郭云龙 孟海利 孙崔源 康永全 薛里

中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所，北京100081

20世纪20年代英国Cardox国际系统有限公司开始对二氧化碳液—气相变膨胀产生的能量进行有效利用。80年代后期英美等发达国家进一步发展了二氧化碳膨胀爆破技术，并广泛应用于煤层瓦斯增透、矿山开采、震源激发、管道清堵等。90年代后期液态二氧化碳爆破筒传入中国，起初用于矿石开挖，至今已在路堑和隧道开挖、建筑拆除、震源勘探等领域广泛应用［1］。

二氧化碳膨胀爆破技术是依靠液态二氧化碳受热膨胀原理，不会产生新物质，环保、易控。在温度31.06℃、压强7.39 MPa环境下，二氧化碳处于超临界状态，密度与液态相近，扩散系数与气态相近［2］。经激发器加热后，储液管内的温度和压强均高于临界点，二氧化碳依旧处于超临界状态。正是利用二氧化碳该独特物理性质进行岩体爆破。

近年来，二氧化碳膨胀爆破技术在国内得到研究和应用，并取得了一些成果。陈忠顺［3］采用传统爆破荷载时程曲线描述二氧化碳膨胀产生压力的过程，利用FLAC软件对低渗煤层二氧化碳相变爆破裂隙-渗流演化规律进行了模拟分析。朱宽等［4］采用典型二氧化碳相变冲击等效荷载曲线描述气爆作用下岩体状态，通过LS⁃DYNA软件对二氧化碳膨胀爆破过程进行了模拟计算。孙可明等［5］利用压力传感器测得超临界CO2气爆压力时程曲线，得到表达该曲线的JWL（Jones⁃Wilkins⁃Lee）状态方程参数，并对不同初始应力条件下CO2膨胀爆破岩体裂隙发展规律进行了模拟研究。……