Использование оборудования для глубокозалегающих взрывных работ с применением углекислого газа в угольных шахтах приводит к растрескиванию горных пород во время добычи и выемки грунта. 2026-05 1 13540678433

Технические основы и потребности в разработке оборудования для взрывных работ с использованием диоксида углерода при пересечении глубоких разломов в угольных шахтах

По мере того, как добыча угля в Китае продолжает продвигаться в более глубокие и сложные геологические районы, подземные условия работы в угольных шахтах становятся все более сложными. Особенно при пересечении зон разломов, высоконапряженных горных пород и твердых пластов традиционные технологии взрывных работ сталкиваются с многочисленными проблемами. Традиционные методы взрывных работ в подземных условиях сопряжены со значительными рисками для безопасности, низкой точностью контроля и высоким риском выброса газа и горных ударов, что серьезно ограничивает эффективность прокладки туннелей и безопасность производства. На этом фоне технология взрывных работ с использованием диоксида углерода, как новый невзрывной метод гидроразрыва пласта, постепенно становится ключевым технологическим прорывом в горнодобывающем строительстве.

Принцип работы и основные преимущества оборудования для взрывных работ с использованием диоксида углерода

Оборудование для взрывных работ с использованием диоксида углерода основано на принципе фазового перехода при разрушении горных пород. Оно использует быстрое испарение жидкого диоксида углерода в герметичном контейнере для генерации газа высокого давления, тем самым обеспечивая направленное разрушение горных пород. Система в основном состоит из резервуара высокого давления, группы интеллектуальных регулирующих клапанов, детонационного устройства и соответствующего бурового инструмента.

При запуске оборудования оно активируется электрическим импульсом или тепловой энергией, в результате чего жидкий диоксид углерода мгновенно переходит в газообразное состояние, увеличиваясь в объеме примерно в 600 раз и создавая ударное давление до 50-100 МПа, которое воздействует на внутреннюю стенку предварительно пробуренной глубокой скважины, обеспечивая точное разрушение породы. По сравнению с традиционными взрывчатыми веществами, взрыв с использованием диоксида углерода не приводит к образованию открытого пламени, высоких температур или взрывоопасных продуктов, эффективно избегая риска воспламенения газа, при этом значительно снижая концентрацию пыли и существенно улучшая условия работы под землей. Кроме того, оборудование является многоразовым, имеет низкие затраты на техническое обслуживание и не требует удаления шлака после взрыва, что значительно повышает эффективность проходки туннелей.

Технические проблемы и меры противодействия при глубокозалегающих разломных сооружениях

Строительство глубокозалегающих разломных сооружений в угольных шахтах сталкивается с многочисленными проблемами, включая сложные геологические структуры, трещиноватые окружающие породы, концентрацию напряжений в зонах разломов и обилие грунтовых вод.

Традиционные методы взрывных работ в зонах разломов склонны вызывать нестабильность горных пород, обрушения и даже внезапные притоки воды, что серьезно влияет на ход проходки и безопасность персонала. Оборудование для взрывных работ с использованием углекислого газа, точно контролируя время и направление выброса энергии взрыва, позволяет осуществлять ?мягкое? разрушение породы, избегая чрезмерного воздействия на окружающие породы. В сочетании с передовыми системами позиционирования бурения и технологией 3D-геологического моделирования специалисты могут предварительно заложить несколько взрывных скважин перед зоной разлома, формируя упорядоченную сеть трещин и направляя их расширение вдоль заданного пути, достигая высокоэффективного режима проходки ?разрушением породы?. Кроме того, оборудование поддерживает дистанционное управление, позволяя рабочим находиться вдали от опасных зон, что еще больше повышает безопасность.

Практические примеры применения оборудования при прокладке тоннелей в шахтах

В проекте прокладки тоннеля в глубоком горном районе крупной угольной шахты в провинции Шаньси, расположенной в зоне разлома средней толщиной 8 метров и с твердыми породами твердостью до 120 МПа, традиционные взрывные работы приводили к продвижению менее 1,2 метра за цикл, а также к частым заклиниваниям бурения и обрушениям кровли. После внедрения системы взрывных работ с использованием углекислого газа, путем оптимизации расположения скважин и конфигурации параметров, удалось достичь стабильного продвижения на 3,5–4,2 метра за один взрыв, увеличив скорость прокладки тоннеля почти в три раза. В то же время, после взрывных работ значительно улучшилась целостность окружающих пород в выработке, а затраты на крепление снизились примерно на 40%.

Интегрированное применение интеллектуальной системы управления и платформы мониторинга данных

Современное оборудование для углекислотного взрыва постепенно интегрирует интеллектуальные системы управления, обеспечивая полное цифровое управление процессом от проектирования бурения и настройки параметров до выполнения взрыва. Благодаря встроенной сети датчиков система может собирать ключевые данные, такие как глубина скважины, давление, температура и расход газа, в режиме реального времени и загружать их на облачную платформу управления. Менеджеры могут отслеживать динамику процесса взрыва с помощью мобильных устройств или терминалов мониторинга, а также выполнять удаленную диагностику и настройку параметров.

Экологические показатели и ценность устойчивого развития отрасли

В соответствии с целью ?двойного выброса углерода?, строительство ?зеленых? шахт стало общепринятой практикой в ??отрасли.