Substitut explosif de haute qualité, système de projection de roche O2 et système de projection de roche CO2
Dans les projets où l'utilisation d'explosifs civils est interdite, l'explosion à l'oxygène liquide, le détendeur (concasseur statique) et le dynamitage de roche au dioxyde de carbone (CO₂) sont des technologies alternatives couramment utilisées. Vous trouverez ci-dessous une explication détaillée des principes, des procédures d'exploitation, des indicateurs techniques et des contrôles de sécurité, ainsi que des scénarios d'application technique réels et des spécifications techniques.
1. Technologie de dynamitage de roche à l'oxygène liquide
1. Principe et cas d'application : Le dynamitage de roches à l'oxygène liquide repose sur l'oxydation rapide et le dégagement de chaleur après mélange d'oxygène liquide (-183 °C) avec des combustibles (poudre de carbone, copeaux de bois, fils de coton, etc.). Lorsque le mélange est enflammé par un détonateur ou un dispositif d'allumage électrique, l'oxygène liquide se vaporise et se dilate instantanément (son volume augmente d'environ 860 fois), générant une onde de choc à haute pression qui écrase la masse rocheuse.
Scénarios applicables : concassage de roches dures, exploitation minière (particulièrement adapté aux mines à forte teneur en gaz, car l'oxygène liquide lui-même est ininflammable et présente une sécurité plus élevée).
2. Processus d'exploitation
1. Conception de forage : diamètre du trou : 40 à 60 mm, profondeur du trou : 80 à 90 % de l'épaisseur de la roche.
Espacement des trous et espacement des rangées : ajusté en fonction de la dureté de la roche, généralement l'espacement des trous est de 0,8 à 1,2 m, l'espacement des rangées est de 0,6 à 1,0 m.
2. Préparation du sac explosif : placez les combustibles (tels que la poudre de carbone) dans des sacs en tissu antistatique, trempez-les dans de l'oxygène liquide selon le rapport massique de l'oxygène liquide aux combustibles 1:2–1:3, et le remplissage doit être terminé dans les 5 à 10 minutes* (l'oxygène liquide est facile à volatiliser et à provoquer une défaillance).
3. Chargement et détonation de l'explosif : une fois le sac explosif inséré dans le trou de forage, il est scellé à l'embouchure du trou avec de la boue jaune, et le temps de retard après l'allumage du détonateur est contrôlé à 20-30 ms.
4. Indicateurs techniques
Bilan d'oxygène : il est nécessaire de s'assurer que les combustibles et l'oxygène liquide réagissent pleinement pour éviter l'accumulation d'oxygène résiduel (la valeur du bilan d'oxygène doit être proche de 0).Vitesse de détonation : environ 200 à 300 m/s, inférieure à celle des explosifs (comme la vitesse de détonation du TNT de 6 900 m/s), et l'énergie doit être compensée par des trous densément répartis.Seuil de sécurité : la concentration en oxygène dans la zone de travail doit être inférieure à 23 % (l'atmosphère normale est de 21 %) pour éviter les incendies causés par un environnement riche en oxygène.
5. Risques pour la sécurité
Fuite volatile : Une fuite d'oxygène liquide peut entraîner un dépassement de la concentration locale en oxygène par rapport à la norme. Un moniteur de concentration en oxygène en temps réel doit alors être configuré. Sensibilité statique : Tous les outils doivent être traités avec un traitement antistatique et les opérateurs doivent porter des vêtements antistatiques. 2. Technologie d'agent d'expansion (agent de broyage statique)
1. Principe et cas d'application : L'expanseur est principalement composé d'oxyde de calcium (CaO), qui réagit avec l'eau pour former de l'hydroxyde de calcium et dégage de la chaleur (formule de réaction : CaO + H₂O → Ca(OH)₂ + 65 kJ/mol), se dilate de 3 à 4 fois, génère une pression d'expansion de 30 à 50 MPa et fissure lentement la masse rocheuse. Cas d'application : démolition de bâtiments urbains, projets de protection de vestiges culturels et concassage statique de structures en béton. 2. Mode opératoire
1. Paramètres de perçage : diamètre du trou : 38–42 mm, la profondeur du trou est de 80 % de l'épaisseur du composant.
Espacement des trous : 8 à 10 fois le diamètre du trou (par exemple, diamètre du trou de 40 mm, espacement des trous de 320 à 400 mm).
2. Préparation de la suspension : rapport eau-ciment 0,28–0,33 (par exemple, le brise-roche de type HSCA-Ⅲ nécessite 30–33 % d'eau), remuer jusqu'à obtenir une pâte uniforme.
3. Remplissage du trou et réaction : la boue est versée à 90 % de la profondeur du trou et l’ouverture est obturée avec un chiffon humide pour empêcher l’évaporation de l’eau. Temps de réaction : 2 à 4 heures en été, 6 à 8 heures en hiver (le temps de réaction est prolongé de 50 % par baisse de température de 10 °C).
3. Indicateurs techniques
Pression d'expansion : 30 à 50 MPa (correspondant à la résistance à la compression du ciment de 30 à 50 MPa). Élévation de la température de réaction : la température de la boue peut atteindre 80 à 100 °C, ce qui doit être surveillé pour éviter les brûlures. Protection de l'environnement : le pH est compris entre 12 et 13, et les boues résiduaires doivent être évacuées après neutralisation.
4. Optimisation de l'efficacité
Assistance au pré-trou de fissure : percez des trous de guidage entre les trous adjacents pour guider la direction de l'expansion des fissures. Contrôle de la température : utilisez de l'eau chaude à 40 ℃ pour mélanger la boue en hiver afin de raccourcir le temps de réaction.
III. Technologie de dynamitage de roche au CO₂
1. Principe et scénarios applicables : Le CO₂ liquide est stocké dans un tube en acier haute pression (tube de fracture) et sa gazéification est déclenchée par chauffage électrique (le volume liquide→gaz se dilate 600 fois). Lorsque la pression atteint 300–400 MPa, le disque de rupture à pression constante est percé et le gaz haute pression est libéré par la tête de libération d'énergie pour impacter la masse rocheuse.
Scénarios applicables : prévention des explosions dans les mines de charbon souterraines, dynamitage de surfaces lisses de tunnels et concassage précis de masses rocheuses dangereuses.
2. Processus d'exploitation
1. Assemblage de tuyau de fracturation : Remplissez le CO₂ liquide à 80 % du volume du tuyau (pour éviter une explosion par surpression) et la pression de remplissage est de 7 à 10 MPa.
2. Forage et aménagement : diamètre du trou 90–110 mm, profondeur du trou 2–5 m, écart entre le diamètre extérieur du tube de fracturation et le diamètre du trou ≤ 5 mm (fixé avec des tampons en caoutchouc).
3. Contrôle de la détonation : démarrez le réchauffeur, le CO₂ se gazéifie et se met sous pression jusqu'à la pression de rupture définie (par exemple 300 MPa) en 18 à 25 secondes.
4. Indicateurs techniques
Rendement énergétique : Un seul tube de CO₂ (1,5 kg) libère environ 1,5 à 2 MJ d'énergie, soit l'équivalent de 0,3 à 0,4 kg de TNT. Pression de pointe : La libération d'énergie peut atteindre 200 à 300 MPa instantanément et la durée est de 2 à 5 ms. Redondance de sécurité : L'erreur du disque de rupture à pression constante est de ± 5 %, et un échantillonnage et des tests sont nécessaires pour chaque lot.
5. Spécifications de sécurité
Conception anti-retour de flamme : le tuyau de fracturation doit réussir le test d'impact GB/T 29910-2013.Distance de sécurité : l'opérateur doit se trouver à plus de 15 m du tuyau de fracturation pour éviter les éclaboussures et les blessures.
IV. Points clés de l'application de l'ingénierie
1. Surveillance environnementale : l'explosion d'oxygène liquide nécessite une surveillance en temps réel de la concentration en oxygène, et l'explosion de CO₂ nécessite la détection de la concentration de CO₂ dans la zone d'opération (seuil ≤ 5 000 ppm).
2. Conception personnalisée : pour la masse rocheuse stratifiée, l'espacement des trous doit être réduit de 20 à 30 % ; les structures en béton doivent éviter les barres d'acier lors du perçage des trous.
3. Plan d'urgence : démarrer le système de remplacement d'azote en cas de fuite d'oxygène liquide et activer la soupape de décharge de pression hydraulique lorsque le tuyau de fracturation de CO₂ est bloqué.
