巖石爆破技術的現狀與發展

摘 要：結合筆者對爆破技術的研究，對近幾年來國內外較為先進的巖石爆破技術的理論及控制爆破技術方面進行簡要的介紹，隨著巖石爆破技術的不斷發展，爆破工程機械化程度的提高，人們對工程爆破作業有害效應更加的專注。巖石爆破技術的發展對爆破施工發揮起到了重要的作用。

關鍵詞：巖石爆破技術；爆破理論；現狀；發展

在破巖的過程中采用最為普遍也是效果最好的手段就是爆破。巖石爆破技術的發展不僅僅取決機械設備、測量工具等硬件設備的發展，而且還需要依托爆破理論學、巖石力學等方面的理論成果。隨著巖石爆破技術的不斷發展以及爆破力學的不斷深入，以及測量設備的不斷改進、計算機技術在爆破中的普及應用，推動了我國爆破技術向著機械化、智能化方面發展，其只要體現在下面幾個方面：一是巖石爆破中使用的各種機械設備逐漸的完善，爆破施工的機械化水平快速發展；二是在對巖石等相關材質的分析上廣泛的采用了全新的掃描技術和分析處理技術，根據分析出的巖石的性質來選擇與之相符的爆破方案；三是爆破的規模在不斷的擴大，爆破的工藝也在不斷的更新；四是在爆破的過程中更多的考慮到了環境保護，采用各種控制爆破技術，盡可能的降低巖石爆破對環境及生態造成的影響。五是在巖石爆破過程中開始普遍的應用計算機進行輔助爆破，或者進行計算機模擬爆破，特別是將計算機與GPS定位系統結合之后發展了數字鉆爆系統。這些方面的特點都對我國巖石爆破技術的發展起到深遠的影響。

1 巖石爆破理論

所謂的巖石爆破就是利用炸藥在爆炸的過程中產生的能量來破碎巖石的方法。巖石爆破理論可以系統的分為兩個部分來進行概述：一是巖體中的爆破應力波，巖土在炸藥爆炸的過程中，巖體會收到沖擊和擾動，而在巖體中傳播的波，在波的影響下巖體的內在狀態會隨之發生變化，因此我們將在固定中傳播的擾動波稱之為應力波；二是巖石爆破破碎機理，爆破機理的研究是一個較為復雜的課題，由于巖石爆破是也在一個高壓、高溫、高速的三高環境下發生的，在現有的科技條件下是無法進行測試的，而巖石的狀態又是不定的，目前也找不到一個合適的狀態方程來對巖石的變化進行科學合理的描述，因此，對巖石爆破作用機理的研究還僅僅停留在定性的階段，現在實際采用的都是多年積累的經驗，并沒有科學的根據。雖然這個兩種不通的機理，但是在實際的爆破過程中這兩者都發揮著作用，只是在不通巖石材質下兩者發揮的作用程度不一樣。

巖石得以破壞是因為在爆破的過程中產生的應力超過了巖石本身多能夠承受的最大限度，巖石的破壞與爆炸時產生的能量大小和巖石的力學特性有著緊密的聯系。也就是說，要想對巖石進行破壞，在假定裝藥的型號、形式及自由面相同的條件下，藥包裝藥的多少只要是由巖石的力學特性決定的。在巖石爆破技術的研究過程中，巖石的力學特性與爆破破碎的關系一直都是研究的一個重點。在一定程度上巖石的力學特性決定了這次巖石爆破的難易程度，它主要表現在巖石的抗壓、抗拉、抗剪等方面。炸藥的單耗與巖石的這些特性是成正比關系的，對于大多數的巖石來說，抗壓和抗拉的強度是成正比的關系。在實際的巖石爆破過程中，爆破的效果并不是由巖石的抗壓強度決定的，而是由巖石的抗拉強度決定的，并且與巖石自身內部的密度有著直接的關系，密度大巖石的爆破效果會好。

2 控制爆破技術

2.1 周邊控制爆破技術

隨著炸藥品種、機械設備的更新和廣泛應用，光面爆破從上世紀60年代開始應用以來，就成為了巖石爆破中維護周邊巖層穩定性的重要方法。光面爆破在80年代中期時在我國開始推廣，目前已經在隧道開挖、路塹工程施工上得到了廣泛的應用。試用爆破技術對巷道掘進的過程中要求不得損壞巷道周邊的墻壁巖石，而在炮眼連心面上進行破壞，這使得爆破的效果差強人意，常常會出現欠挖、超挖的情況。為了保證光面爆破的效果，現在在國內外普遍采用的都是巖石定向斷裂周邊控制爆破技術。這種方法的實時途徑主要有：（1）將炮孔用切糟鉆頭切成糟；（2）對炸藥的能源方向加以控制；（3）改變炸藥的結構實現巖石裂縫擴展定向控制。目前前兩種方法已經開始在巖石爆破工程中加以使用，并取得了較好的成效。

2.2 預裂爆破技術

預裂爆破技術是臨近邊坡控制爆破過程中的一種方法。預裂爆破是在爆破開挖過程中，沿設計開挖輪廓線打密集孔裝少量炸藥預先爆炸成縫，以防止爆破區炮孔爆破引起爆區外保留巖體或其他建筑物破壞的一種技術。由于在開挖區和保留區之間預先形成一條裂縫，使主爆區爆破的應力波傳到預裂縫時被反射掉一部分，透射到保留巖體中的應力波強度減少，從而達到減震的目的。另一方面，預裂縫切斷爆區傳來的裂縫，避免其伸入保留巖陣內，達到保護巖體不被破壞。此外，采用預裂爆破開挖的巖面平整美觀，超欠挖量少，可以減少混凝土的回填量，使其得以廣泛推廣應用。

3 深孔控制爆破技術

3.1 小抵抗線大孔距爆破技術

在爆破的過程中增強對單孔的裝藥量，增大孔距，從而有利的改善巖石破碎的效果。通過對小抵抗線大孔距爆破技術進行的室內實驗研究表面，在爆破的過程總減少抵抗線，能夠使反射拉伸波對巖石的破壞程度增強，小抵抗線下增大孔距，能夠消弱其對裂縫形成的抑制作用，使得巖石破碎的質量得到一定的改善。

3.2 空氣間縫裝藥爆破技術。

空氣間隔裝藥結構，就是在孔中進行分段間隔裝藥，各段之間形成空氣間隔，由于空氣可以改善爆破能量傳遞過程的匹配關系降低爆轟產物對孔壁的初始壓力，調節爆破的脈沖系數，即降低爆破的脈沖初始峰值延長爆破脈沖持續時間，提高能量的利用率；另一方面，當裝藥爆炸后，首先在空氣柱內激起相向傳播的空氣沖擊波，并在空氣柱中心發生碰撞，使壓力增高，同時產生反射沖擊波于相反方向傳播，其后又發生反射和碰撞，炮眼內空氣沖擊波往返傳播，發生多次碰撞，增加了沖擊壓力及其激起的應力波作用時間，從而，提高了應力波在爆破中的破碎作用，提高了炸藥能量的有效利用率，降低了炸藥消耗量。空氣間縫裝藥爆破能夠提高爆破的安全性，還能夠有效的降低工人的勞動強度節省大量的人力資源，提高炸藥的有效利用率。

3.3 高臺階爆破技術

采用高臺進行爆破，這樣能夠增加礦山的開采強度，這是增強礦石產量的重要途徑。采用高臺階進行爆破，能夠使炸藥均勻的分布；巖石從高臺階上跌落下來還能夠提高巖石破碎的程度；爆炸氣體產物從深孔中飛逸受阻而穿透石頭的裂縫使巖石破碎，并理所應當停留在巖體上。

4 結束語

綜上所述，可以看出，新型炸藥和設備的研制應用，極大的促進了巖石爆破技術的進步；國家對爆破技術方面的管理以及爆破對環境的保護作出了明確的規定，這促進了爆破控制技術的發展；計算機技術在爆破過程中的應用，推動了爆破模擬理論研究和爆破數值化智能化的發展。可以預測，隨著巖石爆破技術不斷改革和發展，計算機在爆破過程中的普及，巖石爆破技術將取得較快的發展，爆破技術的管理水平也將得到極大的提升。

參考文獻

[1]宋錦泉.中國工程爆破發展現狀與展望[J].銅業工程，2002.

[2]張強.巖體爆破性分級研究進展[J].工程爆破，1998.

作者簡介：龍興華（1973，11-），男，湖南省花垣縣人，現任職稱；助理工程師，大學本科，主要從事土巖爆破和安全管理研究方向。