Thăm dò, phân tích công nghệ thi công hệ thống phá đá carbon dioxide
Liên kết sản phẩm liên quan:
Tóm tắt: Việc xây dựng tàu điện ngầm của Trung Quốc hiện đang trong giai đoạn phát triển nhanh chóng, hầu hết được xây dựng tại các khu vực thịnh vượng của thành phố. Việc kiểm soát ô nhiễm do việc đào và xây dựng ga tàu điện ngầm tương đối nghiêm ngặt. Nếu địa hình dày hơn, cứng hơn và thành tạo đá phức tạp hơn thì việc đào và thi công đá gặp nhiều khó khăn. Làm thế nào để đẩy nhanh tiến độ đào và thi công đá cứng với tiền đề đảm bảo an toàn cho hố móng, các công trình xung quanh, người đi bộ và phương tiện giao thông? Yêu cầu về thời gian xây dựng là một vấn đề lớn mà việc đào hố móng tàu điện ngầm phải đối mặt. Công nghệ khai quật đá nứt CO2 (hệ thống phá đá CO2) được áp dụng để khoan và mở rộng khối đá với mặt mở để làm cho khối đá vỡ ra và trượt để tạo thành bề mặt ranh giới của không gian trống, sau đó tiếp tục dọc theo mặt mở sau khi đá nứt. Khoan diện tích lớn theo hướng thi công nứt khí CO2 có thể hoàn thành hiệu quả và nhanh chóng việc đào hố móng sâu của trạm.
1 Tổng quan dự án
Ga tàu điện ngầm ở Quảng Châu là ga ngầm cao 4 tầng, có tổng chiều dài 445,21m, chiều rộng đoạn tiêu chuẩn 23,8m, độ sâu hố móng khoảng 30m. Bề mặt đá nơi đặt trạm bị vùi lấp nông, chủ yếu gồm các loại đá bậc bốn như cuội kết phong hóa nhẹ, bột kết sét phong hóa nhẹ, cát kết cát phong hóa nhẹ, đá bùn phong hóa nhẹ và cuội kết hỗn hợp phong hóa nhẹ, cường độ đá cao và hơi phong hóa. phong hóa Độ sâu khai quật của đá là 6-20m, mặt đá phong hóa nhẹ trở nên dày hơn về phía bắc. Theo tình hình thực tế, khối đá còn lại ở đầu phía Bắc nhà ga có khối lượng khoảng 80.000 m3, chiều dài khoảng 240m.
2 Nguyên lý nứt đá bằng khí CO2（hệ thống phá đá）
Nguyên lý của quá trình nứt đá bằng khí CO2 (hệ thống phá đá) là sử dụng carbon dioxide lỏng để khí hóa và giãn nở nhanh chóng và nhanh chóng trong điều kiện gia nhiệt đột ngột để tạo ra lực tác động mạnh. Thông qua việc kiểm soát thích hợp, hiệu ứng nứt đá được tạo ra.
Đầu tiên, sử dụng máy chiết rót để đổ carbon dioxide lỏng vào bánh quy (đồng thời lắp thiết bị làm nóng, tấm sắt phía dưới, v.v.) và lắp bánh quy vào lỗ để bịt kín lỗ; sau đó sử dụng máy kích thích để kích hoạt Thiết bị gia nhiệt trong bánh quy làm cho carbon dioxide lỏng nở ra nhanh chóng hơn 1.000 đến 2.000 lần trong điều kiện gia nhiệt nhanh, ngay lập tức tạo ra áp suất va đập mạnh (300 đến 400 MPa). Phá vỡ tấm sắt ở dưới cùng của con dấu, rồi nhanh chóng lao ra ngoài theo lỗ thông hơi đã định. Do lỗ đóng nên khí không thể rò rỉ tự do, điều này sẽ tác động đến các tảng đá xung quanh và tạo ra hiệu ứng phá hủy, dẫn đến hiệu ứng nứt đá (phá đá).
3 Ưu điểm của phương pháp nứt đá bằng khí carbon dioxide (hệ thống phá đá)
Ưu điểm chính:
①Nó có các tính năng an toàn cần thiết. Nó rất an toàn về mặt lưu trữ, vận chuyển, vận chuyển, sử dụng và tái chế. Động cơ chính được tách ra khỏi thiết bị cracker, thời gian từ khi nạp khí đến khi kết thúc quá trình nứt đá tương đối ngắn. Quá trình truyền carbon dioxide lỏng chỉ mất 1 đến 3 phút và việc kích thích đến cuối chỉ mất 4 ms. Không có súng câm trong quá trình thực hiện và không cần kiểm tra súng. Khoảng cách cảnh báo an toàn ngắn và không có nguy cơ an toàn tiềm ẩn;
②Nó có thể là vết nứt định hướng và có thể được kiểm soát với độ trễ, đặc biệt là trong các môi trường đặc biệt, chẳng hạn như khu dân cư, đường hầm, tàu điện ngầm, dưới lòng đất, v.v., trong quá trình thực hiện, không có rung động phá hoại và sóng ngắn, đồng thời có thể ảnh hưởng đến khu vực xung quanh. Không có tác động phá hủy môi trường;
③Không cần pháo hoa, quản lý đơn giản, dễ học, ít người vận hành, không cần nhân viên chuyên nghiệp; ④Nguồn nguyên liệu phong phú, có sẵn tại chỗ, nhà máy hóa chất, trạm nạp khí có carbon dioxide lỏng;
⑤Nâng cao hiệu quả, giảm chi phí. Giảm bớt các thủ tục phê duyệt phức tạp và hạn chế quản lý. Trước khi bơm carbon dioxide, chúng là những sản phẩm không nổ;
⑥Bảo vệ môi trường: Thông gió theo hướng không gây thiệt hại cho môi trường xung quanh và không tạo ra các khí độc hại như carbon monoxide và oxit nitơ;
⑦Tiện lợi: Thay thế các loại giải phóng năng lượng không đổi khác nhau thông qua các lượng nạp khác nhau Tấm và bộ kích hoạt hệ thống sưởi có thể kiểm soát áp suất làm việc của hệ thống giãn nở, để thích ứng với các môi trường làm việc khác nhau;
⑧Kinh tế: toàn bộ hệ thống có thể được sử dụng nhiều lần và chi phí sử dụng thấp;
⑨An toàn: Quá trình lắp ráp, đổ đầy và vận chuyển an toàn và đáng tin cậy, so với nổ mìn Có thể loại bỏ tai nạn sập súng câm;
⑩Nhanh: các thao tác lắp ráp và làm đầy rất đơn giản và thời gian chuẩn bị kích thích ngắn, có thể cải thiện đáng kể hiệu quả công việc và sản xuất hàng loạt.
4 Tình huống thử nghiệm nứt khí carbon dioxide
4.1 Mục đích thử nghiệm
Do xung quanh hố móng có mật độ nhà cao nên áp lực kiến nghị xung quanh cao, không thể sử dụng các kỹ thuật thi công có độ rung lớn như nổ mìn. Hy vọng rằng kết quả thử nghiệm phương pháp crackinh khí carbon dioxide có thể được sử dụng để phân tích xem vấn đề đào đá cứng có thể được giải quyết hay không. Thông qua các thí nghiệm, các thông số liên quan như bề mặt bề mặt, khoảng cách lỗ khoan, độ sâu lỗ và góc nghiêng được xác định, cung cấp dữ liệu hỗ trợ cho việc phân tích và nâng cao hiệu quả nứt khí carbon dioxide. Tác động của phương pháp nứt đá đến độ rung, tiếng ồn xung quanh, đá bay… được kiểm nghiệm thông qua thực nghiệm.
4.2 Vị trí thí nghiệm và điều kiện địa chất
Trong thử nghiệm này, khối đá ở phía tây của trục thứ 43, có bề mặt mở và khối đá đại diện, được chọn cách mặt phẳng của hố móng khoảng 13m và phạm vi thử nghiệm là 1,5m×4m. Loại đá của khu vực thí nghiệm là đá cuội kết phong hóa nhẹ <9-1>, hàm lượng sỏi khoảng 75% -85% và được làm tròn thành lăng trụ phụ. Kích thước chủ yếu từ 1,50 đến 7,50 cm theo chiều dọc và kích thước hạt tối đa lớn hơn 10,0 cm. , Các viên sỏi phân bố không đều.
4.4 Tóm tắt thử nghiệm
(1) Kết quả thử nghiệm cho thấy khả năng nứt đá về cơ bản đáp ứng yêu cầu xây dựng của hệ tầng đá hơi phong hóa, quy trình đơn giản và khả năng vận hành mạnh mẽ. Thử nghiệm này cho thấy khoảng cách giữa các lỗ là 0,8×0,8m và độ sâu của lỗ là 3,0m. Hiệu ứng nứt đá là lý tưởng và nó có thể được sử dụng làm thông số xây dựng đá nứt bằng khí carbon dioxide để xây dựng công trình đào đá. Lỗ khoan 18m3 lần này có thể đạt tới 40m3 đá nứt. Sau khi đá bị nứt, việc nổ tung những tảng đá lớn có thể nhanh chóng bị phá vỡ.
(2) Qua thực nghiệm, người ta thấy rằng phương pháp nứt đá ít ảnh hưởng đến độ rung, tiếng ồn và đá bay xung quanh hố móng, độ an toàn tổng thể của vết nứt bằng carbon dioxide tốt hơn so với nổ mìn thông thường.
(3) Tóm lại, việc sử dụng công nghệ xây dựng vết nứt khí carbon dioxide, quy trình đơn giản, hiệu quả phá vỡ sự hình thành đá bị phong hóa nhẹ là lý tưởng và tác động đến môi trường xung quanh là nhỏ. Nó không chỉ có thể đáp ứng thời gian thi công và các yêu cầu an toàn khi đào đá của dự án này mà còn đóng vai trò tích cực trong việc thúc đẩy phạm vi bảo vệ đất đô thị và việc đào đá bị nghiêm cấm nổ mìn xây dựng.
5 Phương pháp thực hiện Cracking khí carbon dioxide
5.1 Biện pháp thi công phòng điều hành mặt đất
(1) Chuẩn bị trước khi đổ bánh quy carbon dioxide.
(2) Lắp ráp:
① Đặt ống chứa chất lỏng của thiết bị bẻ gãy lên giá trưng bày, luồn dây sắt vào ống chính và làm cho đầu có móc nhô ra khỏi đầu ống chính có chữ. Sau đó móc dây của thiết bị sưởi bằng dây sắt và kéo dây để dây nhô ra khỏi đầu kia của ống đựng chất lỏng;
②Việc cắt áp suất không đổi được lắp đặt trên miếng đệm và nối với dây của thiết bị sưởi. Sau đó rút thiết bị gia nhiệt ra để làm cho các lát giảm áp suất không đổi hoàn toàn đi vào ống chứa chất lỏng;
③ Siết chặt ống nhả trước, sau đó siết chặt van nạp, tất cả đều vặn cho đến khi không thể vặn được tay;
④Đặt thiết bị ngắt có vít vào máy tháo. Trên hàm, lắp một đầu của van nạp vào đầu tháo và lắp. Sau đó vặn nút dừng khẩn cấp theo chiều kim đồng hồ và nhấn nút khởi động để khởi động máy tháo lắp;
⑤Nhấn và giữ nút kẹp và thả ra sau khi áp suất tăng lên hơn 10MPa. Sau đó nhấn và giữ nút siết khi áp suất tăng lên 10MPa, nhả nút siết;
⑥Nhấn và giữ nút nhả, sau đó xoay bánh quy;
⑦Lặp lại bước
⑧Đo điện trở, điện trở bình thường thường là 2Ω.
(3) Lạm phát:
①Đặt thiết bị ngắt trên bàn rót để căn chỉnh các lỗ rót, siết chặt thanh kẹp và sử dụng phím Allen để mở van rót;
②Nhấn nút đặt lại trên máy chiết rót để bật đèn báo cân Xóa;
③Khử khí: Trước khi làm việc lần đầu hàng ngày, cần xả hơi để làm trống toàn bộ đường ống. Đầu tiên mở van bi đầu vào và van bi đầu ra trên trạm nạp. Sau đó nhấn nút giảm phát cho đến khi van bi xả ra khí trắng liên tục thì đóng van bi xả lại;
④Rửa đường ống: Sau khi nhấn nút giảm phát, đóng van bi đầu vào rồi mở van bi đầu ra để giải phóng carbon dioxide trong bánh quy. Đóng van bi đầu ra sau một phần lớn;
⑤Làm đầy: Sau khi đóng van bi đầu ra, hãy mở van nạp bánh quy, carbon dioxide lỏng sẽ làm nguội bánh quy đến khoảng -10°C, và bánh quy có thể được sạc mà không cần áp suất cao sau khi làm mát. Lắp đặt carbon dioxide lỏng và máy sẽ tự động dừng khi áp suất đạt 8MPa sau khi bánh quy đầy. Sau khi dừng máy, dùng phím Allen để đóng van nạp của bánh quy, sau đó đóng van bi đầu vào, sau đó mở van bi đầu ra để xả khí thừa;
⑥Kiểm tra độ kín: đặt riêng van rót và ống nhả của bánh quy vào nước, đảm bảo không có nhiều bong bóng thoát ra.
5.2 Biện pháp thi công tại chỗ
(1) Vận chuyển thiết bị:
① Bánh quy dài 2m, đường kính ngoài 110mm. Khi bánh quy được đổ đầy khí, khi áp suất trong ống đạt 8MPa thì quá trình đổ đầy đã hoàn tất. Lúc này khối lượng CO2 lỏng trong bánh quy là khoảng 6,8kg. Khả năng nứt của đá gió là 14-30m3.
② Sau khi bánh quy được đổ đầy carbon dioxide lỏng trên mặt đất, nó được cẩu thẳng đứng lên vị trí của tảng đá giả nứt bằng cần cẩu hoặc cần cẩu tháp.
(2) Khoan: Chọn loại giàn khoan: Đối với đá cứng chọn loại giàn khoan down-the-hole để khoan. Độ dốc của bề mặt trống phải trên 1:0,35. Nhìn chung, trên bề mặt đá có hai hàng lỗ được bố trí theo hình hoa mận. Đường kính lỗ là 13 cm. , Khoảng cách các lỗ khoan là 0,8-1,2m theo hướng dọc và ngang, độ sâu khoan từ 3 đến 4m, được khoan vào khối đá ở góc 90°.
(3) Lắp đặt bánh quy: Sau khi khoan xong, sử dụng khí quản để thổi bùn và đá nhỏ trong lỗ, dọn sạch các mảnh vụn trong lỗ, sau đó lấp lại bằng sỏi thích hợp. Nối cracker chứa đầy khí và ống nối dài 2m tạo thành một đường ống, đồng thời đặt cracker vào lỗ để đảm bảo ống nối rò rỉ ra khỏi bề mặt đá. Sau khi lắp đặt bánh quy, hãy lấp đầy khoảng trống giữa bánh quy và lỗ bằng guamite 3 ~ 5 mm và rung bằng thanh rung để nén chặt.
(4) Phát hiện điện trở của thiết bị đứt và bảo vệ cố định dây:
① Đặt thiết bị đứt vào lỗ và đổ guamite vào, sau khi rung và nén, dẫn dây ra khỏi thiết bị đứt;
② Kiểm tra xem dây đã được sử dụng chưa trước khi có các khuyết tật như đứt da, nứt hoặc đứt dây; ③Dùng đồng hồ vạn năng để đo điện trở của dây dẫn từ cracker, điện trở phải khoảng 4Ω, nếu điện trở quá lớn hoặc điện trở bằng 0 thì không đủ tiêu chuẩn;
④Dùng dây đôi nối từng bánh quy. Các đầu ống nối đều nối tiếp nhau, đầu dây thép cố định cố định chắc chắn, mỗi lỗ đều được phủ bạt nhựa đường để tránh sỏi bay ra ngoài ;
⑤Kết nối tất cả các máy cắt nối tiếp bằng dây theo công suất của máy kích thích, và cuối cùng kết nối với máy kích thích.
(5) Kích thích: Nối tất cả các thiết bị bẻ gãy nối tiếp bằng dây dẫn, nối chúng với máy kích thích, di chuyển máy kích thích đến vị trí an toàn và kích hoạt đá nứt sau khi toàn bộ nhân sự đã sơ tán khỏi khu vực nguy hiểm.
(6) Tái chế:
① Vận chuyển thiết bị ngắt đã thu hồi đến phòng mổ, đặt thiết bị ngắt lên hàm của máy tháo rời và lắp một đầu của van nạp vào đầu tháo và lắp ráp. Sau đó vặn nút dừng khẩn cấp theo chiều kim đồng hồ và nhấn nút khởi động để khởi động máy tháo lắp;
②Nhấn và giữ nút nhả, sau đó xoay bánh quy;
③Làm sạch cặn bên trong bánh quy để sử dụng tiếp theo.
6 Kết luận
Công nghệ xây dựng khai quật đá nứt bằng carbon dioxide là khoan và nứt đá trên khối đá với mặt mở để làm cho khối đá vỡ ra và trượt để tạo thành bề mặt ranh giới của không gian trống, và tiếp tục dọc theo các hướng thẳng đứng và ngang của khuôn mặt rộng mở sau tảng đá nứt. Các lỗ khoan diện tích lớn được sử dụng để xây dựng vết nứt khí carbon dioxide, có thể hoàn thành việc đào các hố móng sâu một cách hiệu quả và nhanh chóng. Đóng vai trò mẫu mực trong việc xây dựng đá nứt của các hố móng lộ thiên tương tự để đáp ứng tốt hơn nhu cầu phát triển công nghệ xây dựng đào đá hố móng đô thị trong tương lai, thúc đẩy việc xây dựng công nghệ xây dựng tàu điện ngầm hiệu quả và an toàn, đồng thời đáp ứng năng lượng -Yêu cầu xây dựng xanh tiết kiệm và giảm tiêu thụ.
