爆破技術(shù)

不同于一般的工程爆破，對(duì)由爆破作用引起的危害有更加嚴(yán)格的要求，多用于城市或人口稠密、附近建筑物群集的地區(qū)拆除房屋、煙囪、水塔、橋梁以及廠房?jī)?nèi)部各種構(gòu)筑物基座的爆破，因此，又稱拆除爆破或城市爆破。 控制爆破所要求控制的內(nèi)容是:①控制爆破破壞的范圍，只爆破建筑物需要拆除的部位，保留其余部分的完整性;②控制爆破后建筑物的傾倒方向和坍塌范圍;③控制爆破時(shí)產(chǎn)生的碎塊飛出距離，空氣沖擊波強(qiáng)度和音響的強(qiáng)度;④控制爆破所引起的建筑物地基震動(dòng)及其對(duì)附近建筑物的震動(dòng)影響，也稱爆破地震效應(yīng)。

將炸藥裝填在海底或水下進(jìn)行工程爆破的技術(shù)，是和露天爆破相對(duì)的另一個(gè)領(lǐng)域。舉凡疏通航道，炸除礁石，拆毀水下沉船 、建筑物 ，開挖港口碼頭和航道基坑，以及處理碼頭堤壩的軟弱地基等類爆破，都屬于水下爆破的范疇。

水下爆破也和露天爆破一樣，都要用裸露鉆孔和藥室裝藥等方法實(shí)現(xiàn)爆破目的;不同的是水下施工比較復(fù)雜、困難，長(zhǎng)期以來(lái)多由潛水員在水下進(jìn)行鉆孔和裝藥等技術(shù)作業(yè)。工作范圍既受水深的限制，又受潮汐水流的影響，效果欠佳。

由于水作為介質(zhì)的阻力遠(yuǎn)比空氣大，因此計(jì)算裝藥量時(shí)，必須考慮水的深度，才能保證爆破效果;同時(shí)水介質(zhì)傳播沖擊波的能力也遠(yuǎn)大于空氣，附近若有其他水工建筑物時(shí)，多采取氣泡帷幕方法，降低水中沖擊波的峰值壓力，作為防護(hù)手段。

80年代以來(lái)，試驗(yàn)成功了水下壓縮爆破方法，以水為傳播壓力的介質(zhì)，壓實(shí)水下淤泥等類軟土地基，代替過(guò)去用機(jī)械船挖除淤泥的清基方法，既經(jīng)濟(jì)又方便，有效地?cái)U(kuò)大了水下爆破的應(yīng)用范圍。

blasting technique

利用炸藥爆炸的能量破壞某種物體的原結(jié)構(gòu)，并實(shí)現(xiàn)不同工程目的所采取的藥包布置和起爆方法的一種工程技術(shù)。這種技術(shù)涉及到數(shù)學(xué)、力學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)和材料動(dòng)力學(xué)、工程地質(zhì)學(xué)等多種學(xué)科。作為工程爆破能源的炸藥，蘊(yùn)藏著巨大的能量。一公斤普通工業(yè)炸藥爆炸時(shí)釋放的能量為3.52×10的6次方焦耳，溫度高達(dá)3000℃,經(jīng)過(guò)快速的化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的功率為4.72×10的8次方千瓦,其氣體壓力達(dá)幾千到一萬(wàn)多兆帕，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了一般物質(zhì)的強(qiáng)度。在這種高溫高壓作用下，被爆破的介質(zhì)(如巖石等)呈現(xiàn)為流體或彈塑性體狀態(tài)，完全破壞了原來(lái)的結(jié)構(gòu)。

由于巖石結(jié)構(gòu)和地質(zhì)構(gòu)造的復(fù)雜性，以及被爆破介質(zhì)在動(dòng)力作用下的響應(yīng)特征各異，還沒有一種切合實(shí)際的爆破理論能夠完滿地解釋爆破作用機(jī)理。多數(shù)學(xué)者認(rèn)為流體動(dòng)力學(xué)或應(yīng)力波反射理論較能反映爆破的實(shí)際狀況，然而在工程設(shè)計(jì)計(jì)算上，仍以經(jīng)驗(yàn)公式為主。

經(jīng)驗(yàn)公式是根據(jù)藥包重量和它所爆破的體積成正比例并出現(xiàn)漏斗狀爆破坑的關(guān)系建立的(圖1) 式中Q為藥包重量;K為單位耗藥量，是和介質(zhì)有關(guān)的系數(shù);W為最小抵抗線;n為爆破作用指數(shù)，n=r/W為爆破漏斗底部半徑r與最小抵抗線的比值,當(dāng)n=1.0時(shí)定義為標(biāo)準(zhǔn)拋擲爆破漏斗,n<1.0時(shí)為松動(dòng)爆破,n>1.0時(shí)為拋擲爆破;f(n)為爆破作用指數(shù)函數(shù);R 為爆破作用半徑。

工業(yè)炸藥必須用雷管才能引爆，比較安全?，F(xiàn)代起爆方法有電和非電兩種方式:前者由電熱點(diǎn)燃電雷管內(nèi)的灼熱橋絲引爆炸藥;后者則由導(dǎo)火索的火焰或?qū)П鳌?dǎo)爆管傳遞的沖擊波引爆雷管，從而起爆藥包。兩種起爆方式都能做到由毫秒到秒量的時(shí)間間隔，按設(shè)計(jì)要求依次起爆每個(gè)藥包，而作為提高各種爆破效果的重要手段。

爆破作業(yè)的步驟是向要爆破的介質(zhì)鉆出的炮孔或開挖的藥室或在其表面敷設(shè)炸藥，放入起爆雷管，然后引爆。根據(jù)藥包形狀和裝藥方式的不同，爆破方法主要分為三大類:

在介質(zhì)內(nèi)部鉆出各種孔徑的炮孔，經(jīng)裝藥、放入起爆雷管、堵塞孔口、聯(lián)線等工序起爆的，統(tǒng)稱炮孔法爆破。如用手持式風(fēng)鉆鉆孔的，孔徑在 50毫米以下、孔深在4米以下的為淺孔爆破;孔徑和孔深大于上述數(shù)值的為深孔爆破;在孔底或其他部位事先用少量炸藥擴(kuò)出一個(gè)或多個(gè)藥壺形的為藥壺法爆破。炮孔法是巖土爆破技術(shù)的基本形式。

在山體內(nèi)開挖坑道、藥室，裝入大量炸藥的爆破方法，一次能爆下的土石方數(shù)量幾乎是不受限制的，在每個(gè)藥室里裝入的炸藥有多達(dá)千噸以上的。中國(guó)四川攀枝花市獅子山大爆破(1971 )總裝藥量 10162.2噸，爆破1140萬(wàn)立方米，在世界上也是最大規(guī)模的大爆破之一。藥室法爆破廣泛應(yīng)用于露天開挖塹壕、填筑路堤、基坑等工程，特別是在露天礦的剝離工程和筑壩工程 ，能有效地縮短工期 ，節(jié)省勞動(dòng)力，而且需用的機(jī)械設(shè)備少，并不受季節(jié)和地方條件的限制。

不需鉆孔，直接將炸藥包貼放在被爆物體表面進(jìn)行爆破的方法。它在清掃地基的破碎大孤石和對(duì)爆下的大塊石作二次爆破等工作方面，具有獨(dú)特作用，仍然是常用的有效方法。

不同于露天和水下爆破，通常是在一個(gè)狹窄的工作面上進(jìn)行鉆爆作業(yè)，因此，它的特點(diǎn)是裝藥量少或使用低威力的炸藥，多炮眼，裝藥量分散，爆破作用力均勻分布，屬于前述松動(dòng)爆破的情況，最大限度地減少對(duì)圍巖的破壞程度，技術(shù)上的要求比較嚴(yán)格。 地下爆破從技術(shù)上可分為兩種:一是起掘進(jìn)作用的掏槽爆破。其目的是在只有一個(gè)臨空面的條件下，首先在工作面中央形成較小但有足夠深度的槽穴，這個(gè)槽穴是整個(gè)地下坑道、隧道等施工開挖中的先導(dǎo)。掏槽爆破的炮孔布置方法很多，必須根據(jù)地質(zhì)構(gòu)造、斷面大小和施工機(jī)械等條件，確定良好的掏槽眼(孔)的布置形式。二是要使地下坑道造成一定橫斷面形式的成形爆破。這種布孔法稱周邊孔，也稱刷幫爆破。爆破的作用力是在兩個(gè)臨空面上均勻分布的，除了要使炸落的巖石塊度均勻，便于清渣，拋置不太遠(yuǎn)，不致打壞支撐等以外，還應(yīng)保證坑道開挖限界外的圍巖受到最小的破壞，以減少超挖的數(shù)量。

隨著地下工業(yè)的發(fā)展，為開挖地下飛機(jī)場(chǎng)、庫(kù)、廠房等大面積空間的工程，使地下爆破技術(shù)也逐漸向大規(guī)模的大鉆孔爆破技術(shù)發(fā)展。但目前地下大爆破技術(shù)經(jīng)驗(yàn)較少。自從光面、預(yù)裂爆破技術(shù)應(yīng)用于地下工程以后，促進(jìn)了錨桿噴混凝土支護(hù)技術(shù)的發(fā)展，每次爆破的超挖量減少到了最低量，圍巖的穩(wěn)定性大為增加，使地下工程收到很大的經(jīng)濟(jì)效益。