二氧化碳水下膨胀破岩试验研究首次在广西取得成功

  • 2021年1月12日
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2021年1月9~11日,广西新港湾集团有限公司与力凯工程装备(深圳)有限公司联合在广西贵港市某水域进行了国内首次二氧化碳水下膨胀破岩试验研究并取得圆满成功。本次试验研究是根据中国爆破行业中长期科学技术发展规划(2016-2025)的有关要求进行的。本次试验研究得到中国爆破行业协会汪旭光院士及有关专家的大力支持和技术指导。

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纵观全球,在航道疏浚、水下清礁工程作业中,除了部分使用“落锤法”、“机械劈裂”等方式外,绝大部分是以传统炸药爆破为主。机械水下破岩存在作业效率低,易受时空条件限制,施工成本高昂等突出问题。炸药水下爆破产生的冲击波的传播及气泡的脉动(振荡)效应都会对水中生物造成一定的损伤,如爆破产生的冲击波会撕裂或破碎鱼体内的空腔(如鱼鳔、胆囊)造成内脏破损,或可能使鱼类麻痹从而丧失游动能力,甚至死亡。另外,炸药在水中爆炸化学反应过程中会产生有毒的氮氧化合物、一氧化碳、硫化氢等,对水生态环境、水生物造成不良影响。

为了解决在对水生态保护要求高的水域快速清除礁石,降低炸药爆破对水生物、水生态环境的影响,力凯工程装备(深圳)有限公司与广西新港湾集团有限公司一起经过多年研究,成功开发出一款新型二氧化碳水下膨胀致裂器和水下膨胀新技术及水下作业新工艺,解决了这个领域的一项世界难题。

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微信图片_20210112211002据了解,二氧化碳气体膨胀破岩是利用二氧化碳气体在一定的条件下可由液态相变为气态,通过高压泵将液态的二氧化碳压缩至致裂管内,当微电流通过电点火头时,引起发热药剂产生高温,瞬间将液态的二氧化碳气化,急剧膨胀产生300MPa以上的膨胀力,瞬间作用在炮孔壁上使岩石破裂和移动。

为了定量验证和评估二氧化碳气体膨胀破岩对水下生物及水环境的影响,此次试验研究中特地邀请了国家水利水电科学研究院和长江水利水电科学研究院两家有相关检测资质的第三方检测机构对气体膨胀危害效应进行全面检测和评估。为了与炸药水下爆破产生的危害效应进行对比,本次试验还安排了同样条件和当量的炸药水下爆破对比试验,同时检测炸药水下爆破产生的危害效应相关参数。通过检测爆破前后水质变化、水中应力波强度及其对受试水生物的影响来评估二氧化碳水下膨胀破岩的危害效应。

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根据检测的数据分析表明:二氧化碳水下膨胀破岩产生的应力波强度仅是炸药爆破的十分之一,二氧化碳水下膨胀破岩产生的地震波强度仅是炸药爆破的三十分之一, 二氧化碳水下膨胀破岩对邻近水质无影响,二氧化碳水下膨胀破岩对邻近(10m范围内)的水生物(鱼类)无影响。

专家表示,二氧化碳膨胀破岩不仅工作效率高、成本低,还具有诸多优点:一是膨胀过程中不产生冲击波、地震波,扬尘少,飞石少且近,对周围环境影响小;二是特别适合在煤矿释放瓦斯及城市复杂环境下破岩使用;三是二氧化碳气体易采购,部分致裂装置可重复使用;四是第三代致裂管的使用可以满足公安部门提出的“不飞管、不搬运操作充气管、可现场人工拆解方便治安检查、不会成为不法分子威胁公共安全的工具”的管理要求。

业内人士认为,二氧化碳膨胀破岩技术是破岩除礁的利器,非常适合当前水下清礁作业,不仅可大面积施工作业且没有冲击波、地震波,也不会产生一氧化硫、二氧化氮等有害化学物质,非常环保。可以说,这次二氧化碳水下膨胀破岩技术的成功应用,将填补国内外水下清礁领域的一项空白。