小编语：2022年7月20日，来自美国的初创公司Earthgrid公布了其正在开发的一款利用等离子体焰炬进行掘进的TBM。该公司声称，该工法在硬岩中挖掘隧道的速度将比传统工法快100倍，成本却只需现有技术的2%。本期，小编就来带大家了解一下！
技术简介
等离子体焰炬是一种用于生成定向流动等离子体射流的装置。该技术过去一般应用于切割、弧焊、以及危险废物处理（气化）等领域。
近年来，伴随相关技术的发展，等离子体焰炬的效率和性能逐渐增强，并开始在石油钻探领域得以应用。
石油行业中使用等离子体焰炬进行垂直钻孔
在石油钻探领域中的成功应用，验证了等离子体焰炬的破岩能力，因此Earthgrid开始通过集中使用等离子体焰炬进行较大断面的硬岩掘进。
点击链接，观看视频：等离子体焰炬横向破岩的过程
目前的硬岩TBM存在刀盘磨损快，出渣运输难等问题，且掘进速度慢、成本高。Earthgrid公司认为等离子体焰炬掘进技术成熟后，无论是在成本上还是在速度上都将远远优于当前技术。
应用方式
Earthgrid公司将多个等离子体焰炬集中在一个可旋转的非接触式切割盘上，这些等离子体焰炬以斐波那契螺旋图案分布，非接触式切割盘在旋转时可以覆盖整个断面。
切割盘设计
据计算，要挖掘一条直径1m的隧道，切割盘上需要72个27,000 °C级别的等离子体焰炬。在低功率状态下，每个等离子体焰炬消耗为500kW，全套设备运行时的总功率约40兆瓦，高功率状态下约120兆瓦。
设备整体
据Earthgrid称，若想将开挖直径升级到常用的隧道直径（3m以上），只需在1m级的切割盘后面串联大直径的切割盘即可，按照目前设计，设备最大的可以实现掘进直径为10m，耗能预计会达到1380兆瓦。
串联式的设计，使得设备可以适应各种直径
只要提供更多的电力，等离子体焰炬切割盘就可以实现更快的掘进速度，最高每天可以掘进隧道达1km。
竞争对手
近年来，硬岩掘进技术方面创新不断，旨在通过非传统掘进方式来实现廉价高速掘进：
非接触式热能碎岩钻机
来自美国加利福尼亚的公司Petra在去年公布了他们的“Swifty”钻机，是利用热散裂技术，在非接触状态下利用热能破碎岩石，以实现硬岩隧道的高速掘进。
钻机通过喷射超982℃的超高温气体，利用热散裂技术在硬岩中实现钻挖。
开挖本身则通过热量和气体来完成，可以保持全程非接触开挖。钻挖出的岩石会碎裂成小块，无需研磨。
点击链接了解更多：穿透最坚硬岩层！美国Petra研发非接触式热能碎岩钻机“Swifty”
高超音速弹丸撞击技术
美国华盛顿州的HyperSciences公司的高超音速弹丸撞击技术与等离子焰炬和热散裂使用热能破岩不同，是一种纯粹利用动能来破岩的技术。
HyperCore弹丸发射器
该项技术通过重复引导弹丸以超高速（1-2km/s）撞击硬岩，完成隧道开挖；弹丸的冲击力一般能达到硬岩抗压强度的10-100倍，因此这种隧道开挖方法在硬岩与磨蚀性岩层内非常高效。
弹丸撞击过程
基于此技术的掘进设备在断面为5.5m*4.5m的隧道内进行了实地测试，据悉，该设备在一周之内开挖了长达1.6km的硬岩隧道，掘进速度是传统钻爆法的2.5倍。
点击链接了解更多：
用子弹“打”出隧道！美国HyperSicence研发基于高超声速弹丸撞击技术的硬岩掘进法
小编语
小编认为，等离子体焰炬掘进技术在石油行业已有成功先例，在掘进速度方面也具有一定的优势，在未来的硬岩掘进市场或将占有一席之地。在各具特色的新技术互相竞争之下，未来的硬岩掘进技术发展还犹未可知，让我们一起期待吧。
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