Comprender el principio del sistema de voladura de roca con CO2
Nueva tecnología: Sistema de demolición de rocas con O2
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Antecedentes tecnológicos: Como todos sabemos, las explosiones de rocas son una de las principales causas de accidentes graves. En otros campos, las explosiones suelen causar grandes daños a edificios y personal circundantes. Por ejemplo, pueden provocar el derrumbe de edificios, daños en líneas eléctricas e incluso la pérdida de vidas. Esto se debe a las características de los explosivos. El proceso de explosión se completa en un instante. La reacción química instantánea produce una fuerte fuerza de impacto (1000-5000 MPa o más). Esta fuerza de impacto puede incluso generar fuertes vibraciones a varios kilómetros de distancia, alcanzando la intensidad de terremotos superiores a nivel tres.
Un sistema de fracturación que utiliza energía del aire, oxígeno líquido o dióxido de carbono como medio de fracturación. Desde un punto de vista físico, el oxígeno líquido o el dióxido de carbono es un gas residual industrial ya existente y almacenado. Su liberación aleatoria causa contaminación ambiental, por lo que se requieren equipos de almacenamiento específicos y un almacenamiento en sitio. Si bien el dióxido de carbono no es inflamable, si se produce una fuga, solo se puede desinflar. Dado que el gas desinflado absorbe mucho calor, puede causar congelación localizada del área circundante y no puede fracturar rocas. Si el gas se desinfla y se expulsa en un espacio cerrado, el dióxido de carbono en el lugar de trabajo puede superar el estándar e incluso causar asfixia al personal. Elementos técnicos de implementación: El propósito de la presente invención es proporcionar un sistema de fracturación de rocas expandible por aire y su método de uso, que ofrece alta seguridad, bajo costo y excelente efecto de fracturación. Para lograr el propósito anterior, la presente invención proporciona un sistema de fracturación de roca expansible por aire y su método de uso, que incluye un tubo de expansión, un compresor de aire, un detonador y una fuente de alimentación de fracturación, el tubo de expansión incluye un tubo de almacenamiento de presión y un componente de calentamiento, el tubo de expansión sella el componente de calentamiento en el interior, el compresor de aire se puede conectar al tubo de almacenamiento de presión a través de una tubería y el componente de calentamiento se puede detonar.
El principio de fracturación de roca por expansión de gas y el principio de fracturación de roca por cambio de fase líquido-gas con explosión de dióxido de carbono aprovechan las características del cambio de fase del dióxido de carbono y el principio de expansión instantánea del dióxido de carbono líquido al absorber calor. El dióxido de carbono gaseoso se puede convertir en líquido a una presión alta. El dióxido de carbono líquido se inyecta en la tubería de acero de almacenamiento de dióxido de carbono líquido (también llamada tubería principal de fracturación) mediante un equipo de llenado de alta presión y baja temperatura. Se instalan láminas de liberación de energía, dispositivos de calentamiento y anillos de sellado para aliviar la presión. La presión del dióxido de carbono líquido en la tubería se mantiene entre 5 y 9 MPa. Cuando una microcorriente pasa por el cabezal de ignición eléctrica, el agente calefactor genera alta temperatura, gasificando instantáneamente el dióxido de carbono líquido y expandiéndolo rápidamente para producir una onda de choque de alta presión que abre el dispositivo de liberación de energía, generando una presión de expansión superior a 300 MPa y liberando instantáneamente gas a alta presión que provoca la fractura y el aflojamiento de la roca. Debido a su baja temperatura de funcionamiento, no se mezcla con el líquido ni el gas del entorno, no produce gases nocivos, no genera arcos ni chispas eléctricas, y no se ve afectado por altas temperaturas, calor, humedad ni frío. Posee un efecto diluyente sobre el gas durante la fracturación subterránea, sin generar impactos ni polvo. El dióxido de carbono es un gas inerte, no inflamable ni explosivo. El proceso de fracturación es un proceso de expansión de gas, que implica trabajo físico en lugar de una reacción química. Conecte el tubo de fracturación y el detonador mediante el cable de alimentación, inserte el tubo de fracturación en el orificio de perforación y fíjelo, active el detonador, active el dispositivo de calentamiento para generar una gran cantidad de calor y haga que el dióxido de carbono líquido en el tubo se gasifique instantáneamente (la temperatura crítica del dióxido de carbono líquido y gaseoso varía: 31,06 ℃, la presión crítica: 7,383 MPa; cuando la temperatura supera los 31 °C, el dióxido de carbono líquido se gasifica rápidamente) y expanda su volumen 600 veces. Cuando la presión del gas en el tubo supera la resistencia máxima de la lámina de liberación de energía (ajustable), el gas la atraviesa y se libera por el orificio de liberación, generando instantáneamente una fuerte fuerza de impacto de la masa de aire. Esta fuerza arrastra el material a lo largo de las grietas naturales del cuerpo objetivo y lo separa del cuerpo principal, logrando así el preagrietamiento y el aflojamiento. Después de cada uso, el tubo de fracturación puede cargarse con un nuevo dispositivo de calentamiento (agente generador de calor), una lámina de liberación de energía y llenarse con dióxido de carbono líquido para su reutilización. Bajo la acción del gas explosivo, las grietas en la zona cercana a la explosión se expanden bajo la presión del gas.Mientras que la expansión de la grieta en la zona media de la explosión se produce bajo la acción combinada del campo de presión de expansión de gas y la tensión original de la roca. Con base en la teoría de fractura por daño mesoscópico de la roca, se cree que el proceso de expansión de la grieta es el desplazamiento de la zona dañada por el daño gradual desde la punta de la grieta hasta las rocas circundantes, logrando así el objetivo de la fracturación de la roca.
