摘 要:本文介紹了傳統(tǒng)的爆破技術(shù)的新發(fā)展,又簡介了目前比較新穎的爆破技術(shù),通過應(yīng)用在瓦斯隧道掘進(jìn)工程中、隧道斷層破碎帶、特大斷面隧道、繁華城區(qū)淺埋大斷面隧道減震爆破等具體特定領(lǐng)域的爆破技術(shù)的概述,淺析爆破新技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r,最后,又簡單概述當(dāng)今推動隧道控制爆破技術(shù)中起主要作用的“數(shù)字化”的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞:控制爆破;新技術(shù);數(shù)字化;隧道
一、瓦斯隧道爆破新技術(shù)
針對無法進(jìn)行含瓦斯隧道的全斷面掘進(jìn)的問題,我們在隧道掘進(jìn)爆破過程中,應(yīng)用短毫秒間隔爆破技術(shù),實(shí)現(xiàn)了隧道的全斷面爆破掘進(jìn),解決了瓦斯隧道爆破中起爆延期時(shí)間與全斷面掘進(jìn)的矛盾。這是瓦斯隧道爆破技術(shù)的一種新嘗試。1、短毫秒間隔爆破作用機(jī)理:在掌子面的某個(gè)區(qū)域同時(shí)起爆多個(gè)彼此平行且垂直于掘進(jìn)掌子面的炮眼,利用柱狀藥包在巖石中的爆炸應(yīng)力波相互疊加作用,使該區(qū)域內(nèi)的巖石破碎、拋出,形成槽腔,而其周圍的炮眼以短毫秒間隔爆破,在爆生氣體的擠壓作用下,巖石被破碎、拋出。2、工程試驗(yàn):由于隧道斷面尺寸較大,如果全斷面的炮孔同時(shí)爆破,勢必造成單響藥量過大,沖擊波、振動、飛石等爆破危害加大,為此進(jìn)行短毫秒間隔爆破試驗(yàn)。在掌子面選擇合適的區(qū)域,由該區(qū)域內(nèi)的炮孔同時(shí)爆破形成槽腔,為周圍炮孔的爆破提供臨空面,實(shí)現(xiàn)隧道的全斷面掘進(jìn)。具體工程實(shí)例:華鎣山隧道掘進(jìn)爆破。(1)此工程試驗(yàn)過程中采用5段電雷管延期起爆整個(gè)斷面的炮孔,爆破延遲時(shí)間為(105±15)ms,不僅減少了全斷面掘進(jìn)爆破的雷管使用段數(shù),而且實(shí)現(xiàn)了130ms內(nèi)隧道的全斷面掘進(jìn)爆破。(2)試驗(yàn)中同時(shí)爆破區(qū)域的比例深度K’=0.2、孔深L=2.8m、孔網(wǎng)參數(shù)為(14～18)F,其余炮孔按常規(guī)掘進(jìn)爆破設(shè)計(jì)。試驗(yàn)結(jié)果證明,爆破參數(shù)選擇是合理的,炮孔利用率達(dá)到93.6%。
二、隧道斷層破碎帶控制爆破新技術(shù)
斷層破碎帶的爆破除采用常規(guī)的縮短循環(huán)進(jìn)尺,控制裝要量外,關(guān)鍵是合理設(shè)計(jì)周邊部位的鉆眼,裝藥參數(shù)及裝藥結(jié)構(gòu),保證良好的成型,盡可能避免對隧道圍巖的擾動破壞作用。即盡可能維護(hù)隧道輪廓線以外圍巖的原始狀態(tài),除要求良好的成型外,還要求爆破產(chǎn)生的地震動強(qiáng)度最小。其次還應(yīng)采取適宜的掏槽形式,鉆爆參數(shù)及起爆順序,減輕地震動控制爆破技術(shù)。
三、減震爆破新技術(shù)
1、爆破參數(shù)選擇:爆破參數(shù)的確定采用理論計(jì)算法、工程類比法與現(xiàn)場試爆相結(jié)合,在保證爆破震動速度符合安全規(guī)定的前提下,提高隧道開挖成型質(zhì)量和施工進(jìn)度。按規(guī)定炮眼間距E=(8～12)d(d為炮眼直徑);抵抗線:W=(1.0～1.5)E。為降低爆破地震動強(qiáng)度,循環(huán)進(jìn)尺根據(jù)開挖部位不同來確定,掘進(jìn)炮眼深度根據(jù)循環(huán)進(jìn)尺來確定。當(dāng)炮眼直徑在35～42mm的范圍內(nèi)時(shí),抵抗線(W)與炮眼深度有如下關(guān)系式:W=(15～25)d或W=(0.3～0.6)dL,在堅(jiān)硬難爆的巖體中或炮眼較深時(shí),應(yīng)取較小的系數(shù),反之則取較大的系數(shù)。2、單眼裝藥量的計(jì)算:炮眼的裝藥量可按下列公式計(jì)算:q=k*a*w*L*λ(kg),式中:q―單眼裝藥量(kg);k―炸藥單耗(kg/m3);a―炮眼間距(m);w―炮眼爆破方向的抵抗線(m);L―炮眼深度(m);λ―炮眼部位系數(shù)。3、裝藥連線:因雷管段數(shù)較少、炮眼較多,單段裝藥量受爆破震速要求的限制較小,因此,采用雷管分段控制和孔外微差爆破相結(jié)合的方法,以減少單段起爆藥量和起爆次數(shù)。4、爆破安全驗(yàn)算:Qm=K/R3(Vkp/K′)3/α;式中:Qm―――最大一段允許用藥量(kg);Vkp―震動安全速度(cm/s);R―爆源中心到震速控制點(diǎn)的距離(m);K―與爆破技術(shù)、地震波傳播途經(jīng)介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)的系數(shù),取160(試驗(yàn)測定值);α―爆破震動衰減系數(shù),取1.8(試驗(yàn)測定值);K′―在爆破施工實(shí)踐中的爆破震動衰減修正系數(shù)(表2),相關(guān)于不同的減震措施及爆破臨空面的數(shù)量。5、爆破監(jiān)測:(1)爆破震動監(jiān)測。爆破震動監(jiān)測主要采用由振動測試儀、拾振器、計(jì)算機(jī)、打印機(jī)等組成的震動測試系統(tǒng),量測過程由計(jì)算機(jī)自動進(jìn)行控制。(2)圍巖松動圈監(jiān)測。為了監(jiān)測爆破對臨近巖柱的影響,采用雷達(dá)對爆破后的斷面進(jìn)行連續(xù)探測,以形成CT剖面,監(jiān)測圍巖松動圈的變化,分析爆破震動對該段巖柱的影響。工程實(shí)例:臨江門車站隧道的減震爆破施工。炮眼利用率的高低與爆破設(shè)計(jì)、施工均有直接關(guān)系。在此工程爆破設(shè)計(jì)中,由于掏槽眼增加了減震孔、周邊眼增加了導(dǎo)向孔,采取隔孔裝藥方式,同時(shí)施工中嚴(yán)格控制炮眼深度、炮眼角度,提高炮眼堵塞質(zhì)量,從而對提高炮眼利用率起到了良好的作用。掏槽眼的炮眼利用率達(dá)95%以上;由于擴(kuò)槽眼、掘進(jìn)眼的間距、抵抗線設(shè)計(jì)合理,鉆眼偏差小,炮眼利用率均在92%以上。
四、特大斷面隧道開挖技術(shù)
為提高施工速度,降低成本,經(jīng)過方案類比、論證,特大斷面隧道宜采用了正臺階弧形導(dǎo)坑法6步成巷。工程實(shí)例:北京鷹山特大斷面隧道開挖。北京鷹山特大斷面隧道開挖實(shí)踐證明,在施工中時(shí)刻貫徹“超前錨,短進(jìn)尺,弱爆破,強(qiáng)支護(hù),勤量測,快封閉”的18字施工原則,抓好各工序的銜接,正臺階弧形導(dǎo)坑法6步成巷技術(shù)在特淺埋三線隧道中應(yīng)用是成功的。不但確保了安全生產(chǎn),還縮短工期。
五、數(shù)字技術(shù)對隧道控制爆破新技術(shù)的推動
目前,我們可以已在隧道施工過程中實(shí)現(xiàn)新的數(shù)字技術(shù)突破,通過使用地質(zhì)雷達(dá)、紅外線探水等一系列數(shù)字設(shè)備,研制出弱爆破技術(shù),實(shí)現(xiàn)了在居民密集區(qū)“靜悄悄”施工的目的。針對隧道施工常遇到的諸如安全平穩(wěn)地穿過居民密集區(qū)、穿過河底、穿過高速公路等“下穿”難關(guān),隧道應(yīng)按信息化施工,進(jìn)行信息化反饋設(shè)計(jì)和動態(tài)管理,做到及時(shí)反饋、及時(shí)修正,確保施工安全和質(zhì)量。
目前隧道控制爆破技術(shù)應(yīng)用越來越廣泛,我們也不斷開始新的嘗試,但技術(shù)的發(fā)展相對滯后于施工需求,還有許多問題有待探討。希望我們的施工人員,研究人員,以及從事這方面教學(xué)的教師不斷探索研究,不斷完善隧道控制爆破技術(shù),推動這一領(lǐng)域更快更好地發(fā)展,更好地為我國現(xiàn)代化建設(shè)服務(wù)。
參考文獻(xiàn):
[1]鄧志勇,劉慧.《瓦斯隧道掘進(jìn)爆破新技術(shù)探討》
[2]薛新廣.《彭水隧道控制爆破技術(shù)及經(jīng)濟(jì)分析》
[3]唐果良.《繁華城區(qū)淺埋大斷面隧道減震爆破技術(shù)》
關(guān)鍵詞:控制爆破;新技術(shù);數(shù)字化;隧道
一、瓦斯隧道爆破新技術(shù)
針對無法進(jìn)行含瓦斯隧道的全斷面掘進(jìn)的問題,我們在隧道掘進(jìn)爆破過程中,應(yīng)用短毫秒間隔爆破技術(shù),實(shí)現(xiàn)了隧道的全斷面爆破掘進(jìn),解決了瓦斯隧道爆破中起爆延期時(shí)間與全斷面掘進(jìn)的矛盾。這是瓦斯隧道爆破技術(shù)的一種新嘗試。1、短毫秒間隔爆破作用機(jī)理:在掌子面的某個(gè)區(qū)域同時(shí)起爆多個(gè)彼此平行且垂直于掘進(jìn)掌子面的炮眼,利用柱狀藥包在巖石中的爆炸應(yīng)力波相互疊加作用,使該區(qū)域內(nèi)的巖石破碎、拋出,形成槽腔,而其周圍的炮眼以短毫秒間隔爆破,在爆生氣體的擠壓作用下,巖石被破碎、拋出。2、工程試驗(yàn):由于隧道斷面尺寸較大,如果全斷面的炮孔同時(shí)爆破,勢必造成單響藥量過大,沖擊波、振動、飛石等爆破危害加大,為此進(jìn)行短毫秒間隔爆破試驗(yàn)。在掌子面選擇合適的區(qū)域,由該區(qū)域內(nèi)的炮孔同時(shí)爆破形成槽腔,為周圍炮孔的爆破提供臨空面,實(shí)現(xiàn)隧道的全斷面掘進(jìn)。具體工程實(shí)例:華鎣山隧道掘進(jìn)爆破。(1)此工程試驗(yàn)過程中采用5段電雷管延期起爆整個(gè)斷面的炮孔,爆破延遲時(shí)間為(105±15)ms,不僅減少了全斷面掘進(jìn)爆破的雷管使用段數(shù),而且實(shí)現(xiàn)了130ms內(nèi)隧道的全斷面掘進(jìn)爆破。(2)試驗(yàn)中同時(shí)爆破區(qū)域的比例深度K’=0.2、孔深L=2.8m、孔網(wǎng)參數(shù)為(14～18)F,其余炮孔按常規(guī)掘進(jìn)爆破設(shè)計(jì)。試驗(yàn)結(jié)果證明,爆破參數(shù)選擇是合理的,炮孔利用率達(dá)到93.6%。
二、隧道斷層破碎帶控制爆破新技術(shù)
斷層破碎帶的爆破除采用常規(guī)的縮短循環(huán)進(jìn)尺,控制裝要量外,關(guān)鍵是合理設(shè)計(jì)周邊部位的鉆眼,裝藥參數(shù)及裝藥結(jié)構(gòu),保證良好的成型,盡可能避免對隧道圍巖的擾動破壞作用。即盡可能維護(hù)隧道輪廓線以外圍巖的原始狀態(tài),除要求良好的成型外,還要求爆破產(chǎn)生的地震動強(qiáng)度最小。其次還應(yīng)采取適宜的掏槽形式,鉆爆參數(shù)及起爆順序,減輕地震動控制爆破技術(shù)。
三、減震爆破新技術(shù)
1、爆破參數(shù)選擇:爆破參數(shù)的確定采用理論計(jì)算法、工程類比法與現(xiàn)場試爆相結(jié)合,在保證爆破震動速度符合安全規(guī)定的前提下,提高隧道開挖成型質(zhì)量和施工進(jìn)度。按規(guī)定炮眼間距E=(8～12)d(d為炮眼直徑);抵抗線:W=(1.0～1.5)E。為降低爆破地震動強(qiáng)度,循環(huán)進(jìn)尺根據(jù)開挖部位不同來確定,掘進(jìn)炮眼深度根據(jù)循環(huán)進(jìn)尺來確定。當(dāng)炮眼直徑在35～42mm的范圍內(nèi)時(shí),抵抗線(W)與炮眼深度有如下關(guān)系式:W=(15～25)d或W=(0.3～0.6)dL,在堅(jiān)硬難爆的巖體中或炮眼較深時(shí),應(yīng)取較小的系數(shù),反之則取較大的系數(shù)。2、單眼裝藥量的計(jì)算:炮眼的裝藥量可按下列公式計(jì)算:q=k*a*w*L*λ(kg),式中:q―單眼裝藥量(kg);k―炸藥單耗(kg/m3);a―炮眼間距(m);w―炮眼爆破方向的抵抗線(m);L―炮眼深度(m);λ―炮眼部位系數(shù)。3、裝藥連線:因雷管段數(shù)較少、炮眼較多,單段裝藥量受爆破震速要求的限制較小,因此,采用雷管分段控制和孔外微差爆破相結(jié)合的方法,以減少單段起爆藥量和起爆次數(shù)。4、爆破安全驗(yàn)算:Qm=K/R3(Vkp/K′)3/α;式中:Qm―――最大一段允許用藥量(kg);Vkp―震動安全速度(cm/s);R―爆源中心到震速控制點(diǎn)的距離(m);K―與爆破技術(shù)、地震波傳播途經(jīng)介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)的系數(shù),取160(試驗(yàn)測定值);α―爆破震動衰減系數(shù),取1.8(試驗(yàn)測定值);K′―在爆破施工實(shí)踐中的爆破震動衰減修正系數(shù)(表2),相關(guān)于不同的減震措施及爆破臨空面的數(shù)量。5、爆破監(jiān)測:(1)爆破震動監(jiān)測。爆破震動監(jiān)測主要采用由振動測試儀、拾振器、計(jì)算機(jī)、打印機(jī)等組成的震動測試系統(tǒng),量測過程由計(jì)算機(jī)自動進(jìn)行控制。(2)圍巖松動圈監(jiān)測。為了監(jiān)測爆破對臨近巖柱的影響,采用雷達(dá)對爆破后的斷面進(jìn)行連續(xù)探測,以形成CT剖面,監(jiān)測圍巖松動圈的變化,分析爆破震動對該段巖柱的影響。工程實(shí)例:臨江門車站隧道的減震爆破施工。炮眼利用率的高低與爆破設(shè)計(jì)、施工均有直接關(guān)系。在此工程爆破設(shè)計(jì)中,由于掏槽眼增加了減震孔、周邊眼增加了導(dǎo)向孔,采取隔孔裝藥方式,同時(shí)施工中嚴(yán)格控制炮眼深度、炮眼角度,提高炮眼堵塞質(zhì)量,從而對提高炮眼利用率起到了良好的作用。掏槽眼的炮眼利用率達(dá)95%以上;由于擴(kuò)槽眼、掘進(jìn)眼的間距、抵抗線設(shè)計(jì)合理,鉆眼偏差小,炮眼利用率均在92%以上。
四、特大斷面隧道開挖技術(shù)
為提高施工速度,降低成本,經(jīng)過方案類比、論證,特大斷面隧道宜采用了正臺階弧形導(dǎo)坑法6步成巷。工程實(shí)例:北京鷹山特大斷面隧道開挖。北京鷹山特大斷面隧道開挖實(shí)踐證明,在施工中時(shí)刻貫徹“超前錨,短進(jìn)尺,弱爆破,強(qiáng)支護(hù),勤量測,快封閉”的18字施工原則,抓好各工序的銜接,正臺階弧形導(dǎo)坑法6步成巷技術(shù)在特淺埋三線隧道中應(yīng)用是成功的。不但確保了安全生產(chǎn),還縮短工期。
五、數(shù)字技術(shù)對隧道控制爆破新技術(shù)的推動
目前,我們可以已在隧道施工過程中實(shí)現(xiàn)新的數(shù)字技術(shù)突破,通過使用地質(zhì)雷達(dá)、紅外線探水等一系列數(shù)字設(shè)備,研制出弱爆破技術(shù),實(shí)現(xiàn)了在居民密集區(qū)“靜悄悄”施工的目的。針對隧道施工常遇到的諸如安全平穩(wěn)地穿過居民密集區(qū)、穿過河底、穿過高速公路等“下穿”難關(guān),隧道應(yīng)按信息化施工,進(jìn)行信息化反饋設(shè)計(jì)和動態(tài)管理,做到及時(shí)反饋、及時(shí)修正,確保施工安全和質(zhì)量。
目前隧道控制爆破技術(shù)應(yīng)用越來越廣泛,我們也不斷開始新的嘗試,但技術(shù)的發(fā)展相對滯后于施工需求,還有許多問題有待探討。希望我們的施工人員,研究人員,以及從事這方面教學(xué)的教師不斷探索研究,不斷完善隧道控制爆破技術(shù),推動這一領(lǐng)域更快更好地發(fā)展,更好地為我國現(xiàn)代化建設(shè)服務(wù)。
參考文獻(xiàn):
[1]鄧志勇,劉慧.《瓦斯隧道掘進(jìn)爆破新技術(shù)探討》
[2]薛新廣.《彭水隧道控制爆破技術(shù)及經(jīng)濟(jì)分析》
[3]唐果良.《繁華城區(qū)淺埋大斷面隧道減震爆破技術(shù)》
