液氧瞬态膨胀破岩关键科学技术问题探讨

摘要

液氧瞬态膨胀破岩技术作为一种新型破岩方法，在安全、振动控制及环保性能方面展现出显著潜力，然而其能量释放机制、安全边界及工艺可靠性等方面仍存在部分争议.本文系统探讨了液氧瞬态膨胀过程的反应本质，明确了其“燃烧驱动+相变主导”的能量释放模式；提出了液氧相变-燃烧比的定量计算方法，揭示了液氧的汽化膨胀在能量释放中占主要部分；提出了液氧药包的静电感度测试方法，确定了试验工况的液氧药包的临界发火能量，并探明油脂污染将显著提升其静电敏感性，据此提出了等电位接地消除静电方法 .基于上述机理认知，研发了基于钨丝介导的瞬态高温点火技术，实现了激发源的本质安全；发明了契合液氧相变规律的分段减振起爆技术；提出了顶部抑能-底部释能的飞石控制方法与柔性梯度封堵技术，有效抑制飞石与减少冲孔现象；此外，探索了液氧-液氮混合膨胀以调控能量释放进程.现场工程应用表明：液氧瞬态膨胀破岩技术在城市基坑与土石方开采等环境中成功实现了高效、低振动、无飞石的破岩作业，验证了其技术的可行性与工程适用性.本研究为液氧瞬态膨胀破岩技术的理论完善、安全标准化与规模化工程应用奠定了理论与方法基础.

关键词

液氧相变膨胀 / 相变-燃烧比 / 静电安全 / 工程破岩

基金资助

国家自然科学基金面上项目(52574184); 中央高校基本科研业务费专项资金项目(2025JCCXLJ01)