二氧化碳气体破岩在500kV变电站场平开挖中的实践应用

阙小生 靳如新 贾川

摘 要：介绍了二氧化碳co2气体爆破技术在福建某500kV变电站场平开挖中的实践应用，从技术经济角度看，面对工期紧、任务重的电网建设现状，完全满足场平开挖条件，从基建安全角度出发，由原来四级风险作业的炸药爆破降为三级以下风险作业的气体破岩，大大提高了现场作业的安全管控水平。

关键词：气体碳岩 实际应用 500kV变电站

中图分类号：X32 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2018）01（a）-0035-02

福建某500kV变电站工程，处于沿海片岩集中区，站区所处位置片岩石基本上由中风化花岗岩组成，开挖量达5万方，施工难度极大。面对工期紧、任务重、安全压力大、民用炸药爆破前期手续办理繁琐等种种困难，特提出采用二氧化碳气体（CO2）破岩方式对该变电站片岩石进行破岩开挖。

1 二氧化碳气体（CO2）破岩机理

二氧化碳气体（CO2）破岩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，被广泛应用于各工程领域。因此，二氧化碳气体（CO2）破岩技术有望取代炸药预裂爆破、水力扩孔、水力压裂来强化提高煤层透气性，快速消除突出危险性或冲击地压。

二氧化碳气体（CO2）破岩属于物理致裂过程，通过化学加热液态二氧化碳，使其压力剧增至20～60MPa，高压液态二氧化碳冲破定压剪切片迅速转化为气态，体积膨胀600多倍，瞬间释放的气体膨胀能使钻孔周边煤体致裂；液态二氧化碳体积膨胀过程会吸收大量的热量，能有效降低致裂范围内的煤体温度，有利于抑制煤层自燃；液态二氧化碳气体破岩采用低压启动（9V），比传统爆破更安全，且不需要验炮，爆破后即可进人，实现连续工作，其工作示意图如图1所示。

2 工程实际应用

2.1 应用流程

二氧化碳（CO2）膨胀破岩施工总体上分为施工准备、破岩施工、施工交验3个阶段，如图1所示。

2.2 置管

置管作业即将灌注好的膨胀管按要求放置于钻设的膨胀孔中。

（1）用专用欧姆表测量膨胀管两端接線孔，导通为合格，测量接线孔和膨胀管壁，不导通为合格。

（2）将锥形底端旋装在最底端膨胀管的喷射端上。

（3）用专用欧姆表测量接线孔与膨胀管壁，单根膨胀管电阻值约为2.0Ω，视为合格。

（4）将第二根膨胀管喷射端与第一根膨胀管灌注端旋装连接，测量两根膨胀管，电阻值叠加，视为合格。

（5）四人协同作业，用膨胀管卡具卡在第二根膨胀管喷射端出气口，随后沿着膨胀孔，置放入第一根膨胀管。

（6）四人协同作业，将第三根膨胀管喷射端与与第二根膨胀管灌注端旋装连接，测量三根膨胀管，电阻值叠加，视为合格。

（7）随后根据每个膨胀孔的需用，依次置放入第四、第五根膨胀管（每个膨胀孔通常置放5根膨胀管，一般不少于2根），每增加一根膨胀管需重新测量总电阻值，阻值叠加，视为合格。

（8）在最上端膨胀管的灌注端旋装上连接管，随后置放入全部膨胀管并使连接管中下部置放入膨胀孔中。

（9）按要求依次完成全部膨胀孔的置放作业。

2.3 填塞

利用颗粒状沙土充填膨胀孔与膨胀管之间的间隙，充填过程中可使用辅助器材适当旋装连接管，以确保填塞严实。

2.4 联网

利用专用导电线将全部连接管连接起来，形成串联网路，敷设干线至激发点。

2.5 防护

为防止由于岩层特性改变造成个别膨胀管从膨胀孔向上飞窜的可能，用专用钢丝绳索将全部连接杆串接起来，在线路端部用斜置管体锚固绳索并用沙袋压置。

2.6 警戒

为确保安全，警戒人员清理作业面附近人员，发出准备激发信号，向现场负责人报告。

2.7 激发

现场负责人择机发出激发信号，指定激发人员连接干线，利用专用激发器激发，激发完毕迅速撤收。

2.8 检验

网路激发10～15min后，现场负责人或指定1人至作业面检查破岩效果，确认全部膨胀孔都已激发，再组织机械、人员清理作业面。

3 结论

二氧化碳（CO2）气体破岩利用的是物质状态改变，属于纯物理过程，其技术相比传统爆破具有以下优势：（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1～3min，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，二氧化碳破岩的爆速大大低于炸药雷管爆破，冲击力一般600MPa，远远低于炸药爆破的1000～5000MPa。一般离开二氧化碳爆破点20～30m后，就基本没有破坏作用了。（3）爆破孤石、片岩石，大块率高，爆破效率高，且无化学危害，从而实现了环保、绿色、经济施工。

参考文献

[1] 刘征，李昆，费日东.二氧化碳炮爆破技术在山体石方开挖工程中的应用[J].城市建设理论研究，2017（5）：103.