封堵,经喷射孔喷出,高压射流状介质冲击岩体,开始储功;显然,近区岩体形成压碎区,远区岩体形成破裂区。由于SC-CO2,压力大密度高且易扩散,岩体的冲击裂隙和原生裂

 

隙不断发展、贯通,同时,压力会逐渐降低,SC-CO2 边界随即气化,体积迅速膨胀,形成高压气体尖劈效应,即岩体裂隙继续延伸、扩展,部分岩体会产生推移或抛掷。

 

 

三.作业设备 - 一次性膨胀管

 

不需要重复回收、保养;工作效率较高,劳动强度较低;管体较薄,同种规格下,重量轻、管体储液量大; 在延时破岩、多排破岩方面,可操作性较强; 产品可靠性、安全性较高。


 

1.管体

 

2.激发管

 

3.充气阀组件

 

4.安全阀组件

 

5.盖端

 

6.吊环

 

7.密封圈

 

 

 

 

 

CO2 爆破装置,简称爆破器

 

1. 根据膨胀管使用次数分类

 

A1. 循环管  CO2 膨胀爆破器(简称循环管可循环使用

 

4000-4500 次)

 

A2·一次性管 CO2 膨胀爆破器(简称一次性管)

 

2.根据使用用途分类

 

A·煤矿 CO2 膨胀爆破器,B 矿山开采 CO2 膨胀爆破器C·震源 CO2 膨胀爆破器,D 清堵 CO2 膨胀爆破器

 

......

 

四、作业耗材一激发管 :

 

通过系列试验,可见装配式激发管在日常的储存、运输中不

 

易产生燃烧、爆燃、爆炸现象,与烟花爆竹类产品相比,具

 

有更好的安定性。激发管由电点火头和化工药剂组成,常态

 

下性能稳定,通电后电点火头点燃但化学药剂不反应;在膨

 

胀管内充装有高压 C02 时,通电后可快速反应放出大量的热。


 

五.作业耗材


 

-破裂片

 


Question


 

膨胀管炸不开!

 

膨胀管爆炸不同步!

 

膨胀管做功效果不好!


 

膨胀管是否漏气?

破裂片产品性能是否稳定?

 

破裂片选用是否合理?

 


 

 

一、 破裂片内部状态分析


 

 

l


 

六.炸药与 CO2 爆破的机理比较

 

 

示意图 1

 

参数表 2

 

类型

峰值压力

升压时间

加载速率

总过程/s

 

/MPa

/s

/MPa/s

 

 

 

 

 

 

炸药爆破

104

10-7

108

10-6

 

 

 

 

 

CO2  液气相

102

10-3

102~106

10-2

变爆破

 

 

 

 

 

 

 

 

 


 

 

 

 

 

 

 

七.某采石场安全效应实验

 

地面振动效应

 

·7 米距离处最大振动速度为 1.06cm/s ;

 

·17 米及以外振动速度未达到 0.2cm/s 的触发值,

 

空气冲击效应

 

风速 1.8m/s,约15m 处,最大噪音为75dB.

 

飞石飞散效应 无飞散

显然,近区岩体形成压碎区,远区岩体形成破裂区、由于 SC-CO2 压力大密度高且易扩散,岩体的冲击裂隙和原生裂隙不断发展、贯通,同时,压力会逐渐降低,SC-C02 边界随即气化,体积迅速膨胀,形成高压气体尖劈效应,即岩体裂隙继续延伸、扩展,部分岩体会产生推移或抛掷。随着高压气体不断膨胀,膨胀区内压力快速下降,破岩过程随即结束。

 

八.技术经济效益对比        普坚石露天破岩

 

一.爆破破碎

 

种作业:

 

破岩效率高,工人劳动强度低

 

安全要求高,需严控爆破危害警戒范围大:

 

综合成本低。

 

二.液压破碎锤破碎


 

简便易行,工人劳动强度低:

 

破岩效率低,次坚石 60-80m2/

 

硬岩量大时,难以破碎;

 

综合成本高。

 

三.静态破裂技术胀裂

 

声息、无振动、无飞石,不污染环境:

 

胀裂时间长,账裂方向不确定,破岩效率低下,

 

钻孔量大,破碎剂用最大

 

在大方量次坚石开挖中极少应用

 

综合成本高。

 

四.CO2 液气相变膨胀破岩

 

1、动力来源为 CO2,,来源广泛,成本低廉

 

2、产生弱音波、微振动、无飞石,不污染环境,危害效应

 

可控,无需阻断交通;

 

3、胀裂时间短,适用于各类岩石开挖;

 

4、破岩效率高,单点 1000 /天;

 

5、操作过程中需要挖机协助;

 

6、综合成本略高于爆破;

 

7、操作程序相对复杂,需要专业培训。

 

九.总体技术概况

 

该项技术应用于露天岩石破碎,具有显著特点

 

动力源:CO2,无色、无味,无毒,不助燃,来源广

 

某采石场

 

危害效应;可控,弱声波、微振动、无飞石,不污染

 

环境,无火花、无毒害气体等;

 

开挖效率:低于爆破,高于机械破碎和静态破碎;

 

综合成本:高于爆破,低于机械破碎和静态破碎;

 

操作程序:相对复杂,需要专业培训;

 

适用范围:环境复杂,不宜爆破的石方开挖。


 

 

 

 

 

 

 

十.作用机理-比较

 

部分常规开采岩石的主要力学性质

 

岩 石 名

抗 压 强

抗 拉 强

抗 剪 强

弹 性 强

泊松比

内 摩 擦

内 聚 力

 

角(°

MPa

 

MPa

MPa

MPa

GPa

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

花岗岩

70~200

2.1~5.7

5.1~13.

15.4~69

0.36~0.

70~87

14~52

 

 

 

5

 

02

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

玄武岩

120~25

3.4~7.1

8.1~17

43~106

0.20~0.

75~87

20~60

 

0

 

 

 

02

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

辉绿岩

160~25

4.5~7.1

10.8~17

67~79

0.16~0.

85~87

30~55

 

0

 

 

 

02

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

石灰岩

10~200

0.6~11.8

0.9~16.

21~84

0.50~0.

27~85

30~55

 

 

 

5

 

04

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

白云岩

40~140

1.1~4.0

2.1~9.5

13~34

0.36~0.

65~87

32~50

 

 

 

 

 

16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

页岩

20~40

1.4~2.8

1.7~3.3

13~21

0.25~0.

45~76

3~20

 

 

 

 

 

16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

板岩

120~14

3.4~4.0

8.1~9.5

22~34

0.16~0.

75~87

3~20

 

0

 

 

 

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

片麻岩

80~180

2.5~5.1

5.4~12.

15~70

0.30~0.

70~87

26~30

 

 

 

2

 

05

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

大理岩

70~140

2.0~4.0

4.8~9.6

10~34

0.36~0.

75~87

15~30

 

 

 

 

 

16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

石英岩

87~360

2.5~10.

5.9~24.

45~142

0.15~0.

80~87

23~28

 

 

2

5

 

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


 

 

 

 

 

 

 

十一、发展状况-最新动态

 

一、总则

 

二、生产

 

三、销售

 

四、购买

 

五、装卸

 

六、运输

 

七、储存

 

八、使用

 

九、销毁

 

十.监管责任






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