紧邻村庄二氧化碳爆破技术在路基石方爆破中的研究

2021-09-10李宏伟

交通科技与管理 2021年21期

李宏伟

摘要：在路基石方爆破中，二氧化碳爆破技术的运用较为常见。而在进行紧邻村庄的路基石方爆破时，对村庄房屋会产生一定影响，为此，在一些研究中提出了相应的应对策略。本文将对此方面的研究进行综述。在对相关研究分析时，得知爆破过程中产生的飞石与震动是影响村庄房屋安全的主要因素，可用相关公式计算安全爆破范围。除此之外，爆破方案的合理选择能够预防飞石与震动产生的影响，主要为对炮孔的合理分布与合理堵塞，以及采取不同爆破方式用于不同的爆破区域。

关键词：紧邻村庄;二氧化碳;爆破技术;路基石方爆破

二氧化碳爆破技术具有多种优势，比如气体温度低不易引起周边瓦斯或者沼气爆炸、环境污染小、反复使用、破碎效率高等，成为了目前较为有效的爆破技术[1]。为促进物流快捷、人们出行便捷等，国家对多地区规划了新的路线，路基石方爆破是路线新修过程中的关键。而在规划的路线中，沿途往往紧邻较多的村庄，不合理的路基石方爆破会对紧邻村庄产生一定的负面影响[2]。因此，对二氧化碳爆破技术用于紧邻村庄的路基石方爆破中的研究进行分析具有重要意义，为相关路基石方爆破提供有价值的参考。

1 紧邻村庄常用的爆破方式

1.1 爆破法

深孔爆破通常是指孔径在50 mm以上，且深度在5 m以上一种爆破，用于矿山开挖以及水利工程开挖等之中。潜孔爆破通常是指孔径不足50 mm，深度小于5 m的一种爆破。光面爆破即在对爆破参数与施工方案进行准确制定后，进行的一种分段爆破方式，适用于对轮廓线有一定要求的爆破。预裂爆破是指在进行主要区域的爆破前进行贯穿裂缝的爆破，适用于对平整度有要求的开挖工程。

1.2 静态爆破法

静态爆破通常是指在爆破中利用水促使爆破剂产生膨胀而发挥爆破作用的一种技术，属于一种新的爆破技术，对周围环境的危害较小。但是对于需要较强爆破力的工程不适用，会导致工期延长、成本升高等情况。

1.3 气体膨胀爆破法

气体膨胀爆破通常是指的二氧化碳爆破技术，在该技术中所使用的二氧化碳最初为液体状态，将其加热到80℃后，其状态有液体转变为气体，在此过程中二氧化碳的体积会逐渐增大，利用其膨胀原理实现对岩石等的破碎。

在紧邻村庄的路基石方爆破中，需要考虑到爆破对村庄房屋、村民人身安全的影响，传统炸药爆破所产生的飞石较多、震动较大，安全风险大。静态爆破法的爆破力相对较小，影响工期。因此，气体膨胀爆破法是优选方式。

2 二氧化碳爆破技术原理

二氧化碳属于一种无色、无毒的气体，带有轻微的酸性位，并且该气体无法助燃。当二氧化碳在一定的条件下能够以液体状态存在，即温度为20℃，气压为5.6×106 Pa。液体状态与气体状态下的二氧化碳体积存在600倍的差距，因此，可形成极高的冲击力。化学药剂在混合前被储存在隔绝氧气的独立环境中，在使用时利用电流促使其发生反应产热，此过程中并不出现火焰[3]。当产生高温后，安全膜被击穿，此时的液态二氧化碳被瞬间气化，在急剧膨胀的瞬间产生高压冲击波，促使岩石体等爆破对象开裂。在二氧化碳爆破过程中，从起爆到爆破结束仅仅需要0.3～0.4秒的时长。二氧化碳爆破过程中，是由二氧化碳的物理能力转化完成，而非化学反应物质反应完成，并且二氧化碳属于惰性气体中的一种，并不会与环境、空气中的其他液体或者气体发生反应而产生有害气体等[4]。

3 爆破方案设计

首先确定钻孔的间距、不偶合系数与钻孔深度。钻孔的间距需要利用经验公式：a=（7～12）D，其中的D是指钻孔的孔径。比如孔径为100 mm，则钻孔的间距为（7～12）×100=700 mm～1 200 mm。不偶合系数利用经验公式Dd=

D/d，其中D为钻孔的孔径，而d是指爆破装置中爆破筒的直径，通常D/d在2～5。钻孔深度需要根据现场的实际情况以及施工图纸进行安排，通常在2 m～3 m。其次，确定二氧化碳爆破的飞石安全警戒距离，可以利用前苏联经验公式：RF=20KAn2W，其中的RF為飞石距离;KA是安全系数，通常取值在1～1.5，当处于山地地形时取值1.5～2;N是指爆破作用指数，n代表爆破指数;W代表最小抵抗线。最后，确定震动安全震动速度，需要考虑到建筑物的种类、新旧程度等。

4 爆破注意事项

4.1 合理布局炮孔

一方面是为了能够充分利用二氧化碳爆破仪产生的能量来破碎岩石，一方面减少多余的能量导致岩石块移动失控而引起大量飞石，同时也避免对能量的浪费。爆破过程中，能量过大主要是指在进行爆破时安装的二氧化碳量过大，所能够达到的爆破重量超过了实际需要的爆破重量[7]。因此，炮孔的合理布局很关键，在进行爆破前需要加强对炮孔的逐一复核，一旦发现孔距、排距以及最小抵抗线不符合要求的炮孔，应当及时进行补打眼或者调整二氧化碳充气量。

4.2 确保灌装充足

在进行二氧化碳充装前，比如对空压机、注液泵性能进行检查，确保装置正常。在基础宁灌装时，必须按照装置说明书进行，由技术人员完成试验，及时发现漏气现象，排查相关故障。在完成灌装后，将储液管插入水中检查，避免发生漏气。之后将其运送到施工现场，在进行爆破前对二氧化碳爆破装置进行再次检测。

4.3 空隙填塞

在进行爆破前，将二氧化碳爆破装置与爆破孔之间的空隙，使用棉砂进行填塞，能够确保爆破装置与爆破孔的密实接触，填塞物将气体压力传送给被爆破岩石，可有效减少爆破能力的损失，进而确保被爆破岩石受到最有效的破坏力。在此过程中，必须确保填塞到位，避免出现爆破装置卡在中间的情况。

4.4 防护措施

二氧化碳爆破技术虽然能够减少飞石，但也并不能完全避免，为进一步确保爆破过程中的飞石安全问题，应当进行覆盖防护。

4.5 爆破网连接

由于二氧化碳爆破的爆速相对炸药爆破较小，需要进行爆破网连接，通常将同一排爆孔进行串联，而不同排的爆孔之间采取串联，并且在爆破时间起爆，能够确保爆破的效果。

4.6 实时监测

在进行爆破时，加强对爆破震动情况的实时监控，根据监测到的数据，进行二氧化碳爆破技术的相关调整，比如调整爆破装置、调整爆破距离等，进而降低震动效应。

5 结语

在紧邻村庄的路基石方爆破中，对村庄房屋具有一定影响，比如飞石、震动。二氧化碳爆破技术具有较高的安全性，并且其爆破效果较好，对岩石的破碎效率理想。在采取二氧化碳爆破技术时，要综合多方面因素制定合理的爆破方案。