二氧化碳一次性氣體爆破管外觀通常呈圓柱體形狀 ,這種形狀設計既便于運輸、儲存,又能在鉆孔中穩(wěn)定放置。其尺寸規(guī)格會根據(jù)不同的應用場景和爆破需求有所差異,常見的管徑一般在 50 毫米到 150 毫米之間 ,長度則在 1 米到 3 米左右。例如,在小型的城市拆除工程中,可能會選用管徑 50 毫米、長度 1 米左右的爆破管,以滿足對較小規(guī)模拆除作業(yè)的控制;而在大型礦山開采中,為了實現(xiàn)更大規(guī)模的巖石破碎,會采用管徑 100 毫米甚至更粗、長度 2 米以上的爆破管。?
從構造上深入剖析,它主要由儲液倉、加熱管、密封絕緣接線柱、泄能片、泄能孔以及外殼等關鍵部件組成。?
儲液倉是儲存液態(tài)二氧化碳的核心部件,通常采用高強度的合金鋼材制造,具有出色的耐壓和耐腐蝕性能,能夠承受液態(tài)二氧化碳在高壓狀態(tài)下的儲存要求。其內部經(jīng)過精細加工,表面光滑,以減少液態(tài)二氧化碳與倉壁之間的摩擦,確保儲存的穩(wěn)定性和安全性。?
加熱管是實現(xiàn)爆破的關鍵觸發(fā)部件,一般由高電阻、耐高溫的特殊材料制成。當電流通過加熱管時,電能迅速轉化為熱能,加熱管的溫度在短時間內急劇升高,從而快速將儲液倉內的液態(tài)二氧化碳氣化。加熱管的功率和加熱速度直接影響著爆破的響應時間和效果,因此在設計和制造過程中,對其性能要求極為嚴格。?
密封絕緣接線柱起著連接外部電源與加熱管,并電路連接的穩(wěn)定性和密封性的重要作用。它采用絕緣性能良好的材料制作,能夠有效防止電流泄漏,確保操作人員的安全。同時,其密封性能可靠,能夠防止外界的水分、灰塵等雜質進入爆破管內部,影響設備的正常運行。?
泄能片是控制爆破壓力和能量釋放的關鍵元件,通常由具有特定強度和韌性的金屬材料制成。它安裝在爆破管的特定位置,當管內液態(tài)二氧化碳受熱氣化后,壓力急劇升高,當壓力達到泄能片的預設破裂壓力時,泄能片瞬間破裂,高壓氣體得以迅速釋放,從而實現(xiàn)爆破效果。泄能片的破裂壓力可以根據(jù)不同的爆破需求進行設計和調整,以確保爆破過程的安全性和可控性。?
泄能孔則是高壓氣體釋放的通道,其位置和數(shù)量經(jīng)過精心設計。一般來說,泄能孔分布在爆破管的一端或側面,多個泄能孔呈對稱或特定的排列方式,以高壓氣體在釋放時能夠均勻地作用于周圍的巖石或物體,提高爆破效果。泄能孔的直徑和形狀也會根據(jù)爆破管的規(guī)格和爆破對象的性質進行優(yōu)化,以實現(xiàn)佳的能量釋放效果。?
外殼作為整個爆破管的保護結構,不僅要承受內部高壓氣體的壓力,還要抵御外部環(huán)境的各種影響,如碰撞、摩擦、潮濕等。因此,外殼通常采用高強度、耐磨損的材料制造,表面經(jīng)過特殊處理,具有良好的防護性能。同時,外殼上還會標注有各種標識和參數(shù),如型號、規(guī)格、爆破壓力、生產(chǎn)日期等,以便于操作人員識別和使用。
二氧化碳一次性氣體爆破管的工作原理基于液態(tài)二氧化碳的物理性質以及熱脹冷縮的基本原理,是一個巧妙而的能量轉化和釋放過程。
在準備階段,通過的充裝設備將液態(tài)二氧化碳注入到爆破管的儲液倉內。液態(tài)二氧化碳在常溫常壓下是氣態(tài),但在高壓環(huán)境下,它可以被壓縮成液態(tài),體積大幅縮小。此時,液態(tài)二氧化碳處于一種相對穩(wěn)定的儲存狀態(tài),儲存過程中幾乎不會發(fā)生化學反應,也不會產(chǎn)生明火或其他危險。
當需要進行爆破作業(yè)時,通過連接外部電源,電流經(jīng)過密封絕緣接線柱傳導至加熱管。加熱管在電流的作用下迅速發(fā)熱,其溫度在極短的時間內急劇升高,通??梢栽趲缀撩雰冗_到數(shù)百攝氏度。儲液倉內的液態(tài)二氧化碳緊鄰加熱管,在加熱管的高溫作用下,液態(tài)二氧化碳迅速吸收熱量,發(fā)生氣化現(xiàn)象。
液態(tài)二氧化碳的氣化過程是一個體積急劇膨脹的過程。在標準狀態(tài)下,液態(tài)二氧化碳氣化后的體積約為液態(tài)時的 600 倍。隨著氣化的進行,儲液倉內的二氧化碳氣體分子數(shù)量不斷增加,分子間的距離迅速增大,導致氣體體積急劇膨脹,從而使儲液倉內的壓力急劇上升。
當儲液倉內的壓力達到泄能片的預設破裂壓力時,泄能片瞬間破裂。泄能片的破裂是一個快速而果斷的過程,它為高壓氣體的釋放打開了通道。儲液倉內的高壓二氧化碳氣體在的壓力差作用下,以的速度從泄能孔噴射而出。這些高速噴射的氣體形成強大的沖擊力,直接作用于周圍的巖石、混凝土或其他需要破碎的物體。
高壓氣體的沖擊力在瞬間對物體施加的壓力,使得物體內部產(chǎn)生應力集中。當應力超過物體的極限強度時,物體就會發(fā)生破裂、破碎等現(xiàn)象,從而實現(xiàn)爆破的目的。在這個過程中,二氧化碳氣體的能量被有效地轉化為對物體的破壞能量,完成了從儲存能量到釋放能量、從物理變化到機械破壞的全過程。
整個工作過程中,沒有涉及到化學反應,也不會產(chǎn)生明火、爆炸等危險情況,只有物理狀態(tài)的變化和能量的轉化。這種基于物理原理的工作方式,使得二氧化碳一次性氣體爆破管在爆破效果的同時,具有的安全性和環(huán)保性,為各種工程爆破作業(yè)提供了一種可靠的選擇。
二氧化碳一次性爆破管通常由以下幾個關鍵部分組成:
儲液管:這是爆破管的主體部分,采用高強度、耐高壓的合金材料制成,用于儲存液態(tài)二氧化碳。其設計壓力需能承受液態(tài)二氧化碳氣化過程中產(chǎn)生的壓力,以確保爆破管在儲存和運輸過程中的安全性。
加熱裝置:一般采用電加熱元件,如加熱絲或加熱棒等,與電源連接后能夠在短時間內產(chǎn)生足夠的熱量,促使液態(tài)二氧化碳快速氣化。加熱裝置的性能直接影響到二氧化碳的氣化速度和爆破效果。
爆破片:安裝在儲液管的一端,是一種具有特定強度和破裂壓力的薄片。當管內二氧化碳氣化產(chǎn)生的壓力達到爆破片的設計破裂壓力時,爆破片瞬間破裂,釋放高壓氣體。爆破片的破裂壓力精度和可靠性對于控制爆破時機和效果至關重要。
密封組件:包括密封圈、密封墊等,用于儲液管的密封性,防止液態(tài)二氧化碳泄漏。良好的密封性能是確保爆破管正常工作以及保障作業(yè)安全的重要前提。
在隧道挖掘工程中,二氧化碳一次性氣體爆破管同樣發(fā)揮著重要的作用,為隧道的快速、安全掘進提供了有力支持。
隧道挖掘通常面臨著復雜的地質條件,如巖石的硬度、節(jié)理裂隙的發(fā)育程度等都會對爆破效果產(chǎn)生影響 。二氧化碳一次性氣體爆破管可以通過控制爆破參數(shù),適應不同的地質條件。在遇到堅硬巖石時,可以適當增加爆破能量,確保巖石能夠被有效破碎;而在遇到節(jié)理裂隙發(fā)育的巖石時,則可以通過調整爆破方向和能量分布,避免巖石過度破碎和坍塌,隧道的穩(wěn)定性。
傳統(tǒng)的炸藥爆破在隧道挖掘中會產(chǎn)生強烈的震動和沖擊波,對隧道周邊的圍巖造成較大的破壞,增加了隧道支護的難度和成本 。同時,震動和沖擊波還可能引發(fā)周邊山體的松動和坍塌,對施工安全構成威脅。二氧化碳一次性氣體爆破管的爆破震動和沖擊波較小,能夠有效減少對圍巖的破壞,降低隧道支護的成本和風險。在某城市地鐵隧道挖掘中,使用二氧化碳一次性氣體爆破管后,隧道周邊圍巖的穩(wěn)定性得到了顯著提高,支護成本降低了 20% 以上,施工進度也得到了加快。
此外,二氧化碳一次性氣體爆破管的快速充裝和爆破準備時間短的特點,也能夠提高隧道挖掘的施工效率 。在隧道施工中,時間就是金錢,每縮短一天的工期,就能夠節(jié)省大量的成本。使用二氧化碳一次性氣體爆破管可以快速完成爆破作業(yè),為后續(xù)的施工工序爭取更多的時間,加快隧道的掘進速度。
技術優(yōu)勢
安全性高:與傳統(tǒng)炸藥爆破相比,二氧化碳一次性爆破管不涉及易燃易爆的炸藥,大大降低了爆炸事故的風險。在運輸、儲存和使用過程中,即使發(fā)生意外碰撞、高溫等情況,也不會引發(fā)像炸藥那樣的劇烈爆炸,對人員和設備的安全威脅較小。
環(huán)保性好:爆破過程中主要產(chǎn)物為二氧化碳氣體,無有毒有害氣體和粉塵排放,減少了對大氣環(huán)境的污染。同時,二氧化碳是空氣中的固有成分,不會對土壤和水體造成長期的污染,符合現(xiàn)代工程建設對環(huán)保的嚴格要求。
審批流程簡化:由于其較低的安全風險和環(huán)保特性,二氧化碳一次性爆破管在使用審批方面相對傳統(tǒng)炸藥爆破更為簡便快捷。這有助于縮短項目前期準備時間,提高工程建設效率,降低項目的時間成本。
耗材成本
液態(tài)二氧化碳成本:液態(tài)二氧化碳是爆破作業(yè)的主要消耗品之一。其價格受到多種因素影響,包括原材料成本、生產(chǎn)工藝、市場供需關系以及運輸距離等。一般來說,在二氧化碳生產(chǎn)廠家附近,液態(tài)二氧化碳的采購價格相對較低,約為 1.2 - 2 元 / 公斤。而對于一些遠離生產(chǎn)基地的偏遠地區(qū),由于運輸成本的增加,價格可能會上漲至 2.5 - 3 元 / 公斤甚至更高。以一根充裝 7 公斤液態(tài)二氧化碳的爆破管為例,在價格較低地區(qū),充裝成本約為 8.4 - 14 元;在價格較高地區(qū),則需 17.5 - 21 元。
加熱管與爆破片成本:加熱管和爆破片作為爆破管的重要組成部分,在每次爆破作業(yè)后通常需要更換。加熱管的價格因材質、功率和品牌而異,一般市場價格在 20 - 30 元 / 套;爆破片的價格相對較為穩(wěn)定,約為 5 - 7 元 / 片,一套加熱管和爆破片組合下來的成本大約在 25 - 37 元。不同廠家生產(chǎn)的加熱管和爆破片在質量和性能上存在一定差異,質量較好的產(chǎn)品雖然價格略高,但在爆破的穩(wěn)定性和可靠性方面更有保障,從長期來看,可能有助于降低總體成本。