关于隧道水压爆破的应用与研究

关于隧道水压爆破的应用与研究

摘要：在隧道施工中进行爆破是必须进行的一项工程，在传统的钻眼爆破当中通常是应用到光面爆破以及预裂爆破来对爆破进行控制。随着隧道施工技术的不断进步，隧道施工中采用水压爆破技术已经成为了一种新兴的爆破形式。在本文中只要介绍了在隧道爆破施工中水压爆破的原理、充水以及炮泥的施工制作等等，探究爆破施工的优越性。

关键性：隧道施工；水压爆破；炮眼充水；应用以及研究

中图分类号：tu74 文献标识码：a 文章编号：

引言

在我国的隧道爆破掘进的施工当中常规的爆破技术普遍存在着一些问题，例如在炮眼无回填或者随便地用炸药箱的纸皮卷成卷堵进炮眼口处。这些都是在爆破中不符合科学性的做法，会导致在炮眼围岩进行爆破的过程中炸药发生爆炸而产生的膨胀气体起不了作用的现象，不能充分地利用炸药爆炸的能量，而且次过程的冲击波会很强，从而导致爆破的飞石冲得很远。利用炸药箱的纸皮卷堵塞炮眼更是会产生有害物质，在炸药爆破轰击的时候会破环施工环境中的氧平衡，直接对在场施工人员的身体健康造成危害。本文对隧道水压爆破进行研究。

1关于隧道水压爆破的理论分析

在常规的隧道爆破工程中，对炮眼围岩的破碎工作需要利用到炸药在爆炸中产生的爆炸应力以及爆炸所产生的气体膨胀的力，利用

两巨力的联合作用达到破碎效果。

在炮眼中如无回填堵塞，根据炸药在爆炸中的力的传播的原理，一旦炸药卷被引爆其炮眼部位就会充满空气，空气会在爆炸中被压缩，击波能量会被也就从压缩的空气中被吸收，因此在无回填塞的炮眼的时候应力波会被减弱。除此之外，对炮眼围岩的破碎除了利用爆炸产生的应力波之外还依靠气体的膨胀力，炮眼无回填塞的情况下，由于没有阻挡，因此在爆炸中膨胀的气体很快就从炮眼中泄漏了出来，对破碎岩石的膨胀力作用不大。

在常规的隧道爆破中采用炸药箱纸壳卷成纸卷塞进炮眼口来当作回填堵塞也是一大弊端。利用炸药箱的纸壳来作为炮眼的回填堵塞在炸药爆炸过程中，虽然会对气体膨胀其到了一定的作用，但是在爆炸的高温状态下爆炸的冲击波会很快将纸质变成灰烬，对于抑压气体膨胀的效果并不是十分的理想。再者炸药纸壳的主要成分是碳，因此在燃烧中炸药爆炸的过程中会燃烧，在不完全燃烧的作用下会产生大量的co以及no等对人体有伤害的气体。在进行爆破的时候合格的岩石爆破应该保证其环境的零氧平衡，但是在纸壳燃烧的过程中则会对零氧平衡造成破坏，处于负氧环境，对作业人员的身体产生不良的影响。

在露天爆破开挖的作业上我们通常都会采用土来进行回填堵塞，土的特性是较为松散，虽然可以对其进行压缩操作，但是与空气对比起来压缩性相对较低，在爆破中也不能避免击波的能量损失，但却比空气稍好。但是不能忽略的是利用土回填堵塞在爆破中爆炸气

体膨胀向炮眼口冲出，虽然能够起到一定的抑制作用，但是整个过程却会产生大量的灰尘，对人员的身体造成危害。

针对上述的三种爆破原理对水压爆破进行研究，水压爆破的主要做法是首先往炮眼里面充水，再利用炮泥对炮眼进行回填堵塞。由于水不可压缩，因此在爆炸中可以确保传播的击波的能量不损失，在无损失的爆炸击波作用能够有效地对围岩进行破碎作用。利用制作的炮泥对炮眼进行回填堵塞，其对爆炸气体膨胀抑制的作用要比普通的土要好很多，在爆炸膨胀气体的作用下可以进一步对岩石破碎。利用水压爆破，其中的水还能够在爆破过程中起到雾化降尘的作用，避免了作业环境的飞尘污染。

在隧道的实际施工中利用水压爆破能够比常规的爆破更加有效地利用爆破能过量，提高施工整体的爆破性，对于岩石的破碎效果破碎的程度均匀。根据爆破的原理，相对于常规的爆破而言，利用水压爆破在其装药量相同装药位置也相同的情况下，水压爆破的切向拉应变增大了34%，大大地增强了炮眼的利用率；在其炮眼的中部以及上部切向应变在水压爆破当中分别增强了7%与13%，因此岩石会比常规爆破破碎得更为均匀。

2充水以及炮泥的制作

2.1炮眼充水

在隧道水压爆破中的炮眼充水阶段应该按照上述的水压爆破原理，先将水装进塑料袋中，采用的塑料袋为常用的聚乙烯塑料袋，其厚度为0.8mm，直径参数为35mm，长为300mm，利用自动灌水、

自动封口的水袋封口设备对充水水袋进行密封加工，保证水袋不泄不漏。利用已密封充水的水袋填放至炮眼的设计位置。

2.2制作炮泥

炮泥的制作主要是由土、砂以及水按照一定的分量调配而成。其中三种成分的调配比例土：砂：水分别为0.75：0.1：0.15，土的含量占最大部分。炮泥制作的设备规格参数为重量：310kg ；外形尺寸：1362mm×590mm×1293mm的pnj-1炮泥制作机，利用pnj-1进行长为200mm、直径为40mm的炮泥制作，两名工人的每小时产量可大500多个。

3实际应用的对比分析

利用水压爆破对隧道施工进行实际操作之前分别对炮眼中的水

袋长以及炮泥的长以不同的比例进行了测试，最终得出的结果是，其长比例在3：4的时候能够产生最好的爆破效果。

某隧道在未采用水压爆破技术之前运用的是常规爆破施工爆破

中无回填堵塞，在隧道中进行楔形掏槽光面爆破全断面开挖，其掘进炮眼为3.8m，利用无回填堵塞的常规爆破的爆破效果为每循环进尺3.3m，最高时可以3.5m，整个爆破工程其炮眼的利用率为86.2%，进行每立方的岩石破碎作业要用到药量为1.25kg，爆堆的长度为27.9m，破碎的岩石并不均匀，很多碎岩石呈现的块头过大，爆破后产生的粉尘浓度平均为16mg/m³。

利用水压爆破对该隧道的出口段进行爆破施工，装药量以及炮眼参数都与之前的常规爆破一样，利用水压爆破每个循环平均的进尺

为3.47m，其炮眼的利用率高达93%，比常规爆破高出了差不多7%左右。对水压爆破进行改进，调整其水袋长以及炮泥长的比例，调整为最佳的3：4的状态，并减少炮眼一卷药的用量，其他参数保持与原来的常规爆破一样。在整个隧道的贯通开挖工作中，一共进行了200循环的水压爆破，平均每个循环的进尺高达3.7m，炮眼的利用率高达97%，每立方的岩石破碎用药量平均仅为1.04kg，整体岩石破碎效果均匀基本无什么大块岩石，爆堆飞石的距离比常规爆破中的27.9m缩短为21m左右，粉尘效果之间降低了近45%

4隧道水压爆破的意义

采用隧道水压爆破比传统的爆破施工中提高了炸药爆炸的能量利用率，在施工效率以及施工的经济效益方面都有了很大的提高。利用水压爆破在爆破施工中大幅度地降低了粉尘的产生对人员的危害，并且促进了施工环境有效地改善，为爆破技术提供了一个新的方向，为隧道施工带来了更多的便利。

结束语

水压爆破技术在隧道爆破的应用是隧道施工的一大进步，对比其常规的爆破施工水压爆破能够达到高效，低污染的效果，有效地优化了施工的进程。水压爆破的技术关键还是在于充水以及炮泥的制作以及参数调整上。水压爆破技术表现出来的优越性是常规爆破所无法比拟的，相信在以后的隧道掘进爆破施工中水压爆破必定会被广泛地应用。

参考文献：