控制爆破技術發展及其現代應用

郭小菱

摘 要：本文簡要介紹了控制爆破技術的發展歷程，著重探討了幾種典型控制爆破技術的基本原理以及在城市建設中的應用。控制爆破技術是傳統爆破技術在專業性和安全性上大幅提高后的產物，近年來發展迅速并帶來巨大效益。控制爆破的應用體現了科學技術是第一生產力，今后應加大對新型爆破技術的開發研析，為國家工程建設領域技術先進性獲得發展增添力量。

關鍵詞：控制爆破；發展歷程；現代應用

在傳統爆破法破碎巖石過程中，會出現工程費用高、邊坡穩定性差，大塊率高，震動、空氣沖擊波、土石灰危害嚴重等問題。于是，控制爆破技術應運而生。

控制爆破，是指通過一定的技術措施嚴格控制爆炸能量和爆破規模，使爆破的聲響、震動、飛石、傾倒方向、破壞區域以及破碎物的散坍范圍在規定限度以內的爆破方法。

目前，控制爆破在工程項目施工中的應用主要有：定向爆破、預裂爆破、光面爆破、巖塞爆破、微差控制爆破、拆除爆破、靜態爆破、拋填爆破、弱松動爆破、燃燒劑爆破等。控制爆破要求精度高，造成危害較傳統爆破小，現多用于城市以及人口稠密、建筑物密集的地區，在各類建筑物的拆除中可以有效減小爆破對被保護對象的危害。

1 發展情況

控制爆破在國內外是一項新型爆破技術， 從本世紀五十年代產生，六十年代以來才迅速發展起來.60年代以來，控制爆破技術有了很大的提高。美、日、瑞典等國已將控制爆破技術應用于城市較高的建筑物的拆除工程中，并在市政道路、水利工程、鐵路、隧道、礦山等方面也得到了很好的運用。到了70年代對爆破機理、施工技術、爆破器材等方面的研究都有了很大的發展。一些爆破工作者已能熟練地將爆破技術應用到高層建筑物的拆除中。如1976年，我國爆破工作者在北京市天安門廣場兩側，成功地動用了拆除爆破技術，將總面積達2000m2的北京郵局大樓一次爆倒，未對四周建筑物造成任何危害。自80年代以來，科技工作者運用爆炸力學、結構力學、斷裂力學、巖體力學以及工程結構學等多種學科理論，結合現代測量手段，振動測試儀器，并借助于計算機，獲得了炸藥爆炸對介質破壞的作用機理，取得了較為理想的數學模型，為控制爆破設計提供了理論依據。[1]

2 現代應用

1.拋松控制爆破

隨著采礦工業的發展，露天礦基建剝離和生產過程中，一側拋擲而另一側松動（成加強松動）的拋松控制爆破正在擴大其應用范圍。因此，研究拋松控制爆破的理論和實踐，對加速我國采礦工業的發展和提高控制爆破的技術水平，均具有現實的意義。

拋松控制爆破是利用單藥包或群藥包的爆炸能量拋擲（破碎與拋出）爆區的一側巖土，同時還必須使另一側巖土松動（破碎）或加強松動，利用拋松兩側最小抵抗線的不等性參閱圖，即Wp

2. 微差擠壓爆破技術

微差擠壓爆破技術一種延期爆破，延遲時間為幾毫秒到幾十毫秒，通過延時網路的微差作用來控制一次起爆藥量，形成新的自由面，能量場相互影響，實現應力波的疊加、巖石碰撞擠壓的二次破碎，從而達到增大一次爆破量和減少爆破次數，提高破碎質量，降低爆破震動的效果。羅開軍[3]研究認為微差爆破中合理的排間微差和孔間微差間隔時間由以下半經驗公式計算。

t0=[S20+2（V22-V21）H0/g]12-S0V1+V2

t=kQ13+10.2γeCdγrCr-

1.78Q13+SV（1）

式中，t0為排間微差間隔時間，t為孔間微差間隔時間，S0為前后排距，H0為下落高度，V1為堵塞段飛行速度，V2為中部巖塊飛行速度，V為巖塊平均移動速度，Q為炮孔平均裝藥量，γe、γr為炸藥和巖石的容重，Cd、Cr為孔內炸藥爆速和巖石縱波波速，S為巖石移動距離。

3.間隔裝藥爆破技術

間隔裝藥爆破也稱為軸向不耦合裝藥爆破，通常指在裝藥之間或裝藥與炮泥之間填充空氣或水，爆炸沖擊波在通過填充介質時強度將大幅降低，使炮孔內的能量分配更加合理，巖體的過破碎情況減少。目前，根據裝藥結構的不同分為：連續不耦合裝藥、連續耦合裝藥、分段不耦合裝藥和分段耦合裝藥。

水間隔裝藥爆破技術是當前重點推廣的爆破技術之一。由于水具有近似的不可壓縮性和不膨脹性，水耦合爆破時孔壁所受初始沖擊壓力以及隨后因氣體膨脹而產生的準靜態應力都大于空氣耦合爆破，水的流動性使應力場分布更加規律。

近年來，關于孔底間隔裝藥爆破技術的報道增多，該技術是一種在炮孔底部放置一定高度空氣層或水層后進行裝藥填塞的爆破方法，爆轟波通過空氣（水）層傳播到達孔底后絕大部分發生反射，反射回來的沖擊波使空氣（水）層內的準靜態壓力迅速升高，從而使巖石破碎更加充分，炮眼利用率提高，大塊、根底減少，地震效應減弱。[4]

4.光面、預裂爆破技術

光面（預裂）爆破技術從20世紀50年代在瑞典興起、60年代中期引入國內后發展非常迅速，已廣泛應用到露天開挖、隧道、地下工程等領域，為社會和經濟發展帶來巨大的效益。光面爆破沿設計開挖邊界布設密集炮孔，通過徑向不耦合裝藥及藥量的控制，減弱在通過藥包與孔壁間空氣層時產生的主要爆炸壓力，孔壁而只產生裂紋，形成平穩輪廓面。預裂爆破由光面爆破演變而來，作用機理與光面爆破相同，也稱為預裂光面爆破。兩者的主要差別在于：光面爆破的主爆破炮眼先于控制開挖輪廓面的光面炮眼起爆；而預裂爆破的主爆破炮眼在控制開挖輪廓面的預裂炮眼之后起爆。前者的運用可保護圍巖的穩定性，形成平整的光爆面；后者可顯著降低爆炸震動沖擊對邊坡、圍巖的破壞。[4]

5.定向斷裂爆破技術

定向斷裂爆破是20世紀60年代在光面（預裂）爆破的基礎上發展起來的一種控制爆破技術，以巖石斷裂力學為基本原理，相對普通光面（預裂）爆破，定向斷裂爆破采用了不耦合裝藥和同時起爆，應力波幅值較低，其裂紋沿炮孔孔心間連心線方向或沿預定方向起裂并穩定擴展，減小了爆破對保留巖體的毀壞，最大程度上保持了巖壁平整。在預定方向上優先形成裂縫是該技術的關鍵，導向形式、地質條件、炸藥性質、炮孔參數等是影響成縫效果的主要因素。

3 結語

隨著控制爆破技術日益科學化、合理化，技術水平的不斷提升和漸趨成熟，爆破施工過程將逐漸在效率和質量上取得提高，控制爆破每一步技術上取得的突破都將對爆破技術的安全性和穩定性的增強產生重大的積極促進作用。接下去，尋找更加有效的控制爆破手段和改進已有的控制爆破技術是我們要為之努力的方向，未來我們會看到更加經濟、安全、高效的爆破手段，期待不久的將來我國的爆破技術會發展到一個嶄新的高度。

參考文獻

[1]高欣寶，易建政.控制爆破的應用與安全管理.安全[J].1996年第2期.

[2]劉清榮.論拋松控制爆破[J].南方冶金學院學報 .1980 .

[3]羅開軍.孔內孔間微差爆破間隔時間的合理選擇[J].金屬礦山，2006，（4）：4 ～6.

[4]周志強，易建政，王波，汪金軍.控制爆破技術研究現狀及發展建議[J].礦業研究與開發，2010，03：103-108.