控制爆破技术发展及其现代应用

郭小菱

摘 要：本文简要介绍了控制爆破技术的发展历程，着重探讨了几种典型控制爆破技术的基本原理以及在城市建设中的应用。控制爆破技术是传统爆破技术在专业性和安全性上大幅提高后的产物，近年来发展迅速并带来巨大效益。控制爆破的应用体现了科学技术是第一生产力，今后应加大对新型爆破技术的开发研析，为国家工程建设领域技术先进性获得发展增添力量。

关键词：控制爆破；发展历程；现代应用

在传统爆破法破碎岩石过程中，会出现工程费用高、边坡稳定性差，大块率高，震动、空气冲击波、土石灰危害严重等问题。于是，控制爆破技术应运而生。

控制爆破，是指通过一定的技术措施严格控制爆炸能量和爆破规模，使爆破的声响、震动、飞石、倾倒方向、破坏区域以及破碎物的散坍范围在规定限度以内的爆破方法。

目前，控制爆破在工程项目施工中的应用主要有：定向爆破、预裂爆破、光面爆破、岩塞爆破、微差控制爆破、拆除爆破、静态爆破、抛填爆破、弱松动爆破、燃烧剂爆破等。控制爆破要求精度高，造成危害较传统爆破小，现多用于城市以及人口稠密、建筑物密集的地区，在各类建筑物的拆除中可以有效减小爆破对被保护对象的危害。

1 发展情况

控制爆破在国内外是一项新型爆破技术， 从本世纪五十年代产生，六十年代以来才迅速发展起来.60年代以来，控制爆破技术有了很大的提高。美、日、瑞典等国已将控制爆破技术应用于城市较高的建筑物的拆除工程中，并在市政道路、水利工程、铁路、隧道、矿山等方面也得到了很好的运用。到了70年代对爆破机理、施工技术、爆破器材等方面的研究都有了很大的发展。一些爆破工作者已能熟练地将爆破技术应用到高层建筑物的拆除中。如1976年，我国爆破工作者在北京市天安门广场两侧，成功地动用了拆除爆破技术，将总面积达2000m2的北京邮局大楼一次爆倒，未对四周建筑物造成任何危害。自80年代以来，科技工作者运用爆炸力学、结构力学、断裂力学、岩体力学以及工程结构学等多种学科理论，结合现代测量手段，振动测试仪器，并借助于计算机，获得了炸药爆炸对介质破坏的作用机理，取得了较为理想的数学模型，为控制爆破设计提供了理论依据。[1]

2 现代应用

1.抛松控制爆破

随着采矿工业的发展，露天矿基建剥离和生产过程中，一侧抛掷而另一侧松动（成加强松动）的抛松控制爆破正在扩大其应用范围。因此，研究抛松控制爆破的理论和实践，对加速我国采矿工业的发展和提高控制爆破的技术水平，均具有现实的意义。

抛松控制爆破是利用单药包或群药包的爆炸能量抛掷（破碎与抛出）爆区的一侧岩土，同时还必须使另一侧岩土松动（破碎）或加强松动，利用抛松两侧最小抵抗线的不等性参阅图，即Wp

2. 微差挤压爆破技术

微差挤压爆破技术一种延期爆破，延迟时间为几毫秒到几十毫秒，通过延时网路的微差作用来控制一次起爆药量，形成新的自由面，能量场相互影响，实现应力波的叠加、岩石碰撞挤压的二次破碎，从而达到增大一次爆破量和减少爆破次数，提高破碎质量，降低爆破震动的效果。罗开军[3]研究认为微差爆破中合理的排间微差和孔间微差间隔时间由以下半经验公式计算。

t0=[S20+2（V22-V21）H0/g]12-S0V1+V2

t=kQ13+10.2γeCdγrCr-

1.78Q13+SV（1）

式中，t0为排间微差间隔时间，t为孔间微差间隔时间，S0为前后排距，H0为下落高度，V1为堵塞段飞行速度，V2为中部岩块飞行速度，V为岩块平均移动速度，Q为炮孔平均装药量，γe、γr为炸药和岩石的容重，Cd、Cr为孔内炸药爆速和岩石纵波波速，S为岩石移动距离。

3.间隔装药爆破技术

间隔装药爆破也称为轴向不耦合装药爆破，通常指在装药之间或装药与炮泥之间填充空气或水，爆炸冲击波在通过填充介质时强度将大幅降低，使炮孔内的能量分配更加合理，岩体的过破碎情况减少。目前，根据装药结构的不同分为：连續不耦合装药、连续耦合装药、分段不耦合装药和分段耦合装药。

水间隔装药爆破技术是当前重点推广的爆破技术之一。由于水具有近似的不可压缩性和不膨胀性，水耦合爆破时孔壁所受初始冲击压力以及随后因气体膨胀而产生的准静态应力都大于空气耦合爆破，水的流动性使应力场分布更加规律。

近年来，关于孔底间隔装药爆破技术的报道增多，该技术是一种在炮孔底部放置一定高度空气层或水层后进行装药填塞的爆破方法，爆轰波通过空气（水）层传播到达孔底后绝大部分发生反射，反射回来的冲击波使空气（水）层内的准静态压力迅速升高，从而使岩石破碎更加充分，炮眼利用率提高，大块、根底减少，地震效应减弱。[4]

4.光面、预裂爆破技术

光面（预裂）爆破技术从20世纪50年代在瑞典兴起、60年代中期引入国内后发展非常迅速，已广泛应用到露天开挖、隧道、地下工程等领域，为社会和经济发展带来巨大的效益。光面爆破沿设计开挖边界布设密集炮孔，通过径向不耦合装药及药量的控制，减弱在通过药包与孔壁间空气层时产生的主要爆炸压力，孔壁而只产生裂纹，形成平稳轮廓面。预裂爆破由光面爆破演变而来，作用机理与光面爆破相同，也称为预裂光面爆破。两者的主要差别在于：光面爆破的主爆破炮眼先于控制开挖轮廓面的光面炮眼起爆；而预裂爆破的主爆破炮眼在控制开挖轮廓面的预裂炮眼之后起爆。前者的运用可保护围岩的稳定性，形成平整的光爆面；后者可显著降低爆炸震动冲击对边坡、围岩的破坏。[4]

5.定向断裂爆破技术

定向断裂爆破是20世纪60年代在光面（预裂）爆破的基础上发展起来的一种控制爆破技术，以岩石断裂力学为基本原理，相对普通光面（预裂）爆破，定向断裂爆破采用了不耦合装药和同时起爆，应力波幅值较低，其裂纹沿炮孔孔心间连心线方向或沿预定方向起裂并稳定扩展，减小了爆破对保留岩体的毁坏，最大程度上保持了岩壁平整。在预定方向上优先形成裂缝是该技术的关键，导向形式、地质条件、炸药性质、炮孔参数等是影响成缝效果的主要因素。

3 结语

随着控制爆破技术日益科学化、合理化，技术水平的不断提升和渐趋成熟，爆破施工过程将逐渐在效率和质量上取得提高，控制爆破每一步技术上取得的突破都将对爆破技术的安全性和稳定性的增强产生重大的积极促进作用。接下去，寻找更加有效的控制爆破手段和改进已有的控制爆破技术是我们要为之努力的方向，未来我们会看到更加经济、安全、高效的爆破手段，期待不久的将来我国的爆破技术会发展到一个崭新的高度。

参考文献

[1]高欣宝，易建政.控制爆破的应用与安全管理.安全[J].1996年第2期.

[2]刘清榮.论抛松控制爆破[J].南方冶金学院学报 .1980 .

[3]罗开军.孔内孔间微差爆破间隔时间的合理选择[J].金属矿山，2006，（4）：4 ～6.

[4]周志强，易建政，王波，汪金军.控制爆破技术研究现状及发展建议[J].矿业研究与开发，2010，03：103-108.