岩石爆破技术的现状与发展

岩石爆破技术的现状与发展

结合笔者对爆破技术的研究，对近几年来国内外较为先进的岩石爆破技术的理论及控制爆破技术方面进行简要的介绍，随着岩石爆破技術的不断发展，爆破工程机械化程度的提高，人们对工程爆破作业有害效应更加的专注。岩石爆破技术的发展对爆破施工发挥起到了重要的作用。

标签：岩石爆破技术；爆破理论；现状；发展

在破岩的过程中采用最为普遍也是效果最好的手段就是爆破。岩石爆破技术的发展不仅仅取决机械设备、测量工具等硬件设备的发展，而且还需要依托爆破理论学、岩石力学等方面的理论成果。随着岩石爆破技术的不断发展以及爆破力学的不断深入，以及测量设备的不断改进、计算机技术在爆破中的普及应用，推动了我国爆破技术向着机械化、智能化方面发展，其只要体现在下面几个方面：一是岩石爆破中使用的各种机械设备逐渐的完善，爆破施工的机械化水平快速发展；二是在对岩石等相关材质的分析上广泛的采用了全新的扫描技术和分析处理技术，根据分析出的岩石的性质来选择与之相符的爆破方案；三是爆破的规模在不断的扩大，爆破的工艺也在不断的更新；四是在爆破的过程中更多的考虑到了环境保护，采用各种控制爆破技术，尽可能的降低岩石爆破对环境及生态造成的影响。五是在岩石爆破过程中开始普遍的应用计算机进行辅助爆破，或者进行计算机模拟爆破，特别是将计算机与GPS定位系统结合之后发展了数字钻爆系统。这些方面的特点都对我国岩石爆破技术的发展起到深远的影响。

1 岩石爆破理论

所谓的岩石爆破就是利用炸药在爆炸的过程中产生的能量来破碎岩石的方法。岩石爆破理论可以系统的分为两个部分来进行概述：一是岩体中的爆破应力波，岩土在炸药爆炸的过程中，岩体会收到冲击和扰动，而在岩体中传播的波，在波的影响下岩体的内在状态会随之发生变化，因此我们将在固定中传播的扰动波称之为应力波；二是岩石爆破破碎机理，爆破机理的研究是一个较为复杂的课题，由于岩石爆破是也在一个高压、高温、高速的三高环境下发生的，在现有的科技条件下是无法进行测试的，而岩石的状态又是不定的，目前也找不到一个合适的状态方程来对岩石的变化进行科学合理的描述，因此，对岩石爆破作用机理的研究还仅仅停留在定性的阶段，现在实际采用的都是多年积累的经验，并没有科学的根据。虽然这个两种不通的机理，但是在实际的爆破过程中这两者都发挥着作用，只是在不通岩石材质下两者发挥的作用程度不一样。

岩石得以破坏是因为在爆破的过程中产生的应力超过了岩石本身多能够承受的最大限度，岩石的破坏与爆炸时产生的能量大小和岩石的力学特性有着紧密的联系。也就是说，要想对岩石进行破坏，在假定装药的型号、形式及自由面相同的条件下，药包装药的多少只要是由岩石的力学特性决定的。在岩石爆破技术的研究过程中，岩石的力学特性与爆破破碎的关系一直都是研究的一个重点。在一定程度上岩石的力学特性决定了这次岩石爆破的难易程度，它主要表现在岩石

的抗压、抗拉、抗剪等方面。炸药的单耗与岩石的这些特性是成正比关系的，对于大多数的岩石来说，抗压和抗拉的强度是成正比的关系。在实际的岩石爆破过程中，爆破的效果并不是由岩石的抗压强度决定的，而是由岩石的抗拉强度决定的，并且与岩石自身内部的密度有着直接的关系，密度大岩石的爆破效果会好。

2 控制爆破技术

2.1 周边控制爆破技术

随着炸药品种、机械设备的更新和广泛应用，光面爆破从上世纪60年代开始应用以来，就成为了岩石爆破中维护周边岩层稳定性的重要方法。光面爆破在80年代中期时在我国开始推广，目前已经在隧道开挖、路堑工程施工上得到了广泛的应用。试用爆破技术对巷道掘进的过程中要求不得损坏巷道周边的墙壁岩石，而在炮眼连心面上进行破坏，这使得爆破的效果差强人意，常常会出现欠挖、超挖的情况。为了保证光面爆破的效果，现在在国内外普遍采用的都是岩石定向断裂周边控制爆破技术。这种方法的实时途径主要有：（1）将炮孔用切糟钻头切成糟；（2）对炸药的能源方向加以控制；（3）改变炸药的结构实现岩石裂缝扩展定向控制。目前前两种方法已经开始在岩石爆破工程中加以使用，并取得了较好的成效。

2.2 预裂爆破技术

预裂爆破技术是临近边坡控制爆破过程中的一种方法。预裂爆破是在爆破开挖过程中，沿设计开挖轮廓线打密集孔装少量炸药预先爆炸成缝，以防止爆破区炮孔爆破引起爆区外保留岩体或其他建筑物破坏的一种技术。由于在开挖区和保留区之间预先形成一条裂缝，使主爆区爆破的应力波传到预裂缝时被反射掉一部分，透射到保留岩体中的应力波强度减少，从而达到减震的目的。另一方面，预裂缝切断爆区传来的裂缝，避免其伸入保留岩阵内，达到保护岩体不被破坏。此外，采用预裂爆破开挖的岩面平整美观，超欠挖量少，可以减少混凝土的回填量，使其得以广泛推广应用。

3 深孔控制爆破技术

3.1 小抵抗线大孔距爆破技术

在爆破的过程中增强对单孔的装药量，增大孔距，从而有利的改善岩石破碎的效果。通过对小抵抗线大孔距爆破技术进行的室内实验研究表面，在爆破的过程总减少抵抗线，能够使反射拉伸波对岩石的破坏程度增强，小抵抗线下增大孔距，能够消弱其对裂缝形成的抑制作用，使得岩石破碎的质量得到一定的改善。

3.2 空气间缝装药爆破技术。

空气间隔装药结构，就是在孔中进行分段间隔装药，各段之间形成空气间隔，由于空气可以改善爆破能量传递过程的匹配关系降低爆轰产物对孔壁的初始压

力，调节爆破的脉冲系数，即降低爆破的脉冲初始峰值延长爆破脉冲持续时间，提高能量的利用率；另一方面，当装药爆炸后，首先在空气柱内激起相向传播的空气冲击波，并在空气柱中心发生碰撞，使压力增高，同时产生反射冲击波于相反方向传播，其后又发生反射和碰撞，炮眼内空气冲击波往返传播，发生多次碰撞，增加了冲击压力及其激起的应力波作用时间，从而，提高了应力波在爆破中的破碎作用，提高了炸药能量的有效利用率，降低了炸药消耗量。空气间缝装药爆破能够提高爆破的安全性，还能够有效的降低工人的劳动强度节省大量的人力资源，提高炸药的有效利用率。

3.3 高台阶爆破技术

采用高台进行爆破，这样能够增加矿山的开采强度，这是增强矿石产量的重要途径。采用高台阶进行爆破，能够使炸药均匀的分布；岩石从高台阶上跌落下来还能够提高岩石破碎的程度；爆炸气体产物从深孔中飞逸受阻而穿透石头的裂缝使岩石破碎，并理所应当停留在岩体上。

4 结束语

综上所述，可以看出，新型炸药和设备的研制应用，极大的促进了岩石爆破技术的进步；国家对爆破技术方面的管理以及爆破对环境的保护作出了明确的规定，这促进了爆破控制技术的发展；计算机技术在爆破过程中的应用，推动了爆破模拟理论研究和爆破数值化智能化的发展。可以预测，随着岩石爆破技术不断改革和发展，计算机在爆破过程中的普及，岩石爆破技术将取得较快的发展，爆破技术的管理水平也将得到极大的提升。

参考文献

[1]宋锦泉.中国工程爆破发展现状与展望[J].铜业工程，2002.

[2]张强.岩体爆破性分级研究进展[J].工程爆破，1998.

作者简介：龙兴华（1973，11-），男，湖南省花垣县人，现任职称；助理工程师，大学本科，主要从事土岩爆破和安全管理研究方向。