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(shè)計(jì)既便于運(yùn)輸、儲(chǔ)存,又能在鉆孔中穩(wěn)定放置。其尺寸規(guī)格會(huì)根據(jù)不同的應(yīng)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(huì)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(shí)現(xiàn)更大規(guī)模的巖石破碎,會(huì)采用管徑 100 毫米甚至更粗、長度 2 米以上的爆破管。?
從構(gòu)造上深入剖析,它主要由儲(chǔ)液倉、加熱管、密封絕緣接線柱、泄能片、泄能孔以及外殼等關(guān)鍵部件組成。?
儲(chǔ)液倉是儲(chǔ)存液態(tài)二氧化碳的核心部件,通常采用高強(qiáng)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(chǔ)存要求。其內(nèi)部經(jīng)過精細(xì)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(chǔ)存的穩(wěn)定性和安全性。?
加熱管是實(shí)現(xiàn)爆破的關(guān)鍵觸發(fā)部件,一般由高電阻、耐高溫的特殊材料制成。當(dāng)電流通過加熱管時(shí),電能迅速轉(zhuǎn)化為熱能,加熱管的溫度在短時(shí)間內(nèi)急劇升高,從而快速將儲(chǔ)液倉內(nèi)的液態(tài)二氧化碳?xì)饣<訜峁艿墓β屎图訜崴俣戎苯佑绊懼频捻憫?yīng)時(shí)間和效果,因此在設(shè)計(jì)和制造過程中,對其性能要求極為嚴(yán)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(shí),其密封性能可靠,能夠防止外界的水分、灰塵等雜質(zhì)進(jìn)入爆破管內(nèi)部,影響設(shè)備的正常運(yùn)行。?
泄能片是控制爆破壓力和能量釋放的關(guān)鍵元件,通常由具有特定強(qiáng)度和韌性的金屬材料制成。它安裝在爆破管的特定位置,當(dāng)管內(nèi)液態(tài)二氧化碳受熱氣化后,壓力急劇升高,當(dāng)壓力達(dá)到泄能片的預(yù)設(shè)破裂壓力時(shí),泄能片瞬間破裂,高壓氣體得以迅速釋放,從而實(shí)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(jìn)行設(shè)計(jì)和調(diào)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(shè)計(jì)。一般來說,泄能孔分布在爆破管的一端或側(cè)面,多個(gè)泄能孔呈對稱或特定的排列方式,以高壓氣體在釋放時(shí)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(huì)根據(jù)爆破管的規(guī)格和爆破對象的性質(zhì)進(jìn)行優(yōu)化,以實(shí)現(xiàn)佳的能量釋放效果。?
外殼作為整個(gè)爆破管的保護(hù)結(jié)構(gòu),不僅要承受內(nèi)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(qiáng)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(hù)性能。同時(shí),外殼上還會(huì)標(biāo)注有各種標(biāo)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(zhì)以及熱脹冷縮的基本原理,是一個(gè)巧妙而的能量轉(zhuǎn)化和釋放過程。
在準(zhǔn)備階段,通過的充裝設(shè)備將液態(tài)二氧化碳注入到爆破管的儲(chǔ)液倉內(nèi)。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(shí),液態(tài)二氧化碳處于一種相對穩(wěn)定的儲(chǔ)存狀態(tài),儲(chǔ)存過程中幾乎不會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),也不會(huì)產(chǎn)生明火或其他危險(xiǎn)。
當(dāng)需要進(jìn)行爆破作業(yè)時(shí),通過連接外部電源,電流經(jīng)過密封絕緣接線柱傳導(dǎo)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(shí)間內(nèi)急劇升高,通??梢栽趲缀撩雰?nèi)達(dá)到數(shù)百攝氏度。儲(chǔ)液倉內(nèi)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(gè)體積急劇膨脹的過程。在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下,液態(tài)二氧化碳?xì)饣蟮捏w積約為液態(tài)時(shí)的 600 倍。隨著氣化的進(jìn)行,儲(chǔ)液倉內(nèi)的二氧化碳?xì)怏w分子數(shù)量不斷增加,分子間的距離迅速增大,導(dǎo)致氣體體積急劇膨脹,從而使儲(chǔ)液倉內(nèi)的壓力急劇上升。
當(dāng)儲(chǔ)液倉內(nèi)的壓力達(dá)到泄能片的預(yù)設(shè)破裂壓力時(shí),泄能片瞬間破裂。泄能片的破裂是一個(gè)快速而果斷的過程,它為高壓氣體的釋放打開了通道。儲(chǔ)液倉內(nèi)的高壓二氧化碳?xì)怏w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(qiáng)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(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力集中。當(dāng)應(yīng)力超過物體的極限強(qiáng)度時(shí),物體就會(huì)發(fā)生破裂、破碎等現(xiàn)象,從而實(shí)現(xiàn)爆破的目的。在這個(gè)過程中,二氧化碳?xì)怏w的能量被有效地轉(zhuǎn)化為對物體的破壞能量,完成了從儲(chǔ)存能量到釋放能量、從物理變化到機(jī)械破壞的全過程。
整個(gè)工作過程中,沒有涉及到化學(xué)反應(yīng),也不會(huì)產(chǎn)生明火、爆炸等危險(xiǎn)情況,只有物理狀態(tài)的變化和能量的轉(zhuǎn)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(shí),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的工作原理基于液態(tài)二氧化碳的物理性質(zhì)變化。在常溫常壓下,二氧化碳以氣態(tài)形式存在。但通過高壓手段,可將二氧化碳壓縮為液態(tài)并儲(chǔ)存于特制的爆破管內(nèi)。當(dāng)需要進(jìn)行爆破作業(yè)時(shí),利用內(nèi)置的加熱裝置瞬間釋放大量熱量,使液態(tài)二氧化碳迅速氣化為氣態(tài)。根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程\(PV = nRT\)(其中\(zhòng)(P\)為壓強(qiáng),\(V\)為體積,\(n\)為物質(zhì)的量,\(R\)為摩爾氣體常數(shù),\(T\)為溫度),在密閉的爆破管空間內(nèi),溫度\(T\)急劇升高,物質(zhì)的量\(n\)不變,摩爾氣體常數(shù)\(R\)固定,會(huì)導(dǎo)致壓強(qiáng)\(P\)瞬間大幅增大,當(dāng)壓力超過爆破管預(yù)設(shè)的安全壓力值時(shí),爆破管破裂,高壓二氧化碳?xì)怏w瞬間釋放,產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊力,作用于周圍的巖石或介質(zhì),使其破碎或松動(dòng),從而達(dá)到爆破的目的。
二氧化碳一次性爆破管通常由以下幾個(gè)關(guān)鍵部分組成:
儲(chǔ)液管:這是爆破管的主體部分,采用高強(qiáng)度、耐高壓的合金材料制成,用于儲(chǔ)存液態(tài)二氧化碳。其設(shè)計(jì)壓力需能承受液態(tài)二氧化碳?xì)饣^程中產(chǎn)生的壓力,以確保爆破管在儲(chǔ)存和運(yùn)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(shí)間內(nèi)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(chǔ)液管的一端,是一種具有特定強(qiáng)度和破裂壓力的薄片。當(dāng)管內(nèi)二氧化碳?xì)饣a(chǎn)生的壓力達(dá)到爆破片的設(shè)計(jì)破裂壓力時(shí),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(shí)機(jī)和效果至關(guān)重要。
密封組件:包括密封圈、密封墊等,用于儲(chǔ)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。
從經(jīng)濟(jì)角度來看,二氧化碳一次性氣體爆破管具有顯著的優(yōu)勢,能夠?yàn)橛脩魩韺?shí)實(shí)在在的經(jīng)濟(jì)效益。
,二氧化碳一次性氣體爆破管的部分組件可以重復(fù)使用,大大降低了使用成本 。與傳統(tǒng)的炸藥爆破相比,炸藥屬于一次性消耗品,每次爆破都需要購買新的炸藥,成本較高。而二氧化碳一次性氣體爆破管的儲(chǔ)液倉、外殼等關(guān)鍵部件采用高強(qiáng)度材料制造,具有良好的耐用性和穩(wěn)定性,在經(jīng)過嚴(yán)格的檢測和維護(hù)后,可以多次重復(fù)使用。一般來說,一套的二氧化碳一次性氣體爆破管系統(tǒng)可以重復(fù)使用數(shù)千次,這使得長期使用成本大幅降低。
其次,二氧化碳?xì)怏w的獲取成本相對較低 。二氧化碳是一種廣泛存在于自然界中的氣體,工業(yè)生產(chǎn)中也會(huì)產(chǎn)生大量的二氧化碳。目前,市場上二氧化碳的供應(yīng)充足,價(jià)格相對穩(wěn)定且較為低廉。與炸藥相比,二氧化碳?xì)怏w的采購成本要低得多,這進(jìn)一步降低了爆破作業(yè)的成本。
此外,二氧化碳一次性氣體爆破管的操作簡單,不需要復(fù)雜的設(shè)備和大量的人力投入 。在爆破作業(yè)中,操作人員只需經(jīng)過簡單的培訓(xùn),就能夠熟練掌握其操作方法,減少了對爆破人員的依賴,降低了人工成本。同時(shí),該爆破管的充裝和爆破準(zhǔn)備時(shí)間短,能夠提高施工效率,縮短工程周期,從而節(jié)省了大量的時(shí)間成本和管理成本。
在一些大型礦山開采項(xiàng)目中,使用二氧化碳一次性氣體爆破管可以顯著降低開采成本。例如,某礦山原本使用炸藥爆破,每年的炸藥采購成本高達(dá)數(shù)百萬元,且由于炸藥爆破的安全性和環(huán)保性問題,需要投入大量的資金用于安全防護(hù)和環(huán)境治理。而改用二氧化碳一次性氣體爆破管后,每年的氣體采購成本僅為數(shù)十萬元,且由于其安全性高、環(huán)保性好,減少了安全防護(hù)和環(huán)境治理的投入,綜合成本大幅降低。同時(shí),由于二氧化碳一次性氣體爆破管的性,提高了礦山的開采效率,增加了礦石產(chǎn)量,進(jìn)一步提高了經(jīng)濟(jì)效益。
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(jìn)提供了有力支持。
隧道挖掘通常面臨著復(fù)雜的地質(zhì)條件,如巖石的硬度、節(jié)理裂隙的發(fā)育程度等都會(huì)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(yīng)不同的地質(zhì)條件。在遇到堅(jiān)硬巖石時(shí),可以適當(dāng)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(shí),則可以通過調(diào)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(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的震動(dòng)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(hù)的難度和成本 。同時(shí),震動(dòng)和沖擊波還可能引發(fā)周邊山體的松動(dòng)和坍塌,對施工安全構(gòu)成威脅。二氧化碳一次性氣體爆破管的爆破震動(dòng)和沖擊波較小,能夠有效減少對圍巖的破壞,降低隧道支護(hù)的成本和風(fēng)險(xiǎn)。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(hù)成本降低了 20% 以上,施工進(jìn)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(zhǔn)備時(shí)間短的特點(diǎn),也能夠提高隧道挖掘的施工效率 。在隧道施工中,時(shí)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(shí)間,加快隧道的掘進(jìn)速度。
可控是二氧化碳一次性氣體爆破管的又一優(yōu)勢,這使得它在各種復(fù)雜的工程爆破場景中都能夠發(fā)揮出色的作用。
傳統(tǒng)的炸藥爆破由于其爆炸過程的不可控性,往往難以實(shí)現(xiàn)的爆破效果 。炸藥一旦被引爆,其爆炸能量會(huì)在瞬間以球形向四周擴(kuò)散,難以控制爆炸的方向、范圍和強(qiáng)度。這就導(dǎo)致在一些對爆破精度要求較高的工程中,如城市建筑物的拆除、文物保護(hù)區(qū)域的巖石破碎等,炸藥爆破可能會(huì)對周圍的建筑物、設(shè)施和文物造成不必要的損壞。
而二氧化碳一次性氣體爆破管則可以通過調(diào)節(jié)多個(gè)參數(shù)來實(shí)現(xiàn)爆破 。,可以通過調(diào)節(jié)加熱管的功率和加熱時(shí)間,控制液態(tài)二氧化碳的氣化速度和氣化量,從而控制爆破的能量大小 。在面對不同硬度的巖石或不同結(jié)構(gòu)的建筑物時(shí),可以根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整加熱參數(shù),使爆破能量與爆破對象相匹配,達(dá)到佳的爆破效果。
其次,通過選擇不同規(guī)格的泄能片,可以控制爆破管內(nèi)的壓力釋放值 。泄能片的破裂壓力是經(jīng)過設(shè)計(jì)和測試的,根據(jù)爆破的具體要求,可以選擇具有不同破裂壓力的泄能片安裝在爆破管上。當(dāng)管內(nèi)壓力達(dá)到泄能片的預(yù)設(shè)破裂壓力時(shí),泄能片破裂,高壓氣體釋放,實(shí)現(xiàn)爆破。這樣就可以根據(jù)實(shí)際需要,控制爆破的壓力和能量釋放時(shí)機(jī),提高爆破的度。
此外,二氧化碳一次性氣體爆破管還可以通過合理的布孔設(shè)計(jì)和排列方式,實(shí)現(xiàn)定向爆破 。在進(jìn)行爆破作業(yè)前,技術(shù)人員可以根據(jù)爆破對象的形狀、結(jié)構(gòu)和周圍環(huán)境等因素,設(shè)計(jì)出佳的布孔方案。將爆破管按照設(shè)計(jì)方案地布置在鉆孔中,通過控制各爆破管的起爆順序和時(shí)間間隔,可以使爆破能量集中在預(yù)定的方向上釋放,實(shí)現(xiàn)對特定區(qū)域的破碎,避免對周圍不需要爆破的區(qū)域造成影響。
在城市高樓大廈的拆除工程中,使用二氧化碳一次性氣體爆破管可以通過控制爆破參數(shù),實(shí)現(xiàn)對建筑物的定向倒塌,確保周圍的建筑物和設(shè)施安全無損。在文物保護(hù)區(qū)域的巖石清理工程中,也可以利用其可控的優(yōu)勢,在不損傷文物的前提下,完成巖石的破碎和清理工作。這種可控的特性,使得二氧化碳一次性氣體爆破管在各種復(fù)雜的工程環(huán)境中都具有廣泛的應(yīng)用前景和重要的實(shí)用價(jià)值。
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(jià)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(guān)系以及運(yùn)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(jià)格相對較低,約為 1.2 - 2 元 / 公斤。而對于一些遠(yuǎn)離生產(chǎn)基地的偏遠(yuǎn)地區(qū),由于運(yùn)輸成本的增加,價(jià)格可能會(huì)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(jià)格較低地區(qū),充裝成本約為 8.4 - 14 元;在價(jià)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(jià)格因材質(zhì)、功率和品牌而異,一般市場價(jià)格在 20 - 30 元 / 套;爆破片的價(jià)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(zhì)量和性能上存在一定差異,質(zhì)量較好的產(chǎn)品雖然價(jià)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。
除了上述主要應(yīng)用場景外,二氧化碳一次性氣體爆破管在其他領(lǐng)域也展現(xiàn)出了廣闊的應(yīng)用潛力。
在道路建設(shè)中,遇到堅(jiān)硬的巖石地基或障礙物時(shí),需要進(jìn)行爆破作業(yè) 。二氧化碳一次性氣體爆破管可以安全、地完成巖石破碎和障礙物清除工作,為道路施工創(chuàng)造良好的條件。它可以根據(jù)道路建設(shè)的具體要求,控制爆破的范圍和程度,避免對周邊的道路設(shè)施和環(huán)境造成不必要的影響。在山區(qū)道路建設(shè)中,使用二氧化碳一次性氣體爆破管可以快速打通隧道和清除山體巖石,加快道路建設(shè)的進(jìn)度。
在凍土處理方面,二氧化碳一次性氣體爆破管也具有特的優(yōu)勢 。在寒冷地區(qū),凍土的存在給工程建設(shè)帶來了很大的困難。傳統(tǒng)的處理方法往往效果不佳,且成本較高。二氧化碳一次性氣體爆破管可以利用其爆破產(chǎn)生的能量,使凍土迅速升溫、融化,從而達(dá)到處理凍土的目的。它具有操作簡單、、成本低等優(yōu)點(diǎn),為寒冷地區(qū)的工程建設(shè)提供了新的解決方案。在某凍土地區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中,使用二氧化碳一次性氣體爆破管成功處理了大量的凍土,了工程的順利進(jìn)行。
此外,在水利工程、地質(zhì)勘探等領(lǐng)域,二氧化碳一次性氣體爆破管也有一定的應(yīng)用空間 。在水利工程中,它可以用于拆除舊的水壩、橋墩等建筑物;在地質(zhì)勘探中,它可以用于破碎巖石,獲取地質(zhì)樣本。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和完善,相信二氧化碳一次性氣體爆破管在更多領(lǐng)域?qū)l(fā)揮重要作用,為各行各業(yè)的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。