浅谈路改工程中二氧化碳爆破技术

唐鹏春+陈良标

摘 要：路改扩建工程，道路沿线村庄较多，人口较密集，为考虑安全，可采用二氧化碳爆破技术。液态二氧化碳相变致裂技术是一种理念先进、方法安全、效果显著的爆破技术，属于物理爆破技术，具有爆破过程无火花外露、爆破威力大、无需验炮、操作简便、不属于民爆产品，其运输、储存和使用获豁免审批等优点，被广泛应用于采煤、清堵、建筑物拆除。本文主要就该技术做详细论述供同行参考。

关键词：路改；二氧化碳爆破技术；工法

中图分类号：U416 文献标识码：A

1.二氧化碳爆破技术

1.1 二氧化碳爆破原理

二氧化碳爆破器的原理：二氧化碳气体在一定的高压下可转变为液态，通过高压泵将液态的二氧化碳压缩至圆柱体容器（爆破管）内，装入破裂片、导热棒和密封圈，拧紧合金帽即完成了爆破前的准备工作。将爆破管和安全云毫差起爆器及电源线携至爆破现场，把爆破管插入钻孔中固定好，连接起爆器电源。当微电流通过高导热棒时，产生高温击穿安全膜，瞬间将液态二氧化碳气化，急剧膨胀产生高压冲击波致泄压阀自动打开，被爆破物品或堆积物受几何级当量冲击波向外迅猛推进，从起爆至结束整个过程只需0.4ms，且是低温下运行，与周围环境的液体，气体不相融合，不产生任何有害气体，不产生电弧和电火花，不受高温、高热、高湿、高寒影响。在井下爆破时对瓦斯具有稀释作用，无震荡，无粉尘。二氧化碳属于惰性气体非易燃易爆物质，爆破过程就是体积膨的过程，物理做功而非化学反应。

1.2 二氧化碳爆破产品优势

（1）具有本质的安全特性

从储存、运输、携带、使用、回收等方面均十分安全。主机与爆破器材分离，从灌装至爆破结束时间较短。液态二氧化碳灌注仅需1min～3min，起爆至结束仅需4ms。实施过程无哑炮，无需验炮。安全警戒距离短，无安全隐患。爆.破筒回收方便，可连续使用。

（2）既可定向爆破又可延时控制

特别是在特殊环境下，如居民区、隧道、地铁、井下等环境，实施过程中无破坏性震动和短波，对周围环境无破坏性影响。

（3）在矿井下使用其性能更加突出

无论是高瓦斯矿井，冲击地压矿井、水文地质条件较复杂的矿井还是易自燃矿井均可应用。

（4）便利

通过不同的二氧化碳填充量，更换不同型号的定能泄压片和发热活化器可控制膨胀系统的工作压力，从而适应不同的工作环境。

（5）经济

整套系统可反复使用，使用成本低。

（6）安全

組装、填充和运输等过程安全可靠，相对于炸药爆破可彻底消除哑炮崩人事故。

（7）快速

组装、充装操作简单，爆破准备时间短，可大大提高工作效率与量产。

2.具体工法

二氧化碳爆破在石方开挖中使用，主要分为5个工作步骤。第一步是地面操作间的装管。第二步是爆破工作面的打眼。第三步要将装好气的致裂管运输到工作面。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（图1）

2.2 操作方法

（1）组装

①将致裂器储液管放在陈列架上，将铁丝插入主管中，并使带钩的一端从主管刻字的一端伸出。然后把用铁丝勾住加热装置的导线并拉动铁丝使导线从储液管的另一端伸出。

②将定压剪切装上密封垫，并与加热装置的导线连接在一起（注意定压减切片凸起的一端朝里）。然后拉出加热装置，使定压减切片完全进入储液管内。

③先拧紧释放管，再拧紧充装阀，均拧到手无法拧动为止。

④将拧好的致裂器放在拆装机钳口上，并将充装阀一头插入拆装头里。然后顺时针旋转急停按钮，按下启动按钮以启动拆装机。

⑤按住夹紧按钮压力上升到10MPa以上后放开。然后按住紧固按钮当压力上升至10MPa时，放开紧固按钮。

⑥按住松开按钮，然后将致裂器掉头。

⑦重复步骤⑤。

⑧测量电阻，电阻在1Ω～2Ω为正常。

（2）充气

①将致裂器放在充装台上对好充装孔，拧紧夹紧杆并用内六角扳手打开充装阀。然后打开致裂器所对应的球阀，关闭没有致裂器的球阀。

②按下充装机上的清零键，将称重仪表清零。

③放气：每天首次工作前，需要放气，将整个管道排空。先打开充装台上的进口球阀和出口球阀。然后按下放气按钮，直到出口球阀喷出连续不断的白色气体后，关闭出口球阀。

④洗管：按下放气按钮后，关闭进口球阀然后打开出口球阀，将致裂器内的二氧化碳放出，放出一大部分后关闭出口球阀。重复2次～3次。

⑤充装：关闭出口球阀后，按下增压按钮，待致裂器充满后机器会自动停止。机器停止后，用内六角扳手将致裂器的充装阀关闭，然后关闭进口球阀，再打开出口球阀将多余气体放出。

⑥测试密封性：将致裂器的充装阀和释放管分别放入水中，确保没有大量气泡。

（3）钻孔施工

钻孔设备采用KY130型露天潜孔钻机进行施工，钻孔深度1m～3m，钻孔布置采用一字形式。

（4）设备运输

①储液管长1m，外径73mm，灌装液态二氧化碳后质量约为25kg。储液管采用优质进口钢材加工而成，结实耐用，可重复使用4000次，除了接通电路能启动爆破外，磕碰、撞击、高温都不会对装置产生损坏。

②储液管在地面灌装液态二氧化碳后，由矿方安排人员提前用矿车运输至爆破地点。

（5）爆破

①将第一根致裂器和第二根致裂器先连接好，插好插销。并将第一根致裂器的DC插头剪短，把两个线缠在一起，并用绝缘胶布缠好。然后把锥头连上。

②先插入连接好的两根致裂器插入孔中，插入前先把提拉杆插到第二根致裂器的释放管中，然后插入孔中，利用提拉杆支撑致裂器，不然致裂器掉下去。

③将第三根致裂器与第二根致裂器连接好，将第二根提拉杆插入第三根致裂器的释放管中。然后拔出第一个提拉杆，再把致裂器放入孔中。

④重复步骤③将剩余的致裂器连接好。

⑤用干细沙用细木根吧眼给封孔，确保管不能飞管。

⑥用15的钢丝绳把每个致裂管的头部栓起来。

⑦根据智能云安全发爆器功率将所有致裂器用导线连接好（单个孔中的致裂器为串联，电阻值累计增加）。

（6）回收

①将回收好的致裂器用矿车运到操作间，把致裂器放在拆装机钳口上，并将充装阀一头插入拆装头里。然后顺时针旋转急停按钮，按下启动按钮以启动拆装机。

②按住夹紧按钮压力上升到10MPa以上后放开。然后按住拆卸按钮，旋转一至两圈后，放开拆卸按钮。

③按住松开按钮，然后将致裂器掉头。

④重复步骤②。

⑤将致裂器内部的残渣清理干净，以便下次使用。

参考文献

[1]赵海洋.二氧化碳爆破技术在高速公路施工中的应用[J].交通世界，2016（12）：15.