爆破工程技術(shù)的現狀及發(fā)展

        我國工程爆破的發(fā)展歷程與經(jīng)濟建設的發(fā)展有著(zhù)密切的聯(lián)系。新中國成立后，工程爆破技術(shù)在我國農田水利建設、礦山采掘、鐵路(公路)修筑等國民經(jīng)濟基礎建設中立下了汗馬功勞。特別是改革開(kāi)放以來(lái)，中國的經(jīng)濟發(fā)展進(jìn)入騰飛階段，各種基礎設施的建設帶動(dòng)了工程爆破事業(yè)的蓬勃發(fā)展。一方面大型水利電力以及城市和廠(chǎng)礦改擴建項目相繼開(kāi)工；另一方面許多工程爆破課題被列入國家"七五"、"八五"、"九五"、"十五"和"十一五"攻關(guān)項目及國家自然科學(xué)基金項目，通過(guò)這些項目的實(shí)施使我國的工程爆破技術(shù)得到全面迅速而有序的發(fā)展，并取得了一系列可喜成果。進(jìn)入本世紀后，我國工程爆破面臨的任務(wù)將更為艱巨。按照我國制定的2010年遠景目標綱要規定，人口要控制在14億，國民生產(chǎn)將達到17萬(wàn)億以上。為實(shí)現這一目標。必將要大力建設更多、更大的工程，我國工程爆破技術(shù)發(fā)展又將進(jìn)入一個(gè)新的高速發(fā)展期間。

        1 工程爆破技術(shù)的發(fā)展現狀

        我國的工程爆破技術(shù)，隨著(zhù)國民經(jīng)濟的發(fā)展也有了很大變化中深孔爆破、城鎮拆除爆破等，通過(guò)不斷的實(shí)踐與應用，積累了豐富的經(jīng)驗。

        1.1硐室爆破

        大量的實(shí)踐表明，硐室爆破是一種投資省、效率高和速度快的施工方法。在地形復雜的山區，我國相當廣泛地應用硐室爆破來(lái)完成大量石方的開(kāi)挖。60年代，爆破工作者在工程實(shí)踐中，發(fā)展了大爆破設計理論，完善了設計參數，提出了一套完整的爆破設計計算經(jīng)驗公式，推動(dòng)我國硐室爆破技術(shù)發(fā)展進(jìn)入第二階段。條形藥包裝藥設計標志著(zhù)我國硐室爆破技術(shù)發(fā)展進(jìn)入第三階段。硐室爆破不需要很多大型機械設備，集中實(shí)施作業(yè)時(shí)間短。但由于硐室爆破一次爆破裝藥量大，爆破對周?chē)貐^的影響控制程度的要求較高，其設計精度越來(lái)越高，使用范圍及裝藥量也將受到限制。

        硐室爆破已普遍采用平面藥包和條形藥包相結合的設計和施工方案，其應用范圍和規模不斷擴大。尤其是分段微差起爆技術(shù)的成功應用，達到了增大拋距、提高拋擲率、堆積集中和降低爆破震動(dòng)效應的良好效果。最典型的實(shí)例是在1993年珠海炮臺山的移鎮海大工程爆破，炸藥總裝填量近12000t，運用可大量石方爆破的科研與工程實(shí)踐的經(jīng)驗，并采用了多時(shí)段微差爆破技術(shù)，成功的一次爆破松動(dòng)。此次爆破為多層、條形藥包、毫秒延期爆破積累了寶貴經(jīng)驗。又如1990年廣東惠州港采用定向爆破方法成功地進(jìn)行了移山填海浸淤修筑碼頭，在這次爆破中采用小平面條形藥包達到了緩坡地形的遠距離拋擲，使岸島之間230m海域實(shí)現拋石回填，有效拋擲率為63%，石塊普遍擊穿淤泥，最大沉降量達6cm。最近，對于在硐室爆破設計施工中，提出了溶洞處理常用的"避、移、變、堵和托"等方式，并取得了良好的爆破效果。最近的硐室水壓爆破方法，為城市大量石方爆破開(kāi)挖提供了新的施工方法。

        1.2中深孔爆破與預裂爆破

        中深孔爆破技術(shù)已經(jīng)廣泛應用于露天與地下礦山、鐵路、公路、大型水利水電樞紐工程建設的基坑開(kāi)挖和平整工業(yè)場(chǎng)地等。礦山深孔爆破已根據工程的需要要求發(fā)展了微差爆破、擠壓爆破、光面爆破和預裂爆破等。例如青島市環(huán)膠州灣高速公路山角村段一次實(shí)施470m、共203排、3080孔的深孔拉槽控制爆破在鐵路及公路施工中采用光面爆破。預裂爆破可使路塹邊坡工程量減少10％～20％，同時(shí)由于爆后邊坡光滑平整而減少支護，減少了線(xiàn)路營(yíng)運過(guò)程中的邊坡事故及維護工作量。如廣西桂柳及貴州貴新高速公路超深孔高臺階光面爆破技術(shù)(27m)開(kāi)挖的路塹邊坡平整、穩定、露天礦大區多排微差爆破已獲得廣泛應用，對孔網(wǎng)參數、裝藥結構、填塞方法、起爆順序、微差間隔時(shí)間等進(jìn)行了深入研究，顯著(zhù)提高了爆破質(zhì)量與技術(shù)經(jīng)濟指標，爆破規模最大的南芬鐵礦一次微差爆破段數100余段，炮孔超過(guò)500余個(gè)，預裝藥量近300t，礦巖爆破量超過(guò)80萬(wàn)t。預裂爆破技術(shù)在囂天礦邊坡控制爆破中應用較多。澳大利亞Brent等人通過(guò)減少預裂炮孔中炸藥密度和采用大直徑預裂炮孔兩項新技術(shù)，減少了對預裂炮孔圍巖的過(guò)度破壞，取得了良好的效果，我國的于亞倫等采用310mm的大直徑邊坡預裂炮孔，爆破振動(dòng)減少了40，對邊坡的損壞減少了60。

        1.3拆除爆破

        拆除爆破技術(shù)具有安全、速度快、造價(jià)低等特點(diǎn)加拿大Elliot等人對爆破周?chē)h(huán)境條件較差的三個(gè)橋墩成功地進(jìn)行了拆除爆破。需拆除的橋墩緊連新建公路橋，該橋還載有一條直徑為150mm的裸露輸氣管道，距爆破橋墩上7m處有一條高壓線(xiàn)。爆破后，上述建筑物及設施均完好無(wú)損。韓國Jeong-SooChoi等人在其"鋼筋混凝土建筑物的控制爆破拆除"一文中，介紹了對位于漢城中心的國家安全局大樓的附屬建筑物的拆除爆破。待爆樓房為5層鋼筋混凝土結構，面積2577m2，爆破鉆孔320個(gè)，爆破時(shí)間5.5s，消耗炸藥29.5kg在爆區周?chē)?個(gè)點(diǎn)進(jìn)行爆破振動(dòng)測試，均符合國際的振動(dòng)標準。目前我國常用的拆除爆破方法有：炮孔爆破、水壓爆破、外部爆破和靜態(tài)破碎劑破碎法、靜態(tài)牽引法前。3種方法是基于選用不同品種炸藥進(jìn)行爆破拆除，后兩種方法則是利用靜態(tài)失穩原理來(lái)完成拆除工作的。隨著(zhù)我國經(jīng)濟建設高速發(fā)展，大規模城市現代化進(jìn)程的加快，鐵路干線(xiàn)和廠(chǎng)礦企業(yè)技術(shù)改造中需要改建、拆遷的工程項目日益增多。采用控制爆破拆除比人工或機械方法更為安全可靠、快捷、省工和省時(shí)近20年來(lái)，這項技術(shù)在我國得到了迅速發(fā)展，許多城市都有一批建筑是用控制爆破技術(shù)進(jìn)行拆除的。如廣東省政府招待所大樓、南京中央門(mén)廣場(chǎng)樓房、廣州市體育館、武漢飯店、北京東直門(mén)、l6#樓和貴陽(yáng)市人文宮建筑等工程，這些工程的實(shí)施都反映了拆除爆破技術(shù)在我國的普及與快速發(fā)展。一些研究工作者結合工程施工借助于高速攝影、振動(dòng)測試等手段分析了不同建(構)筑物在爆破作用下的失穩、解體、倒塌機理和構件破碎過(guò)程，提出了針對不同結構和環(huán)境條件下采用不同的拆除方案，促進(jìn)了拆除爆破的發(fā)展與應用。在人口稠密和建筑物密集的城市中進(jìn)行爆破拆除，應該對控制爆破技術(shù)有更高更嚴的要求，也就是說(shuō)必須把爆破產(chǎn)生的負面效應減至最低，或直接予以消除，否則就無(wú)法在城市中推廣應用爆破拆除技術(shù)這就需要建筑物拆除爆破綜合技術(shù)的應用，它包括定向倒塌、定向折疊、原地坍塌、逐跨坍塌和內折倒塌等5種常用的爆破拆除方式。

        1.4爆破新技術(shù)與特種爆破和高能爆破加工

        我國的熊代余等采用爆炸法處理木質(zhì)纖維索，通過(guò)爆炸形成的高壓及爆后的快速泄壓，使木質(zhì)纖維素膨化裂解，提高了纖維素的水解率，將爆炸技術(shù)帶人了一個(gè)嶄新的領(lǐng)域。高能爆破加工業(yè)很快發(fā)展起來(lái)，在機械加工方面已有廣泛的應用，如爆炸成型、爆炸焊接爆炸合成金剛石、爆炸硬化和爆炸消除殘余應力等我國的高能爆破加工業(yè)也居于世界先進(jìn)水平。例如：利用爆炸加工技術(shù)制造球型金屬容器，這是一種高效節能的新方法，已在北京、天津、沈陽(yáng)、洛陽(yáng)等地得到廣泛的工業(yè)應用，現在爆炸加工最大球型器直徑已達6m，最大壁厚為28mm。

        1.5爆破安全技術(shù)

        隨著(zhù)我國工程爆破科技的不斷發(fā)展，爆破安全技術(shù)管理水平也得到了很大提高。多年來(lái)，我國工程爆破技術(shù)人員十分重視爆破有害效應的觀(guān)測和研究，并制訂相應防護措施。這些研究成果和防護措施不僅可以預防和減少各種爆破事故，還有效的控制了爆破有害效應對周?chē)h(huán)境的影響，改變了人們對爆破場(chǎng)景可怕的恐怖心理。為了使爆破安全技術(shù)管理科學(xué)化和法制化，國家先后制訂并頒布了《爆破安全規程》《大爆破安全規程》《拆除爆破安全規程》等國家及部門(mén)標準。目前，由中國工程爆破協(xié)會(huì )組織對這些規程進(jìn)行修訂為提高從事工程爆破技術(shù)人員的素質(zhì)，加強工程爆破專(zhuān)業(yè)隊伍的管理，由公安部主持，中國工程爆破協(xié)會(huì )協(xié)助對全國工程爆破人員進(jìn)行爆破安全技術(shù)培訓考核發(fā)證，實(shí)行持證上崗。對爆破公司實(shí)行等級管理制，對重大爆破工程的設計施工進(jìn)行安全評估，逐步推行爆破工程監理制度，使中國工程爆破安全管理更加有序化和規范化。

        2 工程爆破新進(jìn)展

        2.1油氣勘探和開(kāi)發(fā)中的特種爆破技術(shù)

        近年來(lái)，國外研究開(kāi)發(fā)油氣地震勘探和油氣井開(kāi)發(fā)中的特種爆破技術(shù)發(fā)展迅速。例如，將小型高能震源器材應用于三維地震勘探，可大大地提高地震勘探質(zhì)量和安全，降低成本費用；新近發(fā)展起來(lái)的井下套管爆炸補貼和整形等特種爆破技術(shù)，以解決那些用傳統和常規方法難以解決的井下問(wèn)題；稠油地層高致密低滲透地層等特殊地層的射孔爆破技術(shù)的開(kāi)發(fā)等等。

        2.2城市拆除爆破

        在城市拆除爆破，特別是高聳建(筑)物的定向爆破拆除技術(shù)，軟基爆破處理技術(shù)、超長(cháng)孔預裂爆破、孔內多段裝藥爆破、爆炸加工、微型爆破等方面均取得了可喜的進(jìn)展，爆破監測儀器也正向自動(dòng)化、微型化、多功能方向發(fā)展。

        3 工程爆破技術(shù)的未來(lái)發(fā)展方向

        由于工程爆破理論不完善、不深入，工成中的一些力學(xué)現象不能描述和解釋所以加強理論研究，展數值模擬技術(shù)。發(fā)展炸藥能量轉化過(guò)程的精密控制技術(shù)，提高炸藥能量利用率，將低有害效應是本世紀的發(fā)展方向。實(shí)施精密控制，拓寬控制爆破技術(shù)的應用領(lǐng)域，預計在不久的將來(lái)，可以利用爆炸加工新材料，處理各種廢料，改變氣候條件等。增加爆破器材和改進(jìn)其性能，適應工程爆破的需要是今后控制爆破技術(shù)發(fā)展的基礎。發(fā)展新型爆破材料來(lái)提高控制爆破水平。爆破安全技術(shù)的發(fā)展，對爆破技術(shù)應用范圍的擴大有著(zhù)重要的意義，只有解決與爆破有關(guān)的安全技術(shù)問(wèn)題，控制爆破技術(shù)才能發(fā)揮更大的作用，并能防止爆破危害。

        結語(yǔ)：

        從工程爆破的發(fā)展歷程來(lái)看，工程爆破是隨著(zhù)經(jīng)濟建設的發(fā)展而發(fā)展，為國民經(jīng)濟的基礎建設做出了特殊的貢獻。首先是介紹工程爆破技術(shù)發(fā)展現狀和現有爆破方法；其次是我們分析現階段的工程爆破技術(shù)，讓我們了解它的進(jìn)展。再次是介紹目前國外的工程爆破新進(jìn)展，并分析我們需要在這些先進(jìn)爆破方向上加強研究和應用。最后提出工程爆破技術(shù)的未來(lái)發(fā)展方向，為我們研究提供導航，讓爆破在更多的行業(yè)上得到廣泛應用，為人類(lèi)服務(wù)。未來(lái)的工程爆破對象在高度上會(huì )更高、在結構上會(huì )更復雜、在環(huán)境要求上會(huì )更嚴格，這就需要我們研究更新、更適應、更安全更可靠、更環(huán)保和更有經(jīng)濟效益的工程爆破技術(shù)。