爆破减振缓冲垫的发展和展望
时间：2020-12-24 16:02:57 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要在对岩体爆破开挖减振方法分析的基础上，针对毫秒延时降振技术的不足，文章介绍了一种使用简便、成本低的有效降低岩体爆破开挖振动的缓冲垫及其研发历程，首次用在煤矿井下巷道、隧道地下工程、露天矿山及水电站边坡工程爆破开挖的生产实践，证实了缓冲垫在爆破工程中显著的减振效果。攀枝花露天铁矿边坡爆破开挖工程中，半孔率可达到9 5%以上，并和预裂爆破效果首次作了生产实践对比，比预裂爆破振动速度降低50%以上，云南苗尾水电站边坡爆破开挖工程中，半孔率可达到95%以上。
关键词缓冲垫减振；安全阈值；现场实践证明；半孔率；发展展望
黑色火药是中国在公元3世纪时的伟大发明，把硝石、硫磺和木炭末混合起来做成黑色火药，但是，这种火药烟多、爆炸力不强，所以一般只用在步枪子弹和焰火上，直到19世纪，黑色火药一直在炸药领域里独占鳖头。1863年10月，诺贝尔研制的硝化甘油炸药的第一项专利权得到了批准。新炸药用在矿山、铁路工程、山洞开凿、修路架桥，之后，发源于中国的传统黑色炸药为黄色炸药所取代，成为以后所有化学炸药工业的基础，直接或间接地带来了一场无法估量的具有深远意义的革命。
在安全炸药尤其是乳化炸药进入工程领域以后.矿业、工业和交通运输等方面的某些极其重要的工程都开始应用，在开辟许多较大的隧道、水下爆破和运河建造中也大显身手，在采矿方面开辟了新的路径，而采矿在发展经济中起着重大作用，在铁路、公路、大型硐库建设甚至土地开垦中也是不可缺少的，促使许多产业发生重大变革，炸药特别是乳化炸药的发明是社会进步的重要推动力之一。
但是，工程爆破有三大公害：飞石、爆炸引起的空气冲击波扰动和爆破引起的地振动，爆破地振动较为复杂，一直都在努力解决。由于爆破是在瞬间完成的，也没法观察炮孔内爆破过程，爆破环境条件也是多变，爆破振动危害仍然是一个困扰着国内外工程爆破界的研究难题。
爆破减振措施大致有3种：一是针对爆源所采取的控制措施，比如毫秒延时爆破干扰降振法，控制最大段药量、优化爆破参数，改变爆破方式等；二是针对减振对象采取措施，如增加吸振器或改变受振结构的振动响应特性；三是对爆破地振波在传播过程中采取减振措施，如开挖减振沟槽，增加凌空面，减小夹制等。目前在工程爆破中应用最多的（或者说各国学者重点研究的）是毫秒延时起爆减振技术。
地下工程（井巷、隧道等）爆破开挖时，周边炮孔爆破对轮廓线外的围岩体，会造成一定的超挖和很多松动裂缝，这些导致影响岩体的不稳定，而目前使用的光面爆破、预裂爆破及毫秒延时爆破减振技术，都不能较好地解决上述问题，预留岩体直接受到炸药爆炸的冲击。
为解决超挖问题，开始了定向断裂爆破掘进技术的研究，包括切缝药包、切槽炮孔和聚能药包3种定向断裂爆破方法。在相同条件下，切槽断裂控制爆破比光面爆破和预裂爆破的眼痕率值大10%～50%以上。切缝药包定向断裂爆破掘进技术的原理是利用套管隔振、聚能多种作用，能获得较好的爆破效果，形成较为理想的轮廓面，不仅比另外两种方法定向断裂效果好，而且技术上对钻孔爆破没有其它的要求，容易操作。
切缝药包理论及爆破掘进技术，在煤矿、岩石巷道等工程中得到了大量的应用，在切缝药包成功用于众多工程爆破开挖的基础上，结合建筑结构减振技术提出了爆破减振缓冲垫。
1岩巷定向断裂控制爆破技术的概况
在国内外岩巷施工、岩体开挖工程中，为了减少超挖和对围岩体的破坏，普遍采用光面爆破技术，但是由于一些原因，至今仍然存在超、欠挖和周边不平整现象，周边眼光面爆破对轮廓线以外的围岩会产生较多的裂纹，对围岩的破坏还是很严重的，特别在软弱岩层中，问题尤为突出，不仅超欠挖严重，造成支护材料的浪费，而且造成顶板不稳定性、影响支护效果。超挖现象不仅在煤矿如此，其它行业也存在。
有色金属矿山巷道围岩岩石硬度通常较大，爆破后实际掘进断面比设计掘进断面大不少，超挖系数一般都在20%或更大，这就加大了出渣量，也加大了支护壁后空隙的充填工作量，采用锚喷支护则加大了混凝土用量，成本增大。
中国矿业大学（北京）建筑学院在国内首次采用切缝药包、切槽炮孔和聚能药包三种定向断裂爆破方法，在煤矿现场进行了生产对比试验。经过数十个生产循环试验表明，从理论上均有应用的可能，但从生产应用简单、方便、效果显著出发，优选出以切缝药包为主的定向断裂爆破方法作为主要工艺技术，并在煤矿井下运输大巷进行了正规生产，取得了显著的经济和社会效益。“岩巷定向断裂爆破工艺研究”项目于1995年获得中国煤炭部科技进步一等奖，1996年获国家科技进步三等奖。
2爆破减振缓冲垫的提出
定向断裂控制爆破方法包括切缝药包、聚能药包和刻槽爆破，定向切割岩石断裂效果很好，但在降低爆破振动方面，效果不明显，而爆破振动是工程爆破最主要的危害。随着城市化的迅速发展，大量地铁、隧道的修筑，而这些工程离地表很近，岩体爆破开挖引起的地表振动对地面设施、建筑的危害越来越显著，重则引起地面建筑的开裂，甚至倒塌破坏，引起民事诉讼、财产的损失。在今后很长的时间，由于钻爆法比机械掘进成本低很多，而且施工速度也要快得多，钻爆法仍将是在岩体、尤其是硬岩中开挖地下空间的最主要掘进方式。
岩石爆破地振效应是爆破安全的重要研究课题之一。
1950年，瑞典的兰格福斯提出了光面爆破和预裂爆破技术，在工程实践中，为减小爆破引起的振动，通常采用分段爆破、预裂爆破、光面爆破等方法，目前在邻近岩体的轮廓处，特别是在露天矿山等岩体边坡工程，为了保护最终边帮的稳定性，在邻近岩体的边帮处大都采用预裂爆破技术并获得较好的效果。
预裂爆破中为了保证预裂缝具有良好的隔振效果，必须防止预裂缝在随后的爆破作用下下产生闭合，这就要求预裂爆破时所形成的预裂缝必须具有足够的宽度，因为没有临空面，岩石夹制作用大，预裂爆破炮孔要装足够多的炸药，才可以炸开足够宽的预裂缝，对边坡围岩将造成破坏，势必会影响最终边坡围岩的稳定性。采用预裂爆破，从爆破后岩体破碎圈的测试知道，一般破碎带深度为0.35m～0.7m，孔口拉裂在1.0m～3.0m左右，说明爆破对边坡表面岩体会造成一定程度的破坏。
