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二氧化碳爆破的优势与前景展望

2021-10-13

二氧化碳爆破的优势与前景展望

一、原理

二氧化碳爆破原理,就是利用液态二氧化碳在突然快速加热的条件下,急剧快速气化膨胀(600倍以上),产生强大冲击力的原理,通过适当的控制,造成爆破破岩的效果。

二、系统构成

二氧化碳爆破系统由充装间装备、爆破设备、智能云系统平台三部分组成。

充装间的设备有:二氧化碳储液罐、充装机、充装台、拆装机等,操作间的作用是充装爆破管、存储爆破管、发放爆破管,以及对相关设备的维修等。

现场爆破设备主要是爆破管、智能云安全发爆器。

爆破管是二氧化碳爆破的核心设备之一,由储液管、充装头、释放头等组成。采用超强度的特殊钢材并经过特殊处理而成,具有极高的强度和韧性。智能云安全发爆器,是启动爆破管内加热器的核心设备。同时具有微差起爆实现光面爆破功能,人员闭锁、时间闭锁、地点闭锁等多参数闭锁,确保不安全就不能起爆的本质安全功能,以及与智能云通讯连接等功能。

是监管监控二氧化碳爆破的智能平台,其功能为,

1)收集每一次的冷爆破数据,包括孔深、孔数、孔距、岩性、爆破效果,以及起爆时间、操作人员、地点等等。

2)对冷爆破作业实现安全闭锁,不安全就不能起爆。

3)为改进完善冷爆破作业提供数据支持。

4)强化管理力度,避免事故发生,等等。

三、系统优势

一)安全

安全是二氧化碳爆破的最大优势,表现在如下几个方面:

一是,二氧化碳化学、物理特性优越,非常安全。二氧化碳分子式是CO2是真正的惰性气体。因此,在整个爆炸过程中,没有新的有害物质产生。但是氮气、空气并不是惰性气体,爆破时可能产生氧化氮等有害气体。而且从物理性质来看,由于二氧化碳临界温度接近常温,氮气和空气的临界温度非常低。(如附表1)此外,由于国际碳排放的有关协定,化工厂等必须收集二氧化碳,因此二氧化碳是已经存在的气体,采用氮气等其他需要制备,消耗能源。

附表1:相关气体液化特性

气体

临界温度

临界压力MPa

二氧化碳(CO2

 31.1

7.4

氧气(02

-118.57

5.043

氮气(N2)

-147.05

3.39

 

二是,二氧化碳在生产、储存、运输中,绝对不会发生遇火爆炸。可燃液化气容易泄露,遇到火燃烧爆炸。二氧化碳不能燃烧,如果泄漏,只能放气,不会爆炸。三是,智能二氧化碳冷爆破是冷爆破,所谓“冷”就是二氧化碳冷爆破是液态变成气态的过程,因此吸收周围大量的热量,使周围环境变冷,不会引爆瓦斯、煤尘。这一特性,尤其适用于瓦斯、煤尘等有爆炸气体和粉尘环境下的爆破作业,例如煤矿、油矿等等。这是一个巨大的利好,全面应用,将使煤矿重大特大事故降低50%以上。四是,智能二氧化碳冷爆破产生的振动微弱,破坏力很小,对于保护建筑物,较少冲击地压诱发因素等非常有力。智能二氧化碳冷爆破的爆速大大低于ZHAYAOLEIGUAN爆破,冲击力一般400Mpa,远远低于ZHAYAO爆破的1000-5000Mpa。爆速3m/s左右,一般离开爆破点2-3米后,就基本没有破坏作用了。五是,爆破时不产生新的有害气体,井下爆破,一米高度以上没有二氧化碳气体超标。六是,不能用于恐怖活动。一方面因为二氧化碳不能燃烧,不能爆炸。另一方面,二氧化碳冷爆破必须在封闭空间里才产生破坏作用,在开放的空间来,几乎不能产生破坏作用。

二)省心

   省心是指用户省心,国家省心,社会省心。所谓用户省心是因为,一是公安机关不监管。因为二氧化碳非爆炸物品,非危化品,所以不是公安监管的对象。二是质检部门不监管,这是因为,爆破管等,由于体积很小(小于500升),也非质检部门监管的压力容器。三是不用担心爆恐分子抢劫。不用担心像ZHAYAOLEIGUAN丢失,盗失,可能造成的爆恐案件发生。四是安全生产管理部门监管,是依法进行,力度适当。二是因为不用担心因此造成的爆恐案件发生。与此相反,智能二氧化碳冷爆破系统的应用,还能大大降低重大特大安全生产事故,大大降低爆恐案件的发生。是国家要大力提倡发展的行业。

三)环保

智能二氧化碳冷爆破对环保的贡献,主要表现如下方面:

一是,采用的是化工厂或者是燃煤电厂的废气,是废气的再利用。因此,二氧化碳是已经存在的物品,不用再消耗能源去生产,不像ZHAYAO和其他气体生产会造成新的污染。二是,二氧化碳冷爆破过程,不像ZHAYAO爆炸产生大量一氧化碳等有毒有害的气体,以及大量粉尘。三是,爆炸的噪音很小,震动很小,基本没有噪音污染,不扰民。

四)智能

全程智能监控,依托智能云平台实现对每次爆破全程监控,并建立全国的大数据中心,实现:

1)远程监控分散的爆破施工,包括人员,时间,地点,用量,岩石,爆破参数,爆破效果等等。可以实现,监管(管理)机关不同意就不能起爆,

2)远程监控爆破地点,爆破区域,是否在规定的区域,位置,实现不在规定的地点范围,自动闭锁,不能起爆。

3)远程监控爆破时间,不在规定的时间,就自动闭锁。不能起爆。

4)远程监控操作与管理人员,实现相关人员不在,就自动闭锁,不能起爆。

大数据将为系统的完善升级、提高效率已经改进安全技术措施,提供强有力的支撑。

五)同威

所谓同威,就是与ZHAYAO爆炸几乎相同的威力。这要从两个方面来看,一是在破岩冲击力破坏力方面同威力,尽管二氧化碳冷爆破的冲击力为400Mpa左右,远远比ZHAYAO的小。但是,ZHAYAO爆炸的作用时间是瞬间完成的,二氧化碳冷爆破的时间,可以大大拉长几毫秒甚至更长。如果说ZHAYAO是靠‘爆发力’做工,那么二氧碳爆破就是靠‘耐力’做工,能够实现同样的破岩效果。二是,在施工能力方面,ZHAYAO爆破一般是‘暴食’,是一口吃个胖子’,一次大规模爆破用几十吨,甚至几百吨ZHAYAO,爆破几万,甚至几十万、几百万吨岩石,然后,再慢慢搬运。智能二氧化碳冷爆破就是‘蚕食’,是‘细嚼慢咽’,现在一套设备,一天也能破岩一万吨左右的岩石。多套装备, 可以满足大模开采需要。

六)广泛

广泛包含两个方面,一是原料二氧化碳来源很多,广泛存在(县级单位一般都有),很容易买到。二是,智能二氧化碳冷爆破用途广泛。已经用于露天剥离与开采、道路施工、基坑开挖、隧道施工、石材开采、顽石孤石爆破、管道等堵塞疏通、水下爆破等等。尤其在有爆炸气体粉尘环境、城市内部与附近(建筑物附近)、高温等特殊环境条件下爆破,具有ZHAYAO爆破无法实现的优势。

七)低价

从综合角度和发展的眼光来看,智能二氧化碳冷爆破的成本低于ZHAYAO爆破。

1、从施工成本来看,由于爆炸物品的监管费用奇高,并且在节假日等特殊条件下,公安系统不批ZHAYAO,造成一些地区ZHAYAO爆破成本已经远远高于智能二氧化碳爆破。

2、随着新《反恐法》的实施,爆炸物品的价格将大幅度提高。因为《反恐法》第21条和第22条分别要求对LEIGUAN进行电子编码,对ZHAYAO进行自动编码,这将大大提高爆炸物品的价格。与此相反,智能二氧化碳冷爆破,随着技术的完善提高,成本将会降低。因此,智能二氧化碳冷爆破的成本有可能全面低于ZHAYAO爆破。

3、防恐反恐成本和社会心里压力成本为零。ZHAYAO等爆炸物品应用,产生了巨大的防恐反恐成本,以及高昂社会心里压力成本是智能二氧化碳冷爆破所没有的。


二氧化碳爆破的前景展望

二氧化碳气体