我國20世紀(jì)60年代利用斷裂力學(xué)對巖石損傷引起的裂紋擴(kuò)展進(jìn)行過試驗(yàn)研究,為聚能爆破技術(shù)應(yīng)用到工程做了不少理論分析,也取得一些進(jìn)展。80年代中期開始進(jìn)行應(yīng)用研究,以北京礦業(yè)學(xué)院為代表,著重研究了聚能藥包切割饑?yán)砗蛻?yīng)用。1987年淮南礦業(yè)學(xué)院取得“雙面切割器”的zhuanli,1995年又取得“大理石花崗巖切割技術(shù)應(yīng)用”zhuanli。1991年中國水電七局曾試圖采用硬質(zhì)紙加工聚能藥管成形聚能藥卷做過聚能預(yù)裂爆破試驗(yàn)研究,但終因當(dāng)時(shí)的技術(shù)及工藝水平的限制無法用于正常施工,但是他們開了橢圓雙極線性聚能結(jié)構(gòu)試驗(yàn)的先河。雙聚能預(yù)裂與光面爆破綜合技術(shù)開創(chuàng)輪廓控制爆破新時(shí)代。
預(yù)裂與光面爆破技術(shù)的歷史與現(xiàn)狀:預(yù)裂爆破是沿設(shè)計(jì)開挖邊界布置密集炮孔,采取不耦合裝藥或裝填低威力炸藥,在主爆區(qū)之前起爆,從而在爆區(qū)與保留區(qū)之間形成預(yù)裂縫,以減弱主爆破對保留巖體的破壞并形成平整輪廓面的爆破作業(yè)。光面爆破是沿設(shè)計(jì)開挖邊界布設(shè)密集炮孔,采用不耦合裝藥或裝填低威力炸藥,在主爆區(qū)爆破之后起爆的以形成平整的開挖輪廓面的爆破作業(yè)。爆破技術(shù)的發(fā)展是先出現(xiàn)光面爆破,然后衍生發(fā)展為預(yù)裂爆破。聚能管國內(nèi)歷史與現(xiàn)狀,我國于1964~1965年在湖北陸水水電站施工中做過淺孔預(yù)裂爆破試驗(yàn),1965年鐵道部門在成昆鐵路建設(shè)中開始試驗(yàn)光面爆破,1977年在西延線張家船工點(diǎn),全長近200m的2000m2路塹邊坡全部采用光面爆破,爆破后邊坡平整穩(wěn)定,殘留的半孔清晰可見,是鐵路建設(shè)中采用路塹光面爆破。
我國于1983年制定了《水工建筑物巖行基礎(chǔ)開挖工程施工技術(shù)規(guī)范》(sD 121l一1983)。自此,在水利水電建設(shè)中預(yù)裂爆破與光面爆破已成為必須進(jìn)行的保護(hù)邊坡質(zhì)量的爆破開挖技術(shù)措施。此后在此基礎(chǔ)上修訂的《水工建筑物巖石基礎(chǔ)開挖工程施工技術(shù)規(guī)范》(SL 47一1994)以及在《水電水利爆破工程施工技術(shù)規(guī)范》(DL/T 5135—2001)和《水工建筑物巖石基礎(chǔ)開挖工程施工技術(shù)規(guī)范》(DL/T 5389~2007)中預(yù)裂爆破與光面爆破均被編入并有所改進(jìn),DL/T 5135—2001正在修編為DL/T 5135—2012。鐵道部也不僅規(guī)定了凡是Ⅲ級(jí)以上的巖石邊坡,設(shè)計(jì)邊坡坡度為1:0.1~1:0.75,在邊坡部位的爆破設(shè)計(jì)和施工都應(yīng)采用光面爆破或預(yù)裂爆破,并闡述了光面(預(yù)裂)爆破施工技術(shù)設(shè)計(jì)的原則和參數(shù)、安全措施,而且還明確了路塹邊坡光面(預(yù)裂)爆破項(xiàng)目質(zhì)量驗(yàn)收檢測數(shù)量和檢測方法。無疑該規(guī)程的實(shí)施,有力地推動(dòng)和促進(jìn)了光面(預(yù)裂)爆破技術(shù)在鐵路建設(shè)中的應(yīng)用與發(fā)展。
是由管體、前錐形定格帽、后定格堵構(gòu)成,管體為塑性材料制成,呈管狀,管體外徑小于正常炮眼內(nèi)徑,長度可隨爆破需要生產(chǎn),管體兩端各有外螺紋,兩端外螺紋間有一縱向切縫,切縫間等距有加強(qiáng)筋,前錐形定格帽呈傘狀,傘形尖有一光孔,兩側(cè)直壁內(nèi)徑有螺紋,與管體外徑前端螺紋配合,帽體外徑大于管體,后定格堵為一封蓋,外徑直徑大于管體外徑,與前錐形定格帽外徑一致,后定格堵內(nèi)徑有螺紋,與管體外徑后端螺紋配合??筛鶕?jù)炮眼深度采用合適的聚能管管體,不需其他工具幫助送入炮眼,切縫方向準(zhǔn)確,兩端的前錐形定格帽和后定格堵外徑與炮眼內(nèi)徑一致,保證聚能管管體同心,定向準(zhǔn)確。且利于工業(yè)化生產(chǎn),作業(yè)安全
專業(yè)雙向爆破聚能管水壓光面爆破技術(shù),是在水壓光面爆破技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一項(xiàng)新技術(shù),其掏槽眼、輔助眼裝藥結(jié)構(gòu)和爆破方式與水壓光面爆破相同,但在周邊眼中安裝專用聚能管裝置替代常規(guī)爆破藥卷和傳爆線,利用聚能管產(chǎn)生的粒子射流動(dòng)能、高壓爆破氣體應(yīng)力及“氣楔”作用,形成平整圓順的開挖輪廓面,對控制超欠挖具有良好效果,有效提升了隧道施工質(zhì)量、進(jìn)度和經(jīng)濟(jì)效益。浙江雙向爆破聚能管科學(xué)合理地利用能源,提高能源利用效率,對節(jié)能減排也十分重要。利用聚能管兩端的水平開出的聚能槽產(chǎn)生的聚能射流效應(yīng)對巖石進(jìn)行破碎。據(jù)專家測算,由于聚能管兩端聚能槽產(chǎn)生的聚能切割效應(yīng),其能效比提升一個(gè)量級(jí)。
聚能包由炸、形罩、隔板、殼體、引信和支架等部分組成,其作用及對聚能包威力的影響分述如下。1.炸,炸是聚能管爆破的能源,炸的爆壓越大,聚能彈威力越大;為得到高爆壓,需高爆速、高密度的炸。常用炸有梯恩梯、8321炸等,裝方法有熔鑄,塑裝和壓裝多種。2.型罩,型罩的作用是把炸的爆炸能轉(zhuǎn)化成罩體材料的射流動(dòng)能,從而提高其穿透和切割能力。型罩的材料必須滿足四點(diǎn)要求,即可壓縮性小、密度高、塑性和延展性好,在形成射流中不汽化。大量試驗(yàn)證明,用紫銅制作型罩效果好,其次為鑄鐵、鋼和陶瓷。型罩的形狀多種多樣,主要有軸對稱型,如圓錐形、半球形、拋物線形和喇叭形等;面對稱型,常見的有用于切割屬板材的直線形和用于切割管材的環(huán)形聚能罩兩種;中心對稱型,這種球形聚能包,中心有球形空腔和球形罩,球形罩外敷設(shè)炸,若能在瞬間同時(shí)起爆,可在空腔中心點(diǎn)獲得極大的能量集中。在工程中常用的是軸對稱型和面對稱型兩類型罩。