高品質の爆薬代替品、O2岩石爆破システム、CO2岩石爆破システム
民生用爆発物の使用が禁止されているプロジェクトでは、液体酸素爆破、エキスパンダー（静的破砕機）、二酸化炭素（二酸化炭素₂）岩石発破が代替技術として一般的に用いられています。以下では、その原理、操作手順、技術指標、安全管理について、実際のエンジニアリング適用シナリオと技術仕様を併せて詳しく説明します。
1. 液体酸素岩石発破技術
1. 原理と適用事例：液体酸素岩石発破は、液体酸素（-183℃）を可燃物（炭素粉末、木片、綿糸など）と混合した後、急速に酸化・発熱する特性を利用します。雷管または電気点火装置で点火すると、液体酸素が瞬時に気化・膨張し（体積が約860倍に膨張）、高圧衝撃波を発生させて岩盤を破砕します。
適用シナリオ: 硬岩破砕、採掘(液体酸素自体は不燃性で安全性が高いため、特にガス量の多い鉱山に適しています)。
2. 操作プロセス
1.掘削設計：穴径：40～60mm、穴の深さは岩石の厚さの80％～90％。
穴間隔と列間隔：岩石の硬さに応じて調整されます。通常、穴間隔は0.8〜1.2m、列間隔は0.6〜1.0mです。
2. 爆発物袋の準備：可燃物（炭素粉末など）を静電気防止布袋に入れ、液体酸素と可燃物の質量比1：2～1：3に従って液体酸素に浸し、5～10分以内に充填を完了する必要があります*（液体酸素は揮発しやすく、故障の原因となります）。
3. 爆薬の装填と起爆：爆薬袋を掘削孔に挿入した後、黄泥で掘削孔口に密封し、起爆装置の点火後の遅延時間を20～30ミリ秒に制御します。
4. テクニカル指標
酸素バランス：残留酸素の蓄積を避けるために、可燃物と液体酸素が完全に反応するようにする必要があります（酸素バランスの値は0に近くする必要があります）。爆発速度：約200〜300 m / sで、爆発物（TNTの爆発速度6900 m / sなど）よりも低く、エネルギーは高密度に分布した穴によって補償する必要があります。安全しきい値：作業エリアの酸素濃度は、酸素が豊富な環境による火災を防ぐために、23％（通常の大気は21％）未満である必要があります。
5. 安全上のリスク
揮発性漏洩：液体酸素の漏洩により、局所的な酸素濃度が基準を超える可能性があるため、リアルタイム酸素濃度モニターを設置する必要があります。静電気に対する感受性：すべてのツールに静電気防止処理を施す必要があり、作業者は静電気防止服を着用する必要があります。2.膨張剤（静電気破砕剤）技術
1. 原理と適用シナリオ 膨張機は主に酸化カルシウム（酸化カルシウム）で構成されており、水と反応して水酸化カルシウムを形成し、発熱します（反応式：酸化カルシウム + H₂O → カルシウム(おお)₂ + 65 キロジュール/モル）。体積が3～4倍に膨張し、30～50 MPaの膨張圧力を発生させ、岩盤をゆっくりと破砕します。適用シナリオ：都市の建物解体、文化財保護プロジェクト、コンクリート構造物の静的破砕。 2. 操作プロセス
1. 掘削パラメータ：穴径：38～42 んん、穴の深さは部品の厚さの80%。
穴間隔: 穴径の 8～10 倍 (例: 穴径 40 んん、穴間隔 320～400 んん)。
2.スラリーの調製：水セメント比0.28〜0.33（例：HSCA-Ⅲ型ブレーカーには30〜33％の水が必要）、均一なペーストになるまで撹拌します。
3. 孔充填と反応：スラリーを孔の深さの90%まで注入し、孔口を濡れ布で密閉して水分の蒸発を防ぎます。反応時間：夏季2～4時間、冬季6～8時間（温度が10℃低下するごとに反応時間は50%延長されます）。
3. テクニカル指標
膨張圧力：30～50MPa（セメントの圧縮強度30～50MPaに相当）。反応温度上昇：スラリー温度は80～100℃に達する可能性があるため、火傷防止のため監視する必要がある。環境保護：pH値は12～13であり、スラリー廃棄物は中和処理後に排出する必要がある。
4. 効率の最適化
事前亀裂穴補助：隣接する穴の間にガイド穴をドリルで開け、亀裂の拡大方向を誘導します。温度制御：冬季に40℃の温水を使用してスラリーを混合し、反応時間を短縮します。
3. 二酸化炭素₂岩石爆破技術
1. 原理と適用シナリオ 液体CO₂を高圧鋼管（フラクチャーパイプ）に貯蔵し、通電加熱によりガス化（液体→ガスの体積が600倍に膨張）を誘発します。圧力が300～400MPaに上昇すると、定圧破裂板を破裂させ、エネルギー解放ヘッドから高圧ガスを放出し、岩盤に衝突させます。
適用シナリオ: 地下炭鉱の爆発防止、トンネル平滑面の発破、危険な岩盤の精密破砕。
2. 操作プロセス
1. 破砕パイプアセンブリ：液体CO₂をパイプ容積の80％まで充填し（過圧爆発を防止するため）、充填圧力は7～10MPaです。
2.掘削とレイアウト：穴径90〜110mm、穴深さ2〜5m、破砕管の外径と穴径の隙間≤5mm（ゴムパッドで固定）。
3. デトネーション制御：ヒーターを起動すると、二酸化炭素₂がガス化し、18～25秒以内に設定された破裂圧力（300MPaなど）まで加圧されます。
4. テクニカル指標
エネルギー出力：二酸化炭素₂チューブ1本（1.5kg）から約1.5～2MJのエネルギーが放出されます。これはTNT火薬0.3～0.4kgに相当します。ピーク圧力：エネルギー放出は瞬間的に200～300MPaに達し、持続時間は2～5msです。安全性の冗長性：定圧破裂ディスクの誤差は±5％で、バッチごとにサンプリングとテストが必要です。
5. 安全仕様
逆火防止設計: 破砕管は イギリス/T 29910-2013 衝撃試験に合格する必要があります。安全距離: 飛散や怪我を防ぐために、操作者は破砕管から 15 メートル以上離れる必要があります。
IV. 工学応用の要点
1. 環境モニタリング：液体酸素爆発の場合は酸素濃度をリアルタイムでモニタリングする必要があり、二酸化炭素₂爆発の場合は作業エリア内のCO₂濃度を検出する必要があります（閾値≤5000 ppm）。
2. カスタマイズされた設計：層状の岩盤の場合、穴間隔を 20%～30% 縮小する必要があり、コンクリート構造物では穴を掘る際に鉄筋を避ける必要があります。
3. 緊急時対応：液体酸素が漏れた場合は窒素置換システムを起動し、二酸化炭素₂破砕管が詰まった場合は油圧安全弁を作動させる。
