液態(tài)CO2相變破巖技術(shù)述評研究

謝曉鋒，李夕兵，李啟月，馬海鵬，方瑩，劉小雄

(1. 中南大學(xué) 資源與安全工程學(xué)院，湖南 長沙 410083；2. 湖南軍凱靜爆科技有限公司，湖南 長沙 410008；3. 深圳市凱強(qiáng)力科技有限公司，廣東 深圳 518112)

液態(tài)CO2相變破巖技術(shù)，屬于物理爆破，是在高壓空氣炮的基礎(chǔ)上發(fā)展而來，其設(shè)備為CO2致裂器，英國Cardox公司于1914年開始研制，稱Cardox tube System。最初主要用于低透氣高瓦斯煤層的致裂、增透和開采，以代替炸藥，降低煤塵和減小瓦斯爆炸的風(fēng)險[1?2]。20世紀(jì)80年代后，該技術(shù)逐步推廣，英、法、美、俄等工業(yè)發(fā)達(dá)國家廣泛應(yīng)用于鋼鐵、水泥、電力等行業(yè)，進(jìn)行結(jié)塊清除、管道清堵、料倉破拱、破冰等[3?4]，目前，該技術(shù)正運(yùn)用至巖體破裂、混凝土拆除、礦石開采、水下爆破等[5?7]。液態(tài) CO2相變破巖技術(shù)在國內(nèi)的應(yīng)用和研究起步較晚，也取得了一些成果，主要集中在煤層增透、促進(jìn)瓦斯抽采等方面。1992年，郭志興[8]在平頂山七礦進(jìn)行了CO2爆破筒地面實(shí)驗(yàn)，效果良好，表明CO2破巖過程不會產(chǎn)生火花，安全性較高。周西華等[9?10]利用 FLAC3D數(shù)值軟件，以損傷力學(xué)和空氣動力學(xué)為基礎(chǔ)建立了煤層液態(tài)CO2爆破有限差分模型，分析了有效影響半徑和布孔方式；孫可明等[11]進(jìn)行了不同溫壓條件下的超臨界 CO2氣爆實(shí)驗(yàn)，結(jié)合孔內(nèi)窺鏡觀測和外觀測量手段，對爆后宏觀裂隙數(shù)目和長度等爆破響應(yīng)信息進(jìn)行了統(tǒng)計分析。王兆豐等[12?16]對CO2相變破巖技術(shù)的TNT當(dāng)量、頂板垮落、煤層增透、瓦斯抽采等方面進(jìn)行了研究。張悅等[17]提出應(yīng)用CO2增透預(yù)裂技術(shù)，提升煤層透氣性系數(shù)與瓦斯抽放效率，提高工作面掘進(jìn)效率，并進(jìn)行了數(shù)值模擬和現(xiàn)場驗(yàn)證；孫建中[18]對液態(tài)CO2相變致裂后煤體中爆炸應(yīng)力場進(jìn)行了數(shù)值模擬，分析了不同致裂方式對煤層的增透效果。還有其他一些學(xué)者，如黃飛等[19?20]對液態(tài)CO2相變破巖技術(shù)進(jìn)行了一定的研究。目前，液態(tài)CO2相變破巖技術(shù)已初步應(yīng)用至巖土工程領(lǐng)域，但面臨許多問題有待解決，如氣量氣壓的選擇、布孔參數(shù)的確定、泄放能量的控制、周邊環(huán)境的影響等，因其與傳統(tǒng)炸藥爆破的作用機(jī)理不同，不能簡單生硬的照搬炸藥爆破的研究成果，問題的解決有賴于深入研究，但目前CO2破巖理論的研究少、深度淺，工程應(yīng)用基本是依據(jù)經(jīng)驗(yàn)的積累，理論研究落后于工程實(shí)踐。液態(tài)CO2是一種優(yōu)質(zhì)的氣爆介質(zhì)，具有廣闊的應(yīng)用前景，其破巖優(yōu)勢尚未得到充分挖掘，加快推進(jìn)其破巖理論的研究，才能進(jìn)一步提升破巖效率，擴(kuò)大工程應(yīng)用范圍。本文對液態(tài)CO2相變破巖技術(shù)的起源、原理、應(yīng)用和相關(guān)研究等方面進(jìn)行分析介紹，并對上述科學(xué)問題及后續(xù)研究重點(diǎn)進(jìn)行展望。

1 液態(tài)CO2相變破巖技術(shù)

1.1 CO2性質(zhì)

CO2常溫下是一種無色無味、不助燃、不可燃的氣體，無毒性，密度比空氣大，略溶于水。除一般的氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)外，還存在一種特殊的超臨界狀態(tài)，當(dāng)壓力高于7.38 MPa且溫度高于31.4 ℃時，CO2進(jìn)入超臨界狀態(tài)。超臨界CO2(SC-CO2)是一種不同于其他3種相態(tài)的特殊流體，其分子擴(kuò)散系數(shù)高，接近于氣體，但密度高，接近于液體，可由常溫常壓下的常態(tài)連續(xù)變化到超臨界相態(tài)，沒有邊際效應(yīng)。液態(tài) CO2相變破巖技術(shù)正是利用 CO2的這種特殊性質(zhì)實(shí)現(xiàn)破巖，圖1為CO2三相圖。

1.2 CO2致裂器的常規(guī)結(jié)構(gòu)

CO2致裂器主要由充裝頭、發(fā)熱管、儲液管、定壓剪切片和泄能頭組成，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 CO2致裂器結(jié)構(gòu)圖Fig. 2 Structure of CO2 fracturer

各主要組件的作用如下。

1) 充裝頭：液態(tài) CO2經(jīng)充裝頭壓入儲液管，具有較高的密封性能，可重復(fù)使用。

2) 儲液管：由高強(qiáng)度合金鋼材制成，耐高壓高溫，用于儲存液態(tài)CO2，并作為反應(yīng)容器，可重復(fù)使用。

3) 發(fā)熱管：內(nèi)置快速燃燒產(chǎn)熱藥劑，為儲液管內(nèi)液態(tài)CO2相變提供熱量，一次性耗材。

4) 定壓剪切片：儲液管的內(nèi)壓超過其破裂強(qiáng)度時破裂，其厚度可控制泄放壓力，一次性耗材。

5) 泄能頭：CO2流突破定壓剪切片，經(jīng)泄能頭噴射而出，可控制射流方向。

液態(tài)CO2相變破巖技術(shù)的主要設(shè)備除了一定數(shù)量的CO2致裂器，還有CO2儲液罐、充裝控制臺、旋緊機(jī)等。其中，消耗品主要為液態(tài)CO2、發(fā)熱管和剪切片，耗材成本主要集中在發(fā)熱管。

1.3 液態(tài)CO2相變破巖原理

常溫下，儲液管內(nèi)充裝滿液態(tài)CO2，將致裂器放入致裂孔，引出信號線并封孔后，啟動起爆器，發(fā)熱管內(nèi)的化學(xué)藥劑瞬間燃燒產(chǎn)生大量熱能，管內(nèi)壓力和溫度達(dá)到并超過臨界點(diǎn)，CO2進(jìn)入超臨界狀態(tài)，管內(nèi)壓力驟升，達(dá)到剪切片破裂強(qiáng)度時，SC-CO2突破剪切片經(jīng)泄能頭噴射而出，高壓射流沖擊作用在巖體上，在巖體中激發(fā)應(yīng)力波?？妆诮鼌^(qū)的巖體在高壓沖擊下形成壓碎區(qū)，遠(yuǎn)區(qū)的巖體在拉剪應(yīng)力下破裂形成破裂區(qū)。SC-CO2壓力大密度高又易擴(kuò)散，使沖擊裂隙和原生裂隙不斷往前發(fā)展、貫通，同時，壓力會逐漸降低，SC-CO2射流的外邊界隨即氣化，體積迅速膨脹，在氣體的尖劈效應(yīng)下，裂隙繼續(xù)延伸，直至裂紋尖端應(yīng)力因子小于巖體的斷裂韌度。

液態(tài)CO2相變破巖是應(yīng)力波沖擊和氣體尖劈效應(yīng)相互作用的結(jié)果。一般來說，對于完整巖體，巖體破裂以應(yīng)力波的沖擊效應(yīng)為主，而原生裂隙較發(fā)育的巖體，以氣體的膨脹尖劈效應(yīng)為主。

液態(tài) CO2標(biāo)況下體積膨脹約 600倍，SC-CO2射流壓力可達(dá)200 MPa。

1.4 應(yīng)用領(lǐng)域

液態(tài)CO2相變致裂技術(shù)推廣以來，由煤層增透、煤炭開采逐步應(yīng)用到其他工業(yè)領(lǐng)域，如結(jié)塊清除、管道清堵、料倉破拱、破冰等。隨著技術(shù)的發(fā)展，泄放能量、致裂效果和破巖效率逐步提升，在巖體破裂、混凝土拆除、礦山開采、水下爆破等領(lǐng)域均有初步運(yùn)用。

管道料倉等部位，容易結(jié)塊成拱，影響生產(chǎn)，利用液態(tài) CO2相變致裂技術(shù)進(jìn)行清堵破拱是最安全、最經(jīng)濟(jì)、最高效的方法，不需人員進(jìn)入、不需停止生產(chǎn)、無污染、無危險。

在巖體開挖時，液態(tài)CO2相變破巖技術(shù)是一種負(fù)面效應(yīng)較小的快速破巖方法，是非炸藥物理破巖新技術(shù)，適合基坑、邊坡、溝渠、礦山等開挖。

目前，液態(tài)CO2相變破巖技術(shù)主要應(yīng)用于露天巖體臺階開挖，是不能采用炸藥爆破時的首選非爆破巖方法，對工程規(guī)模和場地條件的要求很低，適用范圍很廣。從幾個立方米的孤石破裂到數(shù)萬立方米的巖體開挖工程，從低強(qiáng)度軟巖到高強(qiáng)度硬巖，從裂隙發(fā)育巖體到完整巖體，CO2破巖技術(shù)都具有較高的破巖效率，能夠滿足工程需要。并且，場地條件越是復(fù)雜，周邊環(huán)境要求越高，就越能體現(xiàn)CO2破巖技術(shù)的優(yōu)越性。

1.5 破巖優(yōu)勢

在城鎮(zhèn)近接工程巖體開挖時，常規(guī)炸藥爆破可能對周邊環(huán)境產(chǎn)生破壞性影響，質(zhì)點(diǎn)振動速度不滿足《爆破振動安全允許標(biāo)準(zhǔn)》，必須采用其他非炸藥破巖方法，如機(jī)械鑿巖、液壓劈裂、靜態(tài)破碎劑破裂等，但其破巖效率較低，難以滿足工程成本和工期的要求。液態(tài)CO2相變破巖技術(shù)正好克服了傳統(tǒng)炸藥爆破的缺陷，且破巖效果好，滿足工程要求，其優(yōu)勢主要有：

1) CO2是阻燃?xì)怏w，泄能過程為物理反應(yīng)，屬于“冷爆破”，無火花，不產(chǎn)生有害氣體，不引起爆炸，粉塵少，飛石少，并且液態(tài) CO2來源廣、經(jīng)濟(jì)；

2) 泄能破巖過程振動小，衰減快，不產(chǎn)生爆轟波，對周邊環(huán)境影響?。?/p>

3) 起爆后不需驗(yàn)炮，啞炮處理簡單，可連續(xù)作業(yè)；

4) 設(shè)備主要組件可重復(fù)使用，其儲存、運(yùn)輸、使用、回收等無需行政審批；

5) 能量釋放的大小和方向可控，串聯(lián)可實(shí)現(xiàn)中深孔破巖，組網(wǎng)可實(shí)現(xiàn)多排同時起爆；

6) 相關(guān)設(shè)備操作簡單，現(xiàn)場實(shí)施方便，可購買整套設(shè)備自行施工，也可采購破巖服務(wù)。

2 進(jìn)展研究

2.1 沖擊壓力的測定

發(fā)熱管激活后，化學(xué)藥劑快速燃燒產(chǎn)生大量熱能，液態(tài)CO2在高溫高壓下進(jìn)入超臨界狀態(tài)，管內(nèi)壓力驟升使定壓剪切片破裂，SC-CO2射流沖擊作用在孔壁上，破巖成縫，SC-CO2沿裂隙侵入，壓力下降而氣化膨脹，由尖劈效應(yīng)而進(jìn)一步破裂巖體，CO2泄能破巖過程瞬間完成。準(zhǔn)確測量這種瞬態(tài)高壓信號較難，常規(guī)壓力傳感器受采集頻率、量程、尺寸、機(jī)械強(qiáng)度等限制，不能勝任極端環(huán)境下的測量工作。

通過對比研究，采用PVDF壓電薄膜傳感器來進(jìn)行CO2相變破巖沖擊壓力的直接測量。測量系統(tǒng)使用電流模式，由PVDF壓電薄膜傳感器、信號線、放電電阻、示波器和計算機(jī)組成，如圖3所示。PVDF壓電薄膜傳感器具有尺寸小、厚度薄(微米級)、靈敏度高、機(jī)械強(qiáng)度高、測壓范圍寬(0～20 GPa)、動態(tài)頻響快(納秒級)、頻帶響應(yīng)寬(10?3～109Hz)等優(yōu)點(diǎn)，是理想的瞬態(tài)荷載測量傳感器，測壓依據(jù)是壓電原理，即壓電薄膜產(chǎn)生的電荷量與所受的壓力成正比，計算過程如式(1)～(3)所示。

PVDF傳感器產(chǎn)生的電荷總量為：

單位面積產(chǎn)生的電荷總量為：

由壓電方程可得測點(diǎn)處的沖擊壓力為：

式中：R為放電電阻阻值；U(t)為示波器記錄的電壓信號；A為PVDF傳感器的有效作用面積；d為PVDF傳感器的壓電系數(shù)。

圖3 沖擊壓力測試系統(tǒng)Fig. 3 Testing system of shock pressure

運(yùn)用此測試系統(tǒng)在長沙某地鐵基坑CO2破巖現(xiàn)場進(jìn)行泄放壓力實(shí)測。鉆孔深3.5 m，由3根致裂管串聯(lián)組成，單管液態(tài) CO2的充裝量為 1.6 kg，PVDF傳感器黏貼在管壁和泄能頭腔內(nèi)。

液態(tài)CO2相變破巖過程非常復(fù)雜，孔隙、裂隙內(nèi)同時存在高壓SC-CO2和氣態(tài)CO2，與巖體和致裂管相互作用，使PVDF傳感器電信號出現(xiàn)一定的震蕩。典型的沖擊壓力曲線如圖4所示，鉆孔內(nèi)壓力達(dá)158.3 MPa。

CO2泄爆過程有一聲悶響，分貝不大，粉塵少，飛石少，破裂后巖塊的塊度適中，便于施工機(jī)械移除。CO2泄爆后，施工人員和施工機(jī)械即可進(jìn)入現(xiàn)場，施工效率高。

圖4 典型的相變沖擊壓力曲線Fig. 4 Typical shock pressure curve of CO2 blast

2.2 CO2破巖振速測試

城鎮(zhèn)內(nèi)建筑物密集，巖體開挖多為近接工程，振速限制嚴(yán)格，為研究液態(tài)CO2相變破巖的振動效應(yīng)，在益陽某露天礦進(jìn)行了振速測試。沿臺階方向布置6個致裂孔，孔深為5 m，孔內(nèi)均串聯(lián)4根致裂器，平均抵抗線為3 m，單管充裝1.6 kg液態(tài)CO2，單孔氣量為6.4 kg，一共38.4 kg，同時起爆，致裂孔和傳感器布置如圖5所示。

圖5 鉆孔和監(jiān)測點(diǎn)布置圖Fig. 5 Arrangement diagram of drill holes and monitoring points

典型的振動時程曲線，以3號傳感器為例，振中距為2.1 m，如圖6所示。CO2泄爆破巖時，振動信號的頻率組份以低頻為主，各分速度的主振頻率均在10 Hz以下，振動時程曲線沒有炸藥爆破時的高頻震蕩。振速衰減曲線如圖7所示，可知，質(zhì)點(diǎn)振速隨振源距快速衰減，距振源5 m時振速即降至2.5 cm/s以下，遠(yuǎn)小于炸藥爆破，影響范圍較小，數(shù)米外即滿足《標(biāo)準(zhǔn)》對一般建筑的振速要求。

圖6 典型的振動時程曲線Fig. 6 Typical vibration time-history curves

圖7 振速衰減曲線Fig. 7 Decay curve of vibration velocity

2.3 CO2破巖隧道掘進(jìn)

CO2相變破巖技術(shù)進(jìn)行臺階開挖時，為鉆取豎直孔，破巖方向有臨空面，便于巖塊拋出，這在基坑開挖、礦山開采等工程領(lǐng)域都有成功應(yīng)用，相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)比較豐富。但地下工程的開挖，如隧道掘進(jìn)，上臺階開挖時沒有鉆取豎直孔的條件，需進(jìn)行掏槽破巖，創(chuàng)造臨空面。為研究CO2破巖技術(shù)應(yīng)用于隧道掏槽破巖的可能性，在長沙某隧道施工時將CO2破巖技術(shù)首次運(yùn)用至地下空間開挖。

該隧道圍巖為砂質(zhì)板巖，以原生構(gòu)造裂隙為主，縫內(nèi)無充填，不貫通，層間結(jié)合良好，屬于II級圍巖。在隧道上臺階對稱布置水平掏槽孔6個，孔深2 m，水平角45°，孔內(nèi)致裂管1根，封孔段長0.9 m，封孔材料為速凝劑，如圖8所示。

圖8 掏槽孔布置圖Fig. 8 Front and top view of arrangement plan of cutting hole

起爆后，形成一個約2.5 m3的槽腔，成槽效果較好，如圖9所示，表明CO2破巖技術(shù)運(yùn)用于隧道掘進(jìn)是可行的，但受工作面限制，施工沒臺階破巖方便，且水平孔封堵難以密實(shí)，封孔漿液凝固時會有一定的下沉，在頂面形成空隙，耗散能量，可能引起“飛管”，導(dǎo)致破巖失敗，封孔嚴(yán)密是破巖成功的關(guān)鍵。CO2破巖技術(shù)在地下空間開挖的運(yùn)用推廣，

需要在理論研究和工藝實(shí)踐上進(jìn)一步探索。

圖9 氣爆成槽效果Fig. 9 CO2 blasting effect

2.4 封孔器的研制

液態(tài)CO2相變破巖效果很大程度上取決于致裂孔的封堵密實(shí)性，目前常用的封孔材料是鉆屑、黃沙或水泥等傳統(tǒng)材料，操作工藝耗時費(fèi)力，封孔效果也不好，使用速凝劑等新型材料，成本較高，同樣施工耗時。封孔不嚴(yán)密，泄爆過程會耗散大量能量，弱化破巖效果，同時會增大“飛管”的可能性，威脅人員財產(chǎn)安全?？梢哉f，目前的封孔工藝在一定程度上制約了CO2破巖技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，需設(shè)計一種操作簡便效果可靠的封孔方法。

在許多工程經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，研制了一種CO2破巖楔形封孔器，包括內(nèi)筒和外筒兩部分，內(nèi)筒壁從上到下由薄漸厚，上部對稱開4條縫；外筒壁從上到下由厚漸薄，下部對稱開4條縫。內(nèi)外筒組合在一起后，兩端均有一小段未接觸的伸出部分，內(nèi)筒伸出一小段以露出拴繩孔便于拉緊楔形筒，外筒伸出一小段以利于聚集氣體推動內(nèi)筒相對外筒往上運(yùn)動。此結(jié)構(gòu)簡單，操作簡便，利用楔形幾何原理鎖緊致裂管與孔壁，使致裂孔嚴(yán)密不漏氣，降低“飛管”概率，也可與傳統(tǒng)封孔材料結(jié)合使用，增強(qiáng)封孔效果，如圖10所示。

圖10 楔形封孔器Fig. 10 Constitute and assemble of wedge-shape hole packer

3 有待深入開展的研究

液態(tài)CO2相變破巖技術(shù)自應(yīng)用以來，已取得了一定的進(jìn)展，積累了許多工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，但相關(guān)理論的研究仍比較薄弱，相關(guān)工藝技術(shù)仍比較繁瑣，CO2破巖技術(shù)的推廣普及，需進(jìn)一步深入研究破巖理論、提高破巖效率、優(yōu)化操作工藝。

3.1 定壓剪切片厚度與沖擊壓力的關(guān)系

CO2破巖技術(shù)是一種泄爆能量可控的非炸藥破巖新方法，通過調(diào)整定壓剪切片的厚度來控制能量釋放的強(qiáng)度。剪切片越厚，其破裂強(qiáng)度就越高，泄爆沖擊能量就越大，但其厚度與沖擊強(qiáng)度之間的定量關(guān)系尚未明確。厚度大，管內(nèi)壓力不足以撐破剪切片，厚度小，沖擊能量不足以裂開巖體，均會導(dǎo)致破巖失敗。同時，并非沖擊能量越大，破巖效果就越好，破巖效果的優(yōu)劣還取決于工程巖體和工程環(huán)境，不同的工程條件需要匹配不同的沖擊能量，需采用不同厚度的定壓剪切片，而不是用一種規(guī)格的剪切片去適用各種工程條件下的巖體開挖。節(jié)理裂隙發(fā)育的巖體，某厚度的剪切片對應(yīng)的沖擊能量可能大了，可能導(dǎo)致“飛管”和大量飛石，不僅降低了能量利用率，更會對周邊環(huán)境帶來安全隱患，對完整巖體，該沖擊能量可能又小了，達(dá)不到破巖效果。因此，要明確剪切片厚度與沖擊強(qiáng)度之間的定量關(guān)系，不同巖體采用適用的、最優(yōu)的剪切片，發(fā)揮最佳的破巖效果。

不同厚度的定壓剪切片如圖11所示，通過MTS和SHPB等設(shè)備對其進(jìn)行靜載、動載以及動靜組合力學(xué)實(shí)驗(yàn)，探究不同厚度剪切片的機(jī)械破裂強(qiáng)度。

圖11 不同厚度的定壓剪切片F(xiàn)ig. 11 Rupture disk of different thickness

3.2 裂隙對CO2破巖的影響

工程巖體一般都存在原生裂隙，CO2破巖機(jī)理不同于炸藥爆破，主要靠“爆生氣體”沖擊波效應(yīng)和尖劈效應(yīng)破裂巖體。節(jié)理裂隙的存在，可能耗散沖擊能量，弱化破巖效果，也有可能起到誘導(dǎo)破巖的作用。節(jié)理裂隙模型如圖 12所示。合理布置致裂孔和泄能方向，利用原生裂隙誘導(dǎo)致裂，提高破巖效果和效率，需研究裂隙對CO2破巖的影響。

圖12 部分節(jié)理裂隙模型圖Fig. 12 Rock models with cracks

3.3 剪切片相對方向?qū)ζ茙r效果的影響

目前，致裂器的剪切片位置為垂直于泄能口，CO2射流突破剪切片后，先沖擊泄能頭腔底，再反射轉(zhuǎn)向從泄能口噴射出。這不僅損失了沖擊能量，削弱了破巖效果，同時，強(qiáng)大的沖擊流作用于泄能頭，容易對泄能頭和連接處造成破壞，形成的沖擊反力也會增加“飛管”概率。將剪切片與泄能口相對位置改為平行型，CO2射流突破剪切片后直接沖擊作用在巖壁上，可提高破巖能量的利用率，避免對設(shè)備的損壞，減小“飛管”概率。設(shè)備改進(jìn)的可行性、對破巖效果的影響，還需深入研究，剪切片與泄能口的相對位置如圖13所示。

圖13 剪切片與泄能口的相對位置Fig. 13 Relative position of rupture disk and discharge opening

3.4 其他研究內(nèi)容

液態(tài)CO2破巖理論的研究剛起步，還有許多內(nèi)容需要深入探索，比如：CO2破巖數(shù)值模擬；氣量對破巖效果的影響；沖擊強(qiáng)度與作用時間對破巖效果的影響；初始地應(yīng)力的影響；現(xiàn)場工藝優(yōu)化等。

4 結(jié)論

1) CO2破巖技術(shù)自應(yīng)用以來，由煤層增透逐漸擴(kuò)展到巖體破裂，作為物理破巖方法，克服了傳統(tǒng)炸藥爆破危險性高、破壞性大的缺點(diǎn)，為巖體開挖提供了新思路，是一種前景廣闊的巖體開挖技術(shù)。

2) 工程實(shí)踐充分證實(shí)了 CO2臺階破巖的有效性和可靠性，泄爆壓力高，破巖效果好，同時對周邊環(huán)境的影響小。CO2掏槽破巖時，封孔難以密實(shí)，封堵嚴(yán)密是成功的關(guān)鍵，封孔器的研制有助于問題的解決。

3) 深入推進(jìn) CO2破巖理論研究和現(xiàn)場工藝優(yōu)化，是液態(tài)CO2相變破巖技術(shù)進(jìn)一步推廣運(yùn)用的必要條件，也是適應(yīng)現(xiàn)代巖體破碎工程的要求。

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