爆破工程技术的现状及发展

        我国工程爆破的发展历程与经济建设的发展有着密切的联系。新中国成立后，工程爆破技术在我国农田水利建设、矿山采掘、铁路(公路)修筑等国民经济基础建设中立下了汗马功劳。特别是改革开放以来，中国的经济发展进入腾飞阶段，各种基础设施的建设带动了工程爆破事业的蓬勃发展。一方面大型水利电力以及城市和厂矿改扩建项目相继开工；另一方面许多工程爆破课题被列入国家"七五"、"八五"、"九五"、"十五"和"十一五"攻关项目及国家自然科学基金项目，通过这些项目的实施使我国的工程爆破技术得到全面迅速而有序的发展，并取得了一系列可喜成果。进入本世纪后，我国工程爆破面临的任务将更为艰巨。按照我国制定的2010年远景目标纲要规定，人口要控制在14亿，国民生产将达到17万亿以上。为实现这一目标。必将要大力建设更多、更大的工程，我国工程爆破技术发展又将进入一个新的高速发展期间。

        1 工程爆破技术的发展现状

        我国的工程爆破技术，随着国民经济的发展也有了很大变化中深孔爆破、城镇拆除爆破等，通过不断的实践与应用，积累了丰富的经验。

        1.1硐室爆破

        大量的实践表明，硐室爆破是一种投资省、效率高和速度快的施工方法。在地形复杂的山区，我国相当广泛地应用硐室爆破来完成大量石方的开挖。60年代，爆破工作者在工程实践中，发展了大爆破设计理论，完善了设计参数，提出了一套完整的爆破设计计算经验公式，推动我国硐室爆破技术发展进入第二阶段。条形药包装药设计标志着我国硐室爆破技术发展进入第三阶段。硐室爆破不需要很多大型机械设备，集中实施作业时间短。但由于硐室爆破一次爆破装药量大，爆破对周围地区的影响控制程度的要求较高，其设计精度越来越高，使用范围及装药量也将受到限制。

        硐室爆破已普遍采用平面药包和条形药包相结合的设计和施工方案，其应用范围和规模不断扩大。尤其是分段微差起爆技术的成功应用，达到了增大抛距、提高抛掷率、堆积集中和降低爆破震动效应的良好效果。最典型的实例是在1993年珠海炮台山的移镇海大工程爆破，炸药总装填量近12000t，运用可大量石方爆破的科研与工程实践的经验，并采用了多时段微差爆破技术，成功的一次爆破松动。此次爆破为多层、条形药包、毫秒延期爆破积累了宝贵经验。又如1990年广东惠州港采用定向爆破方法成功地进行了移山填海浸淤修筑码头，在这次爆破中采用小平面条形药包达到了缓坡地形的远距离抛掷，使岸岛之间230m海域实现抛石回填，有效抛掷率为63%，石块普遍击穿淤泥，最大沉降量达6cm。最近，对于在硐室爆破设计施工中，提出了溶洞处理常用的"避、移、变、堵和托"等方式，并取得了良好的爆破效果。最近的硐室水压爆破方法，为城市大量石方爆破开挖提供了新的施工方法。

        1.2中深孔爆破与预裂爆破

        中深孔爆破技术已经广泛应用于露天与地下矿山、铁路、公路、大型水利水电枢纽工程建设的基坑开挖和平整工业场地等。矿山深孔爆破已根据工程的需要要求发展了微差爆破、挤压爆破、光面爆破和预裂爆破等。例如青岛市环胶州湾高速公路山角村段一次实施470m、共203排、3080孔的深孔拉槽控制爆破在铁路及公路施工中采用光面爆破。预裂爆破可使路堑边坡工程量减少10％～20％，同时由于爆后边坡光滑平整而减少支护，减少了线路营运过程中的边坡事故及维护工作量。如广西桂柳及贵州贵新高速公路超深孔高台阶光面爆破技术(27m)开挖的路堑边坡平整、稳定、露天矿大区多排微差爆破已获得广泛应用，对孔网参数、装药结构、填塞方法、起爆顺序、微差间隔时间等进行了深入研究，显著提高了爆破质量与技术经济指标，爆破规模最大的南芬铁矿一次微差爆破段数100余段，炮孔超过500余个，预装药量近300t，矿岩爆破量超过80万t。预裂爆破技术在嚣天矿边坡控制爆破中应用较多。澳大利亚Brent等人通过减少预裂炮孔中炸药密度和采用大直径预裂炮孔两项新技术，减少了对预裂炮孔围岩的过度破坏，取得了良好的效果，我国的于亚伦等采用310mm的大直径边坡预裂炮孔，爆破振动减少了40，对边坡的损坏减少了60。

        1.3拆除爆破

        拆除爆破技术具有安全、速度快、造价低等特点加拿大Elliot等人对爆破周围环境条件较差的三个桥墩成功地进行了拆除爆破。需拆除的桥墩紧连新建公路桥，该桥还载有一条直径为150mm的裸露输气管道，距爆破桥墩上7m处有一条高压线。爆破后，上述建筑物及设施均完好无损。韩国Jeong-SooChoi等人在其"钢筋混凝土建筑物的控制爆破拆除"一文中，介绍了对位于汉城中心的国家安全局大楼的附属建筑物的拆除爆破。待爆楼房为5层钢筋混凝土结构，面积2577m2，爆破钻孔320个，爆破时间5.5s，消耗炸药29.5kg在爆区周围8个点进行爆破振动测试，均符合国际的振动标准。目前我国常用的拆除爆破方法有：炮孔爆破、水压爆破、外部爆破和静态破碎剂破碎法、静态牵引法前。3种方法是基于选用不同品种炸药进行爆破拆除，后两种方法则是利用静态失稳原理来完成拆除工作的。随着我国经济建设高速发展，大规模城市现代化进程的加快，铁路干线和厂矿企业技术改造中需要改建、拆迁的工程项目日益增多。采用控制爆破拆除比人工或机械方法更为安全可靠、快捷、省工和省时近20年来，这项技术在我国得到了迅速发展，许多城市都有一批建筑是用控制爆破技术进行拆除的。如广东省政府招待所大楼、南京中央门广场楼房、广州市体育馆、武汉饭店、北京东直门、l6#楼和贵阳市人文宫建筑等工程，这些工程的实施都反映了拆除爆破技术在我国的普及与快速发展。一些研究工作者结合工程施工借助于高速摄影、振动测试等手段分析了不同建(构)筑物在爆破作用下的失稳、解体、倒塌机理和构件破碎过程，提出了针对不同结构和环境条件下采用不同的拆除方案，促进了拆除爆破的发展与应用。在人口稠密和建筑物密集的城市中进行爆破拆除，应该对控制爆破技术有更高更严的要求，也就是说必须把爆破产生的负面效应减至最低，或直接予以消除，否则就无法在城市中推广应用爆破拆除技术这就需要建筑物拆除爆破综合技术的应用，它包括定向倒塌、定向折叠、原地坍塌、逐跨坍塌和内折倒塌等5种常用的爆破拆除方式。

        1.4爆破新技术与特种爆破和高能爆破加工

        我国的熊代余等采用爆炸法处理木质纤维索，通过爆炸形成的高压及爆后的快速泄压，使木质纤维素膨化裂解，提高了纤维素的水解率，将爆炸技术带人了一个崭新的领域。高能爆破加工业很快发展起来，在机械加工方面已有广泛的应用，如爆炸成型、爆炸焊接爆炸合成金刚石、爆炸硬化和爆炸消除残余应力等我国的高能爆破加工业也居于世界先进水平。例如：利用爆炸加工技术制造球型金属容器，这是一种高效节能的新方法，已在北京、天津、沈阳、洛阳等地得到广泛的工业应用，现在爆炸加工最大球型器直径已达6m，最大壁厚为28mm。

        1.5爆破安全技术

        随着我国工程爆破科技的不断发展，爆破安全技术管理水平也得到了很大提高。多年来，我国工程爆破技术人员十分重视爆破有害效应的观测和研究，并制订相应防护措施。这些研究成果和防护措施不仅可以预防和减少各种爆破事故，还有效的控制了爆破有害效应对周围环境的影响，改变了人们对爆破场景可怕的恐怖心理。为了使爆破安全技术管理科学化和法制化，国家先后制订并颁布了《爆破安全规程》《大爆破安全规程》《拆除爆破安全规程》等国家及部门标准。目前，由中国工程爆破协会组织对这些规程进行修订为提高从事工程爆破技术人员的素质，加强工程爆破专业队伍的管理，由公安部主持，中国工程爆破协会协助对全国工程爆破人员进行爆破安全技术培训考核发证，实行持证上岗。对爆破公司实行等级管理制，对重大爆破工程的设计施工进行安全评估，逐步推行爆破工程监理制度，使中国工程爆破安全管理更加有序化和规范化。

        2 工程爆破新进展

        2.1油气勘探和开发中的特种爆破技术

        近年来，国外研究开发油气地震勘探和油气井开发中的特种爆破技术发展迅速。例如，将小型高能震源器材应用于三维地震勘探，可大大地提高地震勘探质量和安全，降低成本费用；新近发展起来的井下套管爆炸补贴和整形等特种爆破技术，以解决那些用传统和常规方法难以解决的井下问题；稠油地层高致密低渗透地层等特殊地层的射孔爆破技术的开发等等。

        2.2城市拆除爆破

        在城市拆除爆破，特别是高耸建(筑)物的定向爆破拆除技术，软基爆破处理技术、超长孔预裂爆破、孔内多段装药爆破、爆炸加工、微型爆破等方面均取得了可喜的进展，爆破监测仪器也正向自动化、微型化、多功能方向发展。

        3 工程爆破技术的未来发展方向

        由于工程爆破理论不完善、不深入，工成中的一些力学现象不能描述和解释所以加强理论研究，展数值模拟技术。发展炸药能量转化过程的精密控制技术，提高炸药能量利用率，将低有害效应是本世纪的发展方向。实施精密控制，拓宽控制爆破技术的应用领域，预计在不久的将来，可以利用爆炸加工新材料，处理各种废料，改变气候条件等。增加爆破器材和改进其性能，适应工程爆破的需要是今后控制爆破技术发展的基础。发展新型爆破材料来提高控制爆破水平。爆破安全技术的发展，对爆破技术应用范围的扩大有着重要的意义，只有解决与爆破有关的安全技术问题，控制爆破技术才能发挥更大的作用，并能防止爆破危害。