استكشاف وتحليل تكنولوجيا البناء لنظام هدم الصخور بثاني أكسيد الكربون
الخلاصة: يمر بناء مترو الأنفاق الصيني حاليًا بمرحلة من التطور السريع ، ومعظمها مبني في المناطق المزدهرة بالمدينة. إن مكافحة التلوث الناجم عن أعمال الحفر وإنشاء محطات مترو الأنفاق صارم نسبيًا. إذا كانت التضاريس أكثر سمكًا ، وأصعب ، وتشكيلات صخرية أكثر تعقيدًا ، فإن التنقيب عن الصخور والبناء يكون صعبًا. كيف يمكن تسريع حفر الصخور الصلبة والتقدم في أعمال البناء في ظل فرضية ضمان سلامة حفرة الأساس والمباني المحيطة والمشاة والمركبات؟ تعد متطلبات فترة البناء مشكلة كبيرة تواجهها أعمال حفر حفرة الأساس لمترو الأنفاق. تم اعتماد تقنية حفر الصخور بتكسير ثاني أكسيد الكربون （نظام هدم الصخور بثاني أكسيد الكربون） للحفر وتوسيع كتلة الصخور بالوجه المفتوح لجعل كتلة الصخور تتكسر وتنزلق لتشكيل السطح الحدودي للمساحة الحرة ، ثم الاستمرار على طول الوجه المفتوح بعد تكسير الصخور. يمكن للحفر لمساحة كبيرة في اتجاه إنشاء تكسير غاز ثاني أكسيد الكربون أن يكمل بكفاءة وسرعة حفر حفرة الأساس العميقة للمحطة.
1 نظرة عامة على المشروع
محطة مترو الأنفاق في قوانغتشو هي محطة مترو أنفاق من أربعة طوابق بطول إجمالي يبلغ 445.21 مترًا ، وعرض مقطع قياسي يبلغ 23.8 مترًا ، وعمق حفرة الأساس حوالي 30 مترًا. السطح الصخري الذي تقع فيه المحطة مدفون بشكل ضحل ، ويتكون بشكل أساسي من الصخور الرباعية مثل التكتل المتطاير قليلًا ، والحجر الطيني المتطاير قليلًا ، والحجر الطيني الرملي قليل التجوية ، والحجر الطيني قليل التجوية ، وتكتل الحصى المختلط قليل التجوية ، مع قوة صخرية عالية وقليلًا تم حفر الصخور في عمق يتراوح من 6 إلى 20 مترًا ، ويصبح الوجه الصخري المتطاير قليلاً أكثر سمكًا باتجاه الشمال. وبحسب الوضع الفعلي فإن الأعمال الحجرية المتبقية في الطرف الشمالي للمحطة تبلغ حوالي 80 ألف متر مكعب بطول 240 مترًا تقريبًا.
2 مبدأ تكسير الصخور بغاز ثاني أكسيد الكربون （نظام هدم الصخور）
مبدأ تكسير الصخور بغاز ثاني أكسيد الكربون - نظام هدم الصخور - هو استخدام ثاني أكسيد الكربون السائل للتغويز بسرعة وبسرعة والتوسع في حالة التسخين المفاجئ لإنتاج قوة تأثير قوية. من خلال التحكم المناسب ، يتم إنشاء تأثير تكسير الصخور.
أولاً ، استخدم آلة الملء لملء ثاني أكسيد الكربون السائل في جهاز التكسير (وقم أيضًا بتثبيت جهاز التسخين ، وصفيحة الحديد السفلية ، وما إلى ذلك) ، وقم بتثبيت التكسير في الفتحة لإغلاق الفتحة بإحكام ؛ ثم استخدم المثير لتنشيط جهاز التسخين في جهاز التكسير يجعل ثاني أكسيد الكربون السائل يتمدد بسرعة أكثر من 1000 إلى 2000 مرة في حالة التسخين السريع ، مما يولد على الفور ضغط تأثير قوي (300 إلى 400 ميجا باسكال). اخترق الصفيحة الحديدية في الجزء السفلي من الختم ، ثم اسرع للخارج بسرعة على طول فتحة التهوية المحددة. بسبب الفتحة المغلقة ، لا يمكن للغاز أن يتسرب بحرية ، مما سيؤثر على الصخور المحيطة وينتج عنه تأثيرات مدمرة ، مما يؤدي إلى تكسير الصخور ، وتأثير هدم الصخور.
3 مزايا غاز ثاني أكسيد الكربون تكسير الصخور （نظام هدم الصخور）
المزايا الرئيسية:
①لديه ميزات أمان أساسية. إنه آمن للغاية من حيث التخزين والنقل والحمل والاستخدام وإعادة التدوير. يتم فصل المحرك الرئيسي عن معدات التكسير ، والوقت من ملء الغاز إلى نهاية تكسير الصخور قصير نسبيًا. يستغرق نضح ثاني أكسيد الكربون السائل من 1 إلى 3 دقائق فقط ، ويستغرق الإثارة حتى النهاية 4 مللي ثانية فقط. لا يوجد سلاح غبي أثناء عملية التنفيذ ، ولا يلزم فحص السلاح. مسافة تحذير السلامة قصيرة ، ولا يوجد خطر خفي على السلامة ؛
② يمكن أن يكون تكسيرًا اتجاهيًا ويمكن التحكم فيه مع تأخير ، خاصة في البيئات الخاصة ، مثل المناطق السكنية والأنفاق ومترو الأنفاق وتحت الأرض وما إلى ذلك ، أثناء عملية التنفيذ ، لا يوجد اهتزازات مدمرة وموجة قصيرة ، ويمكن أن تؤثر على المنطقة المحيطة. لا تأثير مدمر على البيئة ؛
③ لا حاجة للألعاب النارية ، الإدارة البسيطة ، سهلة التعلم ، عدد أقل من المشغلين ، لا حاجة للموظفين المحترفين ؛ ④ المواد غنية بالمصادر ، ومتاحة في الموقع ، والمصانع الكيماوية ، ومحطات تعبئة الغاز تحتوي على ثاني أكسيد الكربون السائل ؛
⑤ تحسين الكفاءة وخفض التكلفة. تقليل إجراءات الموافقة المعقدة وقيود الإدارة. قبل حقن ثاني أكسيد الكربون ، فهي منتجات غير قابلة للانفجار ؛
⑥ حماية البيئة: التهوية الموجهة لا تسبب ضررًا للبيئة المحيطة ، ولا تنتج غازات ضارة مثل أول أكسيد الكربون وأكاسيد النيتروجين ؛
⑦ الراحة: استبدال أنواع مختلفة من إطلاق الطاقة المستمر من خلال كميات تعبئة مختلفة يمكن للورقة ومنشط التسخين التحكم في ضغط العمل لنظام التمدد ، وذلك للتكيف مع بيئات العمل المختلفة ؛
⑧ الاقتصاد: يمكن استخدام النظام بأكمله بشكل متكرر ، وتكلفة الاستخدام منخفضة ؛
⑨ السلامة: عملية التجميع والملء والنقل آمنة وموثوقة ، مقارنةً بالتفجير المتفجر يمكن أن يزيل حادث انهيار البندقية الغبية ؛
⑩ سريع: عمليات التجميع والتعبئة بسيطة ، ووقت التحضير للإثارة قصير ، مما يحسن بشكل كبير من كفاءة العمل والإنتاج الضخم.
4 حالة اختبار تكسير غاز ثاني أكسيد الكربون
4.1 الغرض من الاختبار
نظرًا للمباني الكثيفة المحيطة بحفرة الأساس ، فإن ضغط الالتماس المحيط مرتفع ، ولا يمكن استخدام تقنيات البناء ذات الاهتزازات الكبيرة مثل التفجير. من المأمول أن يتم استخدام نتائج اختبار طريقة تكسير غاز ثاني أكسيد الكربون لتحليل ما إذا كان يمكن حل مشكلة حفر الصخور الصلبة. من خلال التجارب ، يتم تحديد المعلمات ذات الصلة مثل سطح الوجه ومسافة ثقب الحفر وعمق الحفرة وزاوية الميل ، مما يوفر دعم البيانات لتحليل وتحسين كفاءة تكسير غاز ثاني أكسيد الكربون. يتم اختبار تأثير طريقة تكسير الصخور على الاهتزازات المحيطة والضوضاء والصخور الطائرة وما إلى ذلك من خلال التجارب.
4.2 اختبار الموقع والظروف الجيولوجية
في هذا الاختبار ، يتم تحديد التكوين الصخري على الجانب الغربي من المحور 43 ، والذي له سطح مفتوح وتشكيل صخري تمثيلي ، حوالي 13 مترًا تحت مستوى حفرة الأساس ، ومدى الاختبار 1.5 متر × 4 متر. نوع الصخور في موقع الاختبار عبارة عن تكتل قليل التجوية <9-1>، محتوى الحصى حوالي 75٪ -85٪ ، وهو شبه دائري إلى شبه منشور. الحجم بشكل أساسي من 1.50 إلى 7.50 سم في الاتجاه العمودي ، والحد الأقصى لحجم الجسيمات أكبر من 10.0 سم. ، الحصى موزعة بشكل غير متساو.
4.4 ملخص الاختبار
(1) تظهر نتائج الاختبار أن قدرة تكسير الصخور تلبي بشكل أساسي متطلبات البناء للتكوين الصخري المتأثر قليلاً بالطقس ، والعملية بسيطة ، وقابلية التشغيل قوية. وجد هذا الاختبار أن تباعد الثقب 0.8 × 0.8 م وعمق الحفرة 3.0 م. يعتبر تأثير تكسير الصخور مثاليًا ، ويمكن استخدامه كمعامل لتكسير الصخور بغاز ثاني أكسيد الكربون لبناء حفر الحجر. الحفرة 18 م 3 التي تم حفرها هذه المرة يمكن أن تصل إلى 40 م 3 من الصخور المتصدعة. بعد تكسير الصخور ، يمكن كسر الصخور الكبيرة بسرعة.
(2) من خلال التجارب ، وجد أن طريقة تكسير الصخور لها تأثير أقل على الاهتزازات والضوضاء والصخور المتطايرة حول حفرة الأساس ، والسلامة العامة لتكسير ثاني أكسيد الكربون أفضل من التفجير العادي.
(3) باختصار ، استخدام تقنية بناء تكسير غاز ثاني أكسيد الكربون ، العملية بسيطة ، وتأثير كسر تشكيل الصخور التي تعرضت للظروف الجوية بشكل طفيف مثالي ، والتأثير على البيئة المحيطة ضئيل. لا يمكنها فقط تلبية فترة البناء ومتطلبات السلامة للتنقيب عن الأحجار لهذا المشروع ، ولكن أيضًا تلعب دورًا إيجابيًا في تعزيز نطاق حماية الأراضي الحضرية وحفر الأحجار التي يُمنع منعًا باتًا من تفجير البناء.
5 طريقة تنفيذ تكسير غاز ثاني أكسيد الكربون
5.1 طريقة بناء غرفة العمليات الأرضية
(1) التحضير قبل ملء تكسير ثاني أكسيد الكربون.
(2) الجمعية:
① ضع أنبوب تخزين السائل لجهاز التكسير على رف العرض ، وأدخل السلك الحديدي في الأنبوب الرئيسي ، واجعل الطرف مع الخطاف بارزًا من نهاية الأنبوب الرئيسي بحروف. ثم قم بتوصيل سلك جهاز التسخين بسلك الحديد واسحب السلك لجعل السلك يبرز من الطرف الآخر لأنبوب تخزين السائل ؛
يتم تثبيت قص الضغط المستمر على الحشية ومتصل بسلك جهاز التسخين. ثم اسحب جهاز التسخين للخارج لجعل شرائح تقليل الضغط الثابت تدخل تمامًا في أنبوب تخزين السائل ؛
③ شد أنبوب التحرير أولاً ، ثم شد صمام الملء ، كل ذلك مشدود حتى لا يمكن ثمل اليد ؛
④ ضع جهاز التمزق الملولب في آلة التفكيك على الفكين ، أدخل أحد طرفي صمام التعبئة في رأس التفكيك والتجميع. ثم أدر زر التوقف في حالات الطوارئ في اتجاه عقارب الساعة واضغط على زر البدء لبدء آلة التفكيك ؛
اضغط مع الاستمرار على زر التثبيت وحرره بعد ارتفاع الضغط إلى أكثر من 10 ميجا باسكال. ثم اضغط مع الاستمرار على زر التشديد عندما يرتفع الضغط إلى 10MPa ، ثم حرر زر التضييق ؛
⑥ اضغط مع الاستمرار على زر التحرير ، ثم قم بتدوير المفرقعات ؛
⑦ كرر الخطوة
⑧قيس المقاومة ، المقاومة العادية بشكل عام هي 2Ω.
(3) التضخم:
① ضع جهاز التمزق على طاولة التعبئة لمحاذاة فتحات التعبئة ، وشد قضيب التثبيت واستخدم مفتاح ألين لفتح صمام التعبئة ؛
② اضغط على زر إعادة الضبط في آلة الملء لتشغيل مقاصة مؤشر الوزن ؛
③ التفريغ: قبل العمل لأول مرة كل يوم ، من الضروري تفريغ الهواء لتفريغ خط الأنابيب بالكامل. افتح أولاً صمام الكرة الداخل وصمام الكرة المخرج في محطة الملء. ثم اضغط على زر الانكماش حتى يصدر صمام الكرة المخرج غازًا أبيض مستمرًا ، ثم أغلق صمام الكرة المخرج ؛
④ اغسل الأنبوب: بعد الضغط على زر الانكماش ، أغلق الصمام الكروي للدخول ثم افتح صمام المخرج لتحرير ثاني أكسيد الكربون في جهاز التكسير. أغلق صمام الكرة المخرج بعد جزء كبير ؛
⑤ الحشوة: بعد إغلاق صمام الكرة المخرج ، افتح صمام ملء التكسير ، وسيبرد ثاني أكسيد الكربون السائل التكسير إلى حوالي -10 درجة مئوية ، ويمكن شحن التكسير بدون ضغط مرتفع بعد التبريد. قم بتركيب ثاني أكسيد الكربون السائل ، وسوف تتوقف الآلة تلقائيًا عندما يصل الضغط إلى 8 ميجا باسكال بعد امتلاء وحدة التكسير. بعد إيقاف الماكينة ، استخدم مفتاح Allen لإغلاق صمام ملء جهاز التكسير ، ثم أغلق صمام الكرة الداخل ، ثم افتح صمام الكرة المخرج لتحرير الغاز الزائد ؛
tight اختبار ضيق: ضع صمام الملء وأنبوب تحرير جهاز التكسير بشكل منفصل في الماء ، وتأكد من عدم خروج الكثير من الفقاعات.
5.2 طريقة البناء في الموقع
(1) نقل المعدات:
① يبلغ طول الكسارة 2 متر ، وقطرها الخارجي 110 ملم. عندما تمتلئ وحدة التكسير بالغاز ، وعندما يصل الضغط في الأنبوب إلى 8 ميجا باسكال ، يكون الملء قد اكتمل. في هذا الوقت ، تبلغ كتلة ثاني أكسيد الكربون السائل في جهاز التكسير حوالي 6.8 كجم. قدرة تكسير الصخور النسيمية هي 14-30 م 3.
② بعد ملء وحدة التكسير بغاز ثاني أكسيد الكربون السائل على الأرض ، يتم رفعها عموديًا إلى موقع صخرة التكسير الزائفة بواسطة رافعة أو رافعة برجية.
(2) الحفر: اختر نوع جهاز الحفر: بالنسبة للصخور الصلبة ، اختر جهاز حفر أسفل الحفرة للحفر. يجب أن يكون منحدر السطح الفارغ أعلى من 1: 0.35. بشكل عام ، يتم ترتيب صفين من الثقوب على سطح الصخر ، ويتم ترتيبهم في نمط زهرة البرقوق. قطر الفتحة 13 سم. ، تباعد البئر هو 0.8-1.2 م في الاتجاهين الرأسي والأفقي ، وعمق الحفر من 3 إلى 4 أمتار ، ويتم حفره في التكوين الصخري عند 90 درجة.
(3) تركيب آلة التكسير: بعد الانتهاء من الحفر ، استخدم القصبة الهوائية لتفجير الطين والصخور الصغيرة في الحفرة ، وتنظيف الحطام في الحفرة ، ثم الردم بالحصى المناسب. قم بتوصيل وحدة التكسير المملوءة بالغاز وأنبوب التوصيل الذي يبلغ طوله 2 متر لتشكيل أنبوب ، ثم ضع وحدة التكسير في الفتحة للتأكد من تسرب أنبوب التوصيل من سطح الصخر. بعد تركيب وحدة التكسير ، املأ الفراغ بين التكسير والثقب بغواميت 3 5 مم ، واهتز بقضيب اهتزاز لضغطه.
(4) كشف المقاومة لجهاز التمزق وحماية تثبيت الأسلاك:
① ضع جهاز التمزق في الحفرة واملأه بالغواميت ، بعد الاهتزاز والضغط ، أخرج سلكًا من جهاز التمزق ؛
تحقق مما إذا كان السلك مستخدمًا قبل وجود عيوب مثل الجلد المكسور أو الشقوق أو الأسلاك المكسورة ؛ ③ استخدم مقياسًا متعددًا لقياس مقاومة سلك الرصاص من جهاز التكسير ، يجب أن تكون المقاومة حوالي 4 درجات ، إذا كانت المقاومة كبيرة جدًا أو كانت المقاومة 0 ، فلن تكون مؤهلة ؛
④ استخدم حبلًا سلكيًا مزدوجًا لتوصيل كل جهاز تكسير ، يتم توصيل رؤوس الأنابيب المتصلة جميعها في سلسلة ، ويتم تثبيت نهاية حبل السلك الفولاذي في وضع ثابت ، ويتم تغطية كل ثقب بقماش الإسفلت لمنع الحصى من الطيران ؛
⑤ قم بتوصيل جميع القواطع المتسلسلة بالأسلاك وفقًا لقوة المثير ، وأخيراً قم بتوصيل المثير.
(5) الإثارة: قم بتوصيل جميع أجهزة التكسير المتسلسلة بالأسلاك ، وربطها بالمحرك ، وتحريك المحرض إلى وضع آمن ، وتنشيط حجر التكسير بعد إخلاء جميع الأفراد من المنطقة الخطرة
(6) إعادة التدوير:
① انقل جهاز التمزق المستعاد إلى غرفة العمليات ، ضع جهاز التمزق على فكي آلة التفكيك ، وأدخل أحد طرفي صمام التعبئة في رأس التفكيك والتجميع. ثم أدر زر التوقف في حالات الطوارئ في اتجاه عقارب الساعة واضغط على زر البدء لبدء آلة التفكيك ؛
اضغط مع الاستمرار على زر التحرير ، ثم قم بتدوير المفرقعات ؛
③ نظف البقايا داخل وحدة التكسير للاستخدام التالي.
6 الخلاصة
تقنية حفر الصخور المتشققة بثاني أكسيد الكربون هي حفر وكسر الصخور على كتلة الصخر مع الوجه المفتوح لجعل كتلة الصخور تتكسر وتنزلق لتشكيل السطح الحدودي للمساحة الحرة ، والاستمرار على طول الاتجاهات الرأسية والأفقية الوجه المفتوح بعد الصخرة المتصدعة. تُستخدم الآبار ذات المساحة الكبيرة لبناء تكسير غاز ثاني أكسيد الكربون ، والتي يمكنها إكمال حفر حفر الأساس العميقة بكفاءة وسرعة. لعب دورًا مثاليًا في بناء الصخور المتشققة لحفر الأساس المفتوحة المماثلة لتلبية احتياجات تطوير تقنية حفر حجر الأساس الحضري في المستقبل ، وتعزيز البناء الفعال والآمن لتكنولوجيا بناء مترو الأنفاق ، وتلبية الطاقة - الادخار وخفض الاستهلاك - مطالبة البناء الأخضر.
