二氧化碳爆破行業分析

來源：《丹桂順內部通訊》第284期（第二版）

文：陳先興

一、二氧化碳爆破原理：

高壓氣體爆破是一種無炸藥爆破。二十世紀60年代初，美國等一些發達國家開始研究這種物理爆破法，利用壓縮機等機械設備或通過物理變化（例如液態變為氣態）來產生高壓氣體，在煤、岩體中安裝高壓氣體爆破管，通過手動和電動操作機構，使爆破管內的高壓氣體瞬間釋放，以對周圍介質膨脹做功而破碎之。爆破原理為將液態二氧化碳充入爆破管內，再將爆破管裝入鑽孔中，接通電源，電極加熱元件將液態二氧化碳加熱，變成氣態二氧化碳，使爆破管內氣體壓力升高。當氣體壓力大於爆破管末端切變盤的抗剪應力時，高壓氣體通過爆破管末端的氣門快速釋放出來，為被爆物提供氣動力和推力，將介質開崩。

二氧化碳在溫度為31攝氏度以下或者壓力大於7.2MPa時以液態形式存在，而當溫度超過31攝氏度時，無論其壓力有多大，液態二氧化碳變為氣體。利用二氧化碳這一物理特點，採用配套的充裝設備在爆破開採器的主管內充滿液態二氧化碳，使用礦用起爆器激發發熱管，發熱管在0.1s內產生800攝氏度以上的高溫，將液態二氧化碳瞬間氣化，體積膨脹600倍以上產生高壓。當壓力超過泄能片的剪切強度（可設定壓力）時，泄能片被剪斷，高壓氣體從泄能頭快速釋放，作用在周邊煤岩體上，從而達到破岩或落煤的目的。二氧化碳爆破技術的主要工藝流程為開採器組裝、液態二氧化碳充裝、鑽孔施工、爆破安裝和起爆5個階段。

二、二氧化碳爆破技術工藝及特點：

二氧化碳爆破技術能夠代替炸藥，可廣泛用於煤（岩）巷道掘進、工作面落煤，技術工藝如圖

二氧化碳爆破開採器是以液態二氧化碳為主要工作介質的物理爆破裝備，能夠提高作業效率，提高安全度，能夠為企業帶來巨大經濟效益、環保效益和社會效益。具有以下技術優點：1.採用獨特的設計，在工作時不會產生任何明火或火花；2.屬於低溫開採器，爆破後二氧化碳爆破開採表面溫度及產生的二氧化碳溫度極低，再加上產生的大量的高壓二氧化碳能夠營造一個惰性氣體環境，從本質上杜絕了瓦斯爆炸的可能性；3.爆破威力大、拋煤量多、塊大、拋出距離短，減少工人勞動強度，且不會發生放炮崩人事故；4.爆破後，粉煤比例明顯降低，基本不揚塵，消除了煤塵爆炸隱患；5.爆破能力可控，通過選擇不同泄能片、二氧化碳充裝質量及發熱管等調節控制開採器的工作壓力；6.爆破後，由於發熱管的燃燒僅會產生微量一氧化碳及氮氧化物等有毒氣體，能夠改善工作環境；7.一次投入可反覆使用。設備結構及性能經數千次反覆試驗、改進、優化，使用中故障少、可靠性高、實用性強。

三、目前市場上氣體爆破行情：

目前出現的高壓氣體爆破致裂增透的裝備有兩大類，其一是採用液化二氧化碳加熱相變膨脹產生高壓氣體爆破致裂增透，其二是利用加壓裝置直接生產高壓空氣（或是氮氣）進行爆破致裂增透。

利用二氧化碳作為增透和驅替介質，增加煤層滲透率、促使瓦斯產生解吸，在競爭吸附作用下使吸附在煤體內的瓦斯儘可能由吸附狀態轉變為遊離狀態，提高瓦斯的解吸率。國內近幾年利用二氧化碳預裂增透試驗表明，二氧化碳預裂增透技術操作簡單，安全性高，與炸藥爆破增透技術相比，除激發裝置外，其能力釋放屬於「冷爆破」。該技術可大幅度減少瓦斯抽采鑽孔工程量、降低抽采成本，有效提高瓦斯抽采效率。

四、二氧化碳爆破的優缺點：

優點：

1、氣體比炸藥更有安全性，不屬於民爆產品，運輸、儲存和使用不需要審批。

2、無需炸藥審批的繁瑣程序和公安部門的嚴格監管。

3、爆破過程中無破壞性震動和短波，揚塵比例降低，對周圍環境影響不大。

4、複雜的作業環境均可使用，煤礦及礦山領域。

5、二氧化碳氣易採購，部分裝置可重複使用。

6、多個爆破筒可同時並聯，爆破威力大，爆破後岩石個體大。

缺點：

1、效率低：步驟過於繁瑣，每天炸不了幾次，環節多了出問題的機率就多。如灌裝、接線、封孔等環節。

2、臨空面要求：利用臨空面才有效果，深基坑或凌空不好的作業面不適合。

3、產量低：無法實現多排爆破，就造成單次爆破的爆破筒數量不宜超過兩排，超過一排就容易卡住或炸壞爆破筒。

4、成本高：其使用的活化器是專用的，一次性用品，產量不高時也造成爆破成本高。

5、要求高：爆破筒裝填工藝和現場施工均較複雜，對炮孔質量要求較高。

6、噪音及安全：爆破震動力雖不大，畢竟聲響比較明顯，若要在周邊有居民樓及建築物的使用，應盡量先徵求當地安監及環保的允許。

隨著科技的進步，爆破鑿岩已從單一的炸藥爆破演變為炸藥爆破、氣壓爆破以及現如今的液壓爆破，雖然目前看來液壓爆破的成本較高，威力也不是很理想，但它的安全性較高，且對環境影響較小，勢必是爆破行業未來的一個發展方向。

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