預(yù)裂與光面爆破技術(shù)的歷史與現(xiàn)狀

1．1國(guó)外歷史與現(xiàn)狀

預(yù)裂爆破是沿設(shè)計(jì)開(kāi)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(duì)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(kāi)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(kāi)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。

1．2聚能管國(guó)內(nèi)歷史與現(xiàn)狀

我國(guó)于1964～1965年在湖北陸水水電站施工中做過(guò)淺孔預(yù)裂爆破試驗(yàn)，1965年鐵道部門(mén)在成昆鐵路建設(shè)中開(kāi)始試驗(yàn)光面爆破，1977年在西延線張家船工點(diǎn)，全長(zhǎng)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(jiàn)，是鐵路建設(shè)中采用路塹光面爆破。

20世紀(jì)70年代，在葛洲壩水利樞紐施工中曾做過(guò)大規(guī)模預(yù)裂爆破試驗(yàn)，并取得良好效果之后，設(shè)計(jì)單位將比較緩的邊坡均改為較陡的邊坡并實(shí)施預(yù)裂爆破。該工程預(yù)裂爆破孔有垂直的，也有傾斜的(60°～75°)，一次鉆孔大深度達(dá)38m，在砂巖和礫巖地質(zhì)條件下取得了良好的預(yù)裂壁面，這是我國(guó)爆破史上首次大規(guī)模地運(yùn)用預(yù)裂爆破。緊接著的世紀(jì)之交，中國(guó)政府提出了西部大開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略，構(gòu)皮灘、小灣、溪洛渡、索風(fēng)營(yíng)等西部一大批水電站的開(kāi)工建設(shè)為“西電東送”奏響了序曲。為此對(duì)工程爆破技術(shù)特別是對(duì)預(yù)裂爆破和光面爆破這類輪廓控制爆破技術(shù)提出了更高要求，“精細(xì)化施工”在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)情況下被業(yè)主單位和施工單位作為精雕細(xì)刻確保工程質(zhì)量的理念而面世。水利水電精細(xì)爆破作為一種理念貫穿整個(gè)工程建設(shè)全過(guò)程，它使工程爆破的目標(biāo)做到可預(yù)見(jiàn)性和可控性。如舉世聞名的三峽五級(jí)船閘垂直深切開(kāi)挖以及引水鋼管槽的開(kāi)挖就像雕刻家那樣把堅(jiān)硬的巖石當(dāng)成碧玉按照設(shè)計(jì)者的想象雕琢成一件工藝品展現(xiàn)在人們眼前。小灣、溪洛渡、向家壩水電站的明挖和地下洞室群開(kāi)挖都創(chuàng)造了精雕細(xì)刻確保工程質(zhì)量的人間奇跡。 

1．3我國(guó)預(yù)裂爆破和光面爆破技術(shù)的規(guī)范化

我國(guó)于1983年制定了《水工建筑物巖行基礎(chǔ)開(kāi)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(kāi)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(kāi)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(kāi)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。

鐵道部也于2008年7月9日發(fā)布了《鐵路路塹邊坡光面(預(yù)裂)爆破技術(shù)規(guī)程》(TB1叭22—2008)。在該規(guī)程中，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(cè)數(shù)量和檢測(cè)方法。無(wú)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。

2、爆破聚能管爆破應(yīng)用于預(yù)裂與光面爆破

2．1聚能爆破的軍事應(yīng)用

聚能爆破技術(shù)，早在二次世界大戰(zhàn)期間就在軍事方面廣泛應(yīng)用。國(guó)內(nèi)在聚能破甲技術(shù)如大錐角反艦導(dǎo)彈戰(zhàn)斗部和大錐角反坦克地雷以及敏感彈戰(zhàn)斗部等方面取得了較為快速的發(fā)展，我國(guó)20世紀(jì)60年代打破國(guó)外技術(shù)封鎖獨(dú)立自主研發(fā)成功原子彈就是得力于聚能爆破技術(shù)轟擊核裝置而引爆原子彈。

2．2聚能爆破的民爆應(yīng)用——切槽爆破技術(shù)

聚能爆破用于工程建設(shè)也是20世紀(jì)60年代開(kāi)始的，首先是瑞典的U﹒Langefors提出孔壁切槽爆破利用槽口應(yīng)力集中定向開(kāi)裂的設(shè)想，后經(jīng)W﹒L﹒Fourney驗(yàn)證是有效的。70年代國(guó)外廣泛研究和應(yīng)用了切槽爆破技術(shù)。

中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)從1984年開(kāi)始著手研究切槽爆破技術(shù)，1991年取得有關(guān)切槽工具、爆破參數(shù)等多項(xiàng)zhuanli。長(zhǎng)江科學(xué)院1992年在宜昌前坪長(zhǎng)科院試驗(yàn)基地進(jìn)行過(guò)孔徑40mm、孔距60cm、孔深3~4m的塊狀石灰刻槽聚能預(yù)裂爆破解炮試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果壁面很平整，裂縫都從V形槽的端部開(kāi)始，淺孔邊沿留有V形槽的痕跡都沿刻槽方向?qū)⒐率獬蓭讐K，并無(wú)碎石飛出。但是受到炮孔切槽工藝的制約以及巖石有的裂隙等因素影響，至今在我國(guó)未見(jiàn)實(shí)際采用的工程實(shí)例的報(bào)道。

2．3聚能預(yù)裂爆破技術(shù)的發(fā)展

我國(guó)20世紀(jì)60年代利用斷裂力學(xué)對(duì)巖石損傷引起的裂紋擴(kuò)展進(jìn)行過(guò)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(kāi)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(guó)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(guò)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(wú)法用于正常施工，但是他們開(kāi)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(kāi)創(chuàng)輪廓控制爆破新時(shí)代

3．1雙聚能預(yù)裂與光面爆破綜合技術(shù)的研發(fā)

2004年初中國(guó)水利水電第八工程局有限公司成立了“聚能預(yù)裂(光面)爆破技術(shù)研究”課題組，隨后提出了試驗(yàn)大綱，明確試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)和試驗(yàn)方法，該科研項(xiàng)目正式啟動(dòng)。2004年11月在成都召開(kāi)的水電總公司科技項(xiàng)目立項(xiàng)評(píng)審會(huì)上得到批準(zhǔn)，從此納入了中國(guó)水利水電建設(shè)集團(tuán)公司的科研計(jì)劃。

通過(guò)兩年多的試驗(yàn)研究，課題組終于研發(fā)出了一種橢圓雙極線性聚能藥柱(elliptical bipo1ar linear shaped charge，EBLSC)，該藥柱能夠合理分配爆炸能量，增大預(yù)裂與光爆面爆破在聚能方向的作用力同時(shí)又能減少對(duì)炮孔壁的損傷，達(dá)到增大孔距，減少孔數(shù)和藥量，從而實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、快速、安全和環(huán)保的目的。

3．2雙聚能預(yù)裂與光面爆破綜合技術(shù)的創(chuàng)新

3．2．1研發(fā)成功EBLSC及其專用裝置

通過(guò)眾多現(xiàn)場(chǎng)對(duì)比試驗(yàn)甄別，研發(fā)成功EBLSC及其專用裝置，它利用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)適用的聚能結(jié)構(gòu)成形技術(shù)，采用普通工業(yè)炸藥成形聚能藥卷，成功解決了聚能預(yù)裂(光面)爆破的關(guān)鍵技術(shù)難題，為聚能預(yù)裂(光面)爆破技術(shù)突破性發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3．2．2研發(fā)成功“雙聚能預(yù)裂與光面爆破綜合技術(shù)”及其施工工藝

研發(fā)成功“雙聚能預(yù)裂與光面爆破綜合技術(shù)”及其施工工藝。采用橢圓雙極線性聚能結(jié)構(gòu)和對(duì)中裝置實(shí)現(xiàn)了EBLSC的“完全不耦合裝藥”并能確保聚能射流沿預(yù)裂(光面)爆破面發(fā)揮氣刃作用的“完全對(duì)中”，以及研究解決了裝藥及引爆技術(shù)實(shí)現(xiàn)了“雙聚能預(yù)裂與光面爆破綜合技術(shù)”的生產(chǎn)性應(yīng)用和突破性發(fā)展。

雙聚能槽管采用耦合、連續(xù)裝藥形成EBLSC，通過(guò)對(duì)中裝置使EBLSC對(duì)于炮孔則為“完全不耦合裝藥”。雙聚能槽管標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度為3m，并且配有連接套管和孔口及孔內(nèi)對(duì)中環(huán)使之達(dá)到聚能對(duì)中的目的，它確保每個(gè)炮孔的聚能槽能夠處在一條直線上，所有炮孔的聚能槽能夠處在同一個(gè)面上并且與預(yù)裂(光面)爆破面完全吻合，因此EBLSC爆破后能夠自下而上沿全炮孔聚集爆破能量，而對(duì)中裝置又使爆破能量按照指定的方向集中釋放，這樣就更有利于爆破應(yīng)力波作用、高壓氣體的膨脹作用、聚能射流的氣刃作用能夠沿全孔上下同時(shí)充分發(fā)揮作用，使爆破孔距擴(kuò)大2～3倍，由于爆破能量能集中釋放，相應(yīng)也就減小了對(duì)炮孔周邊的爆炸壓力初始峰值，加之面裝藥密度的大幅度減少，爆炸對(duì)炮孔的破壞作用得到有效的控制。

3．2．3提出瞬時(shí)爆轟論

通過(guò)銀河計(jì)算機(jī)系統(tǒng)完成了EBLSC的數(shù)值模擬計(jì)算，取得了與采用不同的國(guó)外軟件進(jìn)行數(shù)值計(jì)算得出的基本一致的研究成果，并在施工現(xiàn)場(chǎng)利用壓電傳感器測(cè)量正在推廣應(yīng)用的EBLSC射流和非射流方向的應(yīng)力波，以及聚能效應(yīng)的原型觀測(cè)、爆速變化測(cè)定、裂縫展開(kāi)寬度測(cè)定等一系列驗(yàn)證試驗(yàn)。

傳統(tǒng)的的聚能爆破理論認(rèn)為只有采用高能炸藥和金屬聚能罩材才能產(chǎn)生聚能效應(yīng)。而事實(shí)證明采用普通工業(yè)炸藥充填高密度PVC雙聚能槽管成形EBLSC進(jìn)行爆破時(shí)同樣能形成良好的聚能效應(yīng)。這與利用“瞬時(shí)爆轟論”建模進(jìn)行數(shù)值模擬分析得出的結(jié)論完全吻合，也為現(xiàn)場(chǎng)原形驗(yàn)證試驗(yàn)充分證實(shí)，并且在實(shí)際工程爆破應(yīng)用中取得了圓滿成功。

3．2．4研發(fā)成功小直徑乳化炸藥裝藥機(jī)

雙聚能槽管可以采用人工或者機(jī)械裝藥。粉狀炸藥可以采用錐形容器直接灌裝，乳化炸藥全管裝藥必須采用裝藥機(jī)裝藥。由于“雙聚能槽管”的直徑小，裝藥面積僅有4．73cm2，其管內(nèi)大間隙只有18．0mm，我國(guó)目前只有少數(shù)炸藥生產(chǎn)廠家才有國(guó)外進(jìn)口的乳化炸藥灌注設(shè)備，迄今為止還沒(méi)有國(guó)產(chǎn)移動(dòng)式小直徑的乳化炸藥灌注設(shè)備，世界上先進(jìn)的移動(dòng)式乳化炸藥灌注設(shè)備不僅價(jià)格高昂達(dá)幾百萬(wàn)元人民幣一臺(tái)，關(guān)鍵的是不能解決小直徑藥管的灌裝問(wèn)題，特別是難以實(shí)現(xiàn)對(duì)小直徑的雙聚能槽管的裝藥，也難以實(shí)現(xiàn)在施工現(xiàn)場(chǎng)靈活移動(dòng)裝藥。“雙聚能槽管”的裝乳化炸藥裝藥成為制約該項(xiàng)技術(shù)推廣應(yīng)用的瓶頸，研發(fā)裝藥機(jī)成為無(wú)法避讓的科研課題。歷經(jīng)多次改進(jìn)研發(fā)的定型產(chǎn)品SJNZYJ型乳化炸藥裝藥機(jī)完全滿足了這種小直徑雙聚能槽管的裝藥要求。該機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，移動(dòng)、操作方便，自動(dòng)控制系統(tǒng)安全可靠，裝藥機(jī)結(jié)構(gòu)。裝藥機(jī)的研發(fā)成功填補(bǔ)了我國(guó)移動(dòng)式小直徑乳化炸藥裝藥機(jī)的空白，獲得國(guó)家三項(xiàng)zhuanli。乳化炸藥裝藥機(jī)的研發(fā)成功也為推廣應(yīng)用“雙聚能預(yù)裂與光面爆破綜合技術(shù)”提供了廣闊的前景。

3．2．5、成功驗(yàn)證聚能效應(yīng)為混凝土爆破拆除提供了新的理論依據(jù)

數(shù)值模擬計(jì)算表明在聚能射流方向的壓力大值是非聚能射流方向的壓力大值的十倍以上，這說(shuō)明EBLSC的確存在明顯的聚能效果。在四川江油武都引水工地采用壓電傳感器對(duì)巖石介質(zhì)中的爆炸應(yīng)力做了測(cè)量，測(cè)量結(jié)果與計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬分析成果十分吻合，長(zhǎng)江科學(xué)院計(jì)算機(jī)數(shù)值仿真分析也給出了相同的時(shí)程曲線。

總結(jié)分析原型爆炸應(yīng)力壓電傳感器測(cè)量結(jié)果，得出了EBLSC在聚能射流方向和非聚能射流方向?qū)Ρ瓶妆趬毫Υ嬖趹沂獾牟顒e。由于EBLSC爆破時(shí)在非聚能射流方向?qū)Ρ瓶椎目妆趬毫χ挥?MPa，遠(yuǎn)未達(dá)到混凝土的破壞強(qiáng)度．爆破不會(huì)對(duì)混凝土造成危害，因此可以保護(hù)混凝土避免爆破造成的傷害，為混凝土零距離的爆破拆除提供了新的理論依據(jù)。

4雙聚能預(yù)裂與光面爆破綜合技術(shù)的推廣應(yīng)用

由于雙聚能預(yù)裂與光面爆破綜合技術(shù)具有無(wú)可比擬的先進(jìn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，目前雙聚能預(yù)裂與光面爆破綜合技術(shù)已在全國(guó)建筑行業(yè)特別是水利水電施工中得到了廣泛的推廣應(yīng)用，并有取代普通預(yù)裂爆破的趨勢(shì)。

以上就是聚能管廠家給大家介紹的相關(guān)內(nèi)容，希望對(duì)大家有所幫助。