静态破碎法是一种利用其主要成分(氧化钙)与水发生化学反应产生大量热量和较大膨胀压力,该膨胀压力作用在岩石上来实现破岩的破岩方法,与其他破岩方式相比,具有经济性较好、操作简单、危险系数小、益于携带等优点。如学者桂良玉 通过工程实践得出,静态破碎技术具有施工中无震动、无冲击波、无粉尘和抛石、噪声小污染小,有利于断面控制等优势,使其在某些特殊环境下发挥着不可替代的作用。马志刚等 通过对静态破碎剂膨胀机理的分析得出,静态破碎剂产生的膨胀压力通常能达到30 MPa,完全能够达到一般硬岩破碎的需求。上述研究结果表明:静态破碎法与本工程中小断面硬岩掘进施工需求具有较高契合性。
物化做功类主要包括静态膨胀剂破碎法和二氧化碳致裂法等。静态破碎剂的主要成分一般为生石灰和一定量的添加剂,利用生石灰与水反应时其体积发生膨胀,依靠孔内产生的膨胀压力来破碎岩石。研究表明,膨胀剂产生的压力在 30～40 MPa,完全可以达到一般岩石破裂所需的1.1～11.8 MPa ,该种破岩方式具有无飞石、无震动、无噪声、无粉尘及有毒气体等优点,并且操作简单、携带运输安全。 二氧化碳致裂器(见图3)是一种低温破岩器材,利用液态CO 吸热时气化膨胀,快速释放高压气体断裂岩石。其原理是在主管内充装液态CO ,快速激起发热管,使主管内的液态CO 瞬间气化膨胀发生高压,破断剪切片,高压气体通过泄能头作用在岩体上,达到破碎目的。该种设备在破岩过程中不扬尘无明火,安全性较高,可广泛用于煤矿开采、采石场等工程项目,但需专业人员操作,不利于施工。
本工程中,为对比两种布孔方式的破岩效率,分别选取试验段管道进行了施工试验。试验发现,当全断面采用环形布孔破岩时,由里到外逐层破碎的层数较少,因此单循环用时少,效率高,破岩方量能达到41.7 m /d;当复和断面采用环形布孔时,由于上部土层可直接破碎,对剩余岩体装药反而因钻孔多而浪费时间,破岩方量只能达到38.5 m /d(含土体),而采用平行布孔时,破岩方量能够达到42.4 m /d(含土体)。这说明,静态破碎法破岩时全断面采用环形布孔、复合断面采用平行布孔能达到最大效率。
