สารทดแทนวัตถุระเบิดคุณภาพสูง ระบบระเบิดหิน O2 และระบบระเบิดหิน คาร์บอนไดออกไซด์
ในโครงการที่ห้ามใช้วัตถุระเบิดสำหรับพลเรือน การระเบิดออกซิเจนเหลว เครื่องขยาย (เครื่องบดแบบสถิต) และการระเบิดหินด้วยคาร์บอนไดออกไซด์ (ซีโอ₂) ถือเป็นเทคโนโลยีทางเลือกที่นิยมใช้กัน ต่อไปนี้คือคำอธิบายโดยละเอียดเกี่ยวกับหลักการ ขั้นตอนการปฏิบัติงาน ตัวบ่งชี้ทางเทคนิค และการควบคุมความปลอดภัย ร่วมกับสถานการณ์การใช้งานทางวิศวกรรมจริงและข้อมูลจำเพาะทางเทคนิค
1. เทคโนโลยีการระเบิดหินออกซิเจนเหลว
1. หลักการและสถานการณ์ที่นำไปใช้ได้: การระเบิดหินด้วยออกซิเจนเหลวนั้นอาศัยลักษณะเฉพาะของการออกซิเดชันอย่างรวดเร็วและการปลดปล่อยความร้อนหลังจากที่ออกซิเจนเหลว (-183℃) ถูกผสมกับเชื้อเพลิง (เช่น ผงคาร์บอน เศษไม้ เส้นด้ายฝ้าย) เมื่อส่วนผสมถูกจุดไฟด้วยตัวจุดชนวนหรืออุปกรณ์จุดระเบิดไฟฟ้า ออกซิเจนเหลวจะระเหยและขยายตัวทันที (ปริมาตรขยายตัวประมาณ 860 เท่า) ก่อให้เกิดคลื่นกระแทกแรงดันสูงเพื่อบดขยี้มวลหิน
สถานการณ์ที่สามารถใช้งานได้: การบดหินแข็ง การขุด (เหมาะอย่างยิ่งสำหรับเหมืองที่ใช้ก๊าซสูง เนื่องจากออกซิเจนเหลวนั้นไม่ติดไฟและมีความปลอดภัยสูงกว่า)
2. กระบวนการดำเนินงาน
1. การออกแบบการเจาะ: เส้นผ่านศูนย์กลางรู: 40–60 มม. ความลึกของรูคือ 80%–90% ของความหนาของหิน
ระยะห่างของรูและระยะห่างของแถว: ปรับตามความแข็งของหิน โดยทั่วไประยะห่างของรูคือ 0.8–1.2 ม. ระยะห่างของแถวคือ 0.6–1.0 ม.
2. การเตรียมถุงบรรจุวัตถุระเบิด: ใส่วัตถุไวไฟ (เช่น ผงคาร์บอน) ลงในถุงผ้าป้องกันไฟฟ้าสถิตย์ แช่ในออกซิเจนเหลวตามอัตราส่วนมวลของออกซิเจนเหลวต่อวัตถุไวไฟ 1:2–1:3 และต้องเติมให้เสร็จภายใน 5–10 นาที* (ออกซิเจนเหลวระเหยได้ง่ายและทำให้ล้มเหลวได้)
3. การบรรจุและการระเบิด: หลังจากใส่ถุงระเบิดเข้าไปในหลุมเจาะแล้ว ถุงจะถูกปิดผนึกกับปากหลุมด้วยโคลนสีเหลือง และเวลาหน่วงหลังจากที่จุดระเบิดจะถูกควบคุมไว้ที่ 20–30 มิลลิวินาที
4. ตัวบ่งชี้ทางเทคนิค
สมดุลออกซิเจน: จำเป็นต้องทำให้แน่ใจว่าสารติดไฟและออกซิเจนเหลวทำปฏิกิริยากันอย่างเต็มที่เพื่อหลีกเลี่ยงการสะสมของออกซิเจนที่เหลืออยู่ (ค่าสมดุลออกซิเจนควรใกล้เคียง 0) ความเร็วในการระเบิด: ประมาณ 200–300 ม./วินาที ต่ำกว่าความเร็วในการระเบิดของวัตถุระเบิด (เช่น ความเร็วในการระเบิดทีเอ็นที 6,900 ม./วินาที) และพลังงานต้องได้รับการชดเชยด้วยรูที่กระจายอย่างหนาแน่น เกณฑ์ความปลอดภัย: ความเข้มข้นของออกซิเจนในพื้นที่ทำงานต้องต่ำกว่า 23% (บรรยากาศปกติอยู่ที่ 21%) เพื่อป้องกันไฟไหม้ที่เกิดจากสภาพแวดล้อมที่มีออกซิเจนสูง
5. ความเสี่ยงด้านความปลอดภัย
การรั่วไหลของสารระเหย: การรั่วไหลของออกซิเจนเหลวอาจทำให้ความเข้มข้นของออกซิเจนในพื้นที่เกินมาตรฐาน และจำเป็นต้องกำหนดค่าการตรวจสอบความเข้มข้นของออกซิเจนแบบเรียลไทม์ ความไวต่อไฟฟ้าสถิต: เครื่องมือทั้งหมดต้องได้รับการบำบัดด้วยสารป้องกันไฟฟ้าสถิต และผู้ปฏิบัติงานต้องสวมเสื้อผ้าป้องกันไฟฟ้าสถิต 2. เทคโนโลยีสารขยายตัว (สารบดแบบสถิต)
1. หลักการและสถานการณ์ที่สามารถใช้ได้ ตัวขยายประกอบด้วยแคลเซียมออกไซด์ (แคลเซียมออกไซด์) เป็นหลัก ซึ่งทำปฏิกิริยากับน้ำเพื่อสร้างแคลเซียมไฮดรอกไซด์และปลดปล่อยความร้อน (สูตรปฏิกิริยา: แคลเซียมออกไซด์ + H₂O → คา(โอ้)₂ + 65 เคเจ/โมล) ขยายตัว 3–4 เท่าของปริมาตร สร้างแรงดันขยายตัว 30–50 เมกะปาสคาล และทำให้มวลหินแตกร้าวอย่างช้าๆ สถานการณ์ที่สามารถใช้ได้: การรื้อถอนอาคารในเมือง โครงการปกป้องโบราณวัตถุ และการบดอัดโครงสร้างคอนกรีตแบบสถิต 2. กระบวนการดำเนินการ
1. พารามิเตอร์การเจาะ: เส้นผ่านศูนย์กลางรู: 38–42 มม. ความลึกของรูคือ 80% ของความหนาของส่วนประกอบ
ระยะห่างของรู: 8–10 เท่าของเส้นผ่านศูนย์กลางรู (เช่น เส้นผ่านศูนย์กลางรู 40 มม. ระยะห่างของรู 320–400 มม.)
2. การเตรียมสารละลาย: อัตราส่วนน้ำต่อซีเมนต์ 0.28–0.33 (เช่น เบรกเกอร์ชนิด เอชเอสซีเอ-Ⅲ ต้องใช้น้ำ 30–33%) คนจนเป็นเนื้อเดียวกัน
3. การอุดรูและปฏิกิริยา: เทสารละลายลงไป 90% ของความลึกของรู และปิดปากรูด้วยผ้าเปียกเพื่อป้องกันการระเหยของน้ำ เวลาปฏิกิริยา: 2–4 ชั่วโมงในฤดูร้อน 6–8 ชั่วโมงในฤดูหนาว (เวลาปฏิกิริยาจะขยายออกไป 50% ทุกๆ อุณหภูมิที่ลดลง 10°C)
3. ตัวบ่งชี้ทางเทคนิค
แรงดันการขยายตัว: 30–50 เมกะปาสคาล (ตรงกับความแข็งแรงของแรงอัดของซีเมนต์ที่ 30–50 เมกะปาสคาล) อุณหภูมิของปฏิกิริยาที่เพิ่มขึ้น: อุณหภูมิของสารละลายอาจสูงถึง 80–100°C ซึ่งต้องได้รับการตรวจสอบเพื่อหลีกเลี่ยงการไหม้ การปกป้องสิ่งแวดล้อม: ค่า พีเอช อยู่ที่ 12–13 และต้องกำจัดของเสียจากสารละลายหลังจากการบำบัดด้วยการทำให้เป็นกลาง
4. การเพิ่มประสิทธิภาพ
การช่วยเหลือรูก่อนแตกร้าว: เจาะรูนำทางระหว่างรูที่อยู่ติดกันเพื่อนำทางทิศทางการขยายตัวของรอยแตกร้าว การควบคุมอุณหภูมิ: ใช้น้ำอุ่น 40℃ เพื่อผสมสารละลายในฤดูหนาวเพื่อลดเวลาในการเกิดปฏิกิริยา
ที่สาม. เทคโนโลยีการระเบิดหินด้วย คาร์บอนไดออกไซด์
1. หลักการและสถานการณ์ที่สามารถใช้งานได้ ซีโอ₂ ในรูปของเหลวจะถูกเก็บไว้ในท่อเหล็กแรงดันสูง (ท่อแตกหัก) และการเปลี่ยนรูปเป็นก๊าซจะถูกกระตุ้นโดยความร้อนไฟฟ้า (ปริมาตรของของเหลว→ก๊าซขยายตัว 600 เท่า) เมื่อความดันเพิ่มขึ้นถึง 300–400 เมกะปาสคาล ก๊าซจะทะลุผ่านดิสก์การแตกตัวที่มีความดันคงที่ และก๊าซแรงดันสูงจะถูกปล่อยออกมาผ่านหัวปล่อยพลังงานเพื่อกระทบกับมวลหิน
สถานการณ์ที่สามารถใช้งานได้: การป้องกันการระเบิดของเหมืองถ่านหินใต้ดิน การระเบิดพื้นผิวเรียบของอุโมงค์ และการบดหินอันตรายอย่างแม่นยำ
2. กระบวนการดำเนินงาน
1. การประกอบท่อแตกหัก: เติม ซีโอ₂ ของเหลวถึง 80% ของปริมาตรท่อ (เพื่อป้องกันการระเบิดของแรงดันเกิน) และแรงดันในการเติมอยู่ที่ 7–10 เมกะปาสคาล
2. การเจาะและการจัดวาง: เส้นผ่านศูนย์กลางรู 90–110 มม. ความลึกของรู 2–5 ม. ช่องว่างระหว่างเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของท่อแตกหักและเส้นผ่านศูนย์กลางรู ≤5 มม. (ยึดด้วยแผ่นยาง)
3. การควบคุมการระเบิด: เปิดเครื่องทำความร้อน ซีโอ₂ จะเปลี่ยนสถานะเป็นก๊าซและสร้างแรงดันให้ถึงความดันการแตกที่ตั้งไว้ (เช่น 300 เมกะปาสคาล) ภายใน 18–25 วินาที
4. ตัวบ่งชี้ทางเทคนิค
ผลผลิตพลังงาน: ซีโอ₂ หนึ่งหลอด (1.5 กก.) ปลดปล่อยพลังงานประมาณ 1.5–2 เอ็มเจ เทียบเท่ากับ ทีเอ็นที 0.3–0.4 กก. แรงดันสูงสุด: สามารถปลดปล่อยพลังงานได้ถึง 200–300 เมกะปาสคาล ทันที และมีระยะเวลา 2–5 มิลลิวินาที การสำรองข้อมูลด้านความปลอดภัย: ข้อผิดพลาดของดิสก์แตกแรงดันคงที่คือ ±5% และต้องมีการสุ่มตัวอย่างและการทดสอบสำหรับแต่ละชุด
5. ข้อกำหนดด้านความปลอดภัย
การออกแบบป้องกันการย้อนแสง: ท่อแตกหักจะต้องผ่านการทดสอบแรงกระแทก อังกฤษ/T 29910-2013 ระยะความปลอดภัย: ผู้ปฏิบัติงานจะต้องอยู่ห่างจากท่อแตกหักมากกว่า 15 เมตร เพื่อป้องกันการกระเซ็นน้ำและการบาดเจ็บ
สี่. ประเด็นสำคัญของการประยุกต์ใช้ทางวิศวกรรม
1. การตรวจสอบสิ่งแวดล้อม: การระเบิดของออกซิเจนเหลวจำเป็นต้องมีการตรวจสอบความเข้มข้นของออกซิเจนแบบเรียลไทม์ ส่วนการระเบิดของ ซีโอ₂ จำเป็นต้องมีการตรวจจับความเข้มข้นของ ซีโอ₂ ในพื้นที่ปฏิบัติการ (เกณฑ์ ≤5000 หน่วยต่อนาที)
2. การออกแบบที่กำหนดเอง: สำหรับมวลหินแบบแบ่งชั้น ระยะห่างระหว่างรูจะต้องลดลง 20%–30% โครงสร้างคอนกรีตต้องหลีกเลี่ยงการใช้เหล็กเส้นเมื่อเจาะรู
3. แผนฉุกเฉิน: เริ่มระบบทดแทนไนโตรเจนเมื่อออกซิเจนเหลวรั่วไหล และเปิดใช้งานวาล์วระบายความดันไฮดรอลิกเมื่อท่อแตก ซีโอ₂ ติดอยู่
