现代爆破技术及其应用

冯娜1吴超1史卓金1

摘要：经济的发展和科学技术的进步，极大地推动了现代爆破技术的发展。本文主要分析和论述了现代爆破技术及其在土木工程中的应用。

关键词：现代爆破技术；土木工程；应用

1.爆破技术概述

爆破技术是一种利用爆炸过程中炸药产生的巨大能量使围岩及其他原始结构产生变形、破坏和抛掷作用，来完成工程目的的工程技术。该技术安全、经济、快速，而且日益广泛地应用于冶金、煤炭、建材、化工、核工业、水利水电、交通、农业基本建设以及国防工程爆破等各个领域[1]。在土木工程活动中，如建筑施工、铁路、道路施工、基坑开挖施工、隧道开挖施工等，大多需要大量的岩土体或土方开挖工作，爆破技术是一种被广泛使用的方法。

2.爆破技术的发展

炸药是工程爆破作业中最主要的材料。早在2000多年前，我国古代炼丹家就在长期的炼丹过程中发现硝、硫磺和木炭的混合物能够燃烧爆炸，从而发明了黑火药。在三国时期，我国就将火药用于战争，制造出火球和火箭。到了两宋时期，科技发展迅速，战争接连不断，越来越多的火器开始出现并大量生产，促进了火药武器的加速发展。13世纪左右，火药从中国经印度传入阿拉伯国家，然后经西班牙传入欧洲，最后传遍世界各地。17世纪以后，火药开始广泛应用于矿山和土木工程爆破作业中，促进了爆破技术的进一步发展。雷汞、火帽、硝化甘油和雷管的发现和发明，为现代爆破技术的不断发展打下了坚实的基础。

进入20世纪后，导爆索、导爆管、毫秒延期电雷管、浆状炸药、乳化炸药等爆破器材和炸药的不断出现，使爆破技术得到了飞速发展。其后，导爆索起爆系统和导爆管起爆系统的研究和制造，大大增加了起爆作业的安全性。新中国成立后，我国在爆破技术应用方面发展迅速，研发出许多爆破新工艺和新技术，解决了许多工程实际应用中出现的难题。我国公路、铁路、隧道、煤矿、水利等领域，大多采用爆破方法进行岩石的破碎开挖，提高了施工效率，加快了建设速度。

随着经济建设的发展，爆破技术已成为许多工业生产和工程施工的重要技术手段之一。如道路施工中的路堑爆破，隧道开挖掘进的预裂爆破，矿山开采的毫秒爆破，水利筑坝的定向爆破，城市建筑物的拆除爆破，排水管道疏通的特种爆破，水下炸礁，堤坝地基处理的水下爆破等。此外，在冶金行业和机电工程中，利用爆炸产生的巨大能量可以将金属切割、冲压成形、焊接在一起或者人工合成金刚石等，还可以清除高炉和炼焦炉中的炉瘤等。

3.爆破技术在土木工程中的应用

（1）聚能爆破技术。聚能爆破其机理是利用切缝的导压作用，合理分配爆炸能量，使孔壁上受到不均匀压力，在预定的方向应力集中生成并扩展裂隙，在其它方向上的作用大大减弱[3]。聚能爆破与普通光面爆破相比较，具有以下优势：提高巷道成形质量，增大了周边眼痕率，减少巷道大大减少，爆炸冲击波具有良好的方向性，施工方便简单、安全高效，而且能减少资金的投入，降低巷道施工成本。可应用于隧道与巷道开挖、土岩穿孔、抢险救助以及航道的疏浚等。

（2）水压爆破技术。将炸药放在装满的水的建筑物中进行爆破，利用瞬间压力摧毁建筑物。水压爆破是利用在水压缩性极小的特点，使爆炸能量经过水传递到构筑物内壁上，能量几乎没有受到损失。在构筑物拆除，露天深孔爆破及隧道开挖爆破等方面，水压爆破具有很大的优越性，爆破块度均匀，炸药消耗少，震动和噪音小，可以抑制飞石。

（3）炸药混装技术。在现实施工的过程当中，为了使岩石破碎均匀，减少大块率，提高爆破效果，可以通过混合装药的长度，控制孔内炸药的化学反应时间，提高混装装药技术。炸药混装技术将炸药现场混装，自动装填，安全起爆集于一体，是现在民用爆破的一个主要发展方向。

（4）电子雷管起爆技术。电子雷管是一种采用微型集成电路对起爆过程进行控制的新型电雷管，它可以根据实际情况自由设定，实现延期起爆的发火时间，有利于精确控制，降低了爆破危害效应，提高了爆破效果，是工程爆破的一种新手段。电子雷管起爆系统由雷管、编码器和起爆器三部分构成[6]。编码器可以记录连接的多发雷管在起爆网路中的位置和ID码，并分别设定所需的延期时间，起爆器用来控制整个起爆网路，可同时管理多只编码器，只有编码器和起爆器组成的系统完全正确，按下确认按钮后，才能起爆整个爆破网络。电子雷管起爆系统具有精度高、灵活性好、安全可靠等特点，合理的起爆网路设计保证了爆破效果，有效控制了爆破震动效应。

（5）无线电遥控起爆技术。随着信息技术、电子技术的发展，爆破技术也在向数字化和智能化方向推进，无线电遥控技术得到了迅猛发展。遥控起爆系统是由电磁雷管、天线圈和振荡器组成，雷管由磁芯、接收器和点火回路组成[7]。该系统是以电磁原理为基础，可广泛应用于隧道开挖和水下爆破。无线电遥控起爆技术具有良好的灵活性，施工简单，安全可靠等特点，实现了爆破人员能在安全范围内进行远距离遥控起爆，保证了爆破人员的人身安全。

4.现代爆破技术应用中的注意事项

（1）合理的装药结构。炸药在炮孔中的放置方式称为装药结构，是影响爆破对岩石的作用效果和质量的重要因素。常用的装药结构有耦合或不耦合装药，连续或间隔装药，正向或反向装药，这些装药方式任意组合，可产生不同的爆破效果，影响爆破质量。因此，需根据现场的具体情况，采用的爆破技术，孔网的设计等，合理选择装药结构，使岩石能够充分破碎，减少装药量，提高了炸药爆炸能量的利用率，降低施工的成本，达到良好的爆破效果。

（2）起爆方式的选择。现在使用最普遍的起爆方式分为非电起爆和电力起爆两类。在爆炸作用效果相同的情况下，适当的起爆方式可以弥补装药结构的不足，降低装药量，提高装药利用率，提高弹药的整体性能。因此起爆方式是否合理直接决定了炸药爆炸的稳定性和爆炸威力。在各种爆破技术的应用中，需要注意针对不同的爆炸顺序和爆炸效果选择合适的起爆方式。

（3）炮孔的堵塞。炮孔堵塞是用炮泥堵塞炮孔口部，将炸药密封在岩石中，以防止高压爆轰气体从炮孔内逸出，增加了气体膨胀的压力，使爆炸气体的能量主要用来破碎岩石，增加了爆生气体对岩石的做功时间，保证炸药的充分反应，从而提高了岩石破碎度，增加了爆炸能量的利用率，同时还可以阻止固体颗粒从炮孔中飞出，提高爆破安全性。

（4）炸药的防水。在实际爆破作业中，由于地质条件，天气等环境的影响，常常会出现淋水、潮湿、积水、在水下作业的情况，往往会给爆破作业带来很大困难，使装药工作复杂化，影响爆破质量，甚至出现拒爆，因此炸药及起爆网路的防水尤为重要。可采用性能良好，抗水效果好的炸药，若使用普通炸药应严格做好防水处理，比如加防水套，炸药、雷管装入玻璃瓶密封等方式。

（5）爆破飞石的防护措施。警戒区域的设立，警戒区域是以爆区为中心，作好安全隔离带，划出警戒线，通过人工监控，设立警戒区同时放置标牌说明，起爆时所有无关人员均应在警戒线外，若工作人员因工作需要不能疏散或无法疏散时，要修建坚固可靠、能抵御飞石冲击的避震场所。

5.结语

目前，各种工程的施工对爆破过程及效果提出了越来越高的要求，促进了爆破技术的丰富和发展，在应用中不断创造了许多爆破新技术、新工艺和新方法，各种新技术在土木工程中的应用一定会有非常光明的前景。

参考文献：

[1]颜事龙.现代工程爆破理论与技术[M].中国矿业大学出版社，2007.

[2]罗勇，崔晓荣，沈兆武.聚能爆破在岩石控制爆破技术中的应用研究[J].力学季刊，2007，28（2）：234-239.

[3]邵鹏，许世银，李志康.国外掘进爆破新技术[C]//全国矿山建设学术会议论文选集.2004.

[4]戴俊.爆破工程[M].机械工业出版社，2015.