表面聚能爆破
一聚能爆破简介
聚能爆破是一种比较适用于石材切割、巷道成型的爆破方法,它可以产生极大的能量射流，控制预定方向的裂纹的扩展、减少其它方向随机生成的裂纹;能大大提高炮孔的利用率,加快掘进速度,大大减少边壁超挖和欠挖，而且与其他爆破方法相比可采用更大的不耦合系数,这为减少对岩体的损伤创造条件聚能效应通常被称为“门罗效应”，即炸药爆炸后，爆炸产物在高温高压下基本是沿炸药表面的法线方向向外飞散的。利用炸药爆炸产物运动方向与装药表面近似垂直的规律,做成特殊形状的装药结构,就能使爆炸产物聚集起来，提高了爆炸能量流的密度,增强爆炸效果。
聚能药包由引信装置、隔板、炸药、金属罩、支架等5部分组成，如图1所示。
聚能效应的主要特点是能量密度高和方向性强,但仅仅在锥孔方向上有很大的能量密度和破坏作用。其他方向则和普通装药的破坏作用是一样的。因此,聚能装药一般只适用于产生局部破坏作用的工程中，例如岩石的控制爆破。
图 1 聚能药包结构示意图图2试验所用聚能罩及聚能装药
图3聚能装药射流作用示意图图4聚能装药破岩作用示意图
二聚能爆破试验
聚能爆破用于破碎岩石时，岩石的破碎深度、直径和体积是评价爆破效果的主要标准，由于爆炸试验是一个瞬时、复杂的过程，试验结果往往存在较大的随机性，对爆破漏斗直径的影响尤为明显，各组试验的爆破漏斗轮廓往往很不规则，给爆破漏斗直径的取值带来很大误差，同时受试件表面强度不均匀的影响，爆破直径的试验结果往往有较大误差。因此，试验以岩石的破碎深度和破碎体积作为评价聚能爆破效果的依据。
试验炸药采用人工压装的黑索金( RDX) ，密度约 1.0 g /cm3。，试验聚能穴采用底角为70 °的锥形，顶部为球缺，聚能穴底径36 mm，高32 mm。试验将采用380 ×350 mm 圆柱体水泥砂浆试件( 重约80 kg) ，试验药量60 g。试验药包外形均采用圆柱体。试验所用聚能罩及聚能装药如图2所示。。其中，铝罩比无罩聚能装药破碎深度提高70% 以上，而铜罩和铝罩破碎深度仅相差10%。
图5集中药包爆破效果图6无罩聚能装药爆破效果
图7铝罩聚能装药爆破效果图8铜罩聚能装药爆破效果
表1 0 炸高时聚能装药试验数据统计
聚能爆破破岩过程大致可以分为 4 个阶段：
（1）冲击波作用阶段: 破岩的开始阶段，爆炸后的冲击波作用于和炸药直接接触的岩石表面，产生极大的压力，使岩石发生破坏。此阶段聚能罩开始压缩形成射流，但尚未到达岩石表面。
（2）( 2) 聚能射流开坑阶段: 聚能射流头部碰击静止的岩石，产生百万大气压的压力。从碰撞点向岩石和射流中分别传入冲击波，岩石自由界面处崩裂，射流在岩石中建立三高区。此阶段仅占穿孔深度的很小一部分。
（3）射流侵彻准定常阶段: 射流对处于三高区状态的岩石穿孔，碰撞压力降低到20 ～30 万大气压。此阶段射流的能量分布变化缓慢，破岩参数和穿孔直径都变化不大，基本上与破岩时间无关，故称准定常阶段。
（4）杵体及应力波作用阶段: 金属射流速度已相当低，岩石强度的作用愈来愈明显，破岩速度和扩孔能力明显下降，但金属罩所形成的杵体依然能对孔壁和试件表面处于三高状态的岩石起到破坏作用，同时，试件中应力波也有助于爆破漏斗的形成，直到压力衰减到小于岩石抗压
强度时破岩作用中止。
三小结
聚能装药尤其是带金属罩的聚能装药，可以显著提高岩石的爆破破碎深度，比相同药量的集中药包破碎深度提高一倍以上，对破碎体积也有所提高。
聚能装药破碎岩石的过程大致可以分为冲击波作用、射流开坑、侵彻、杵体及应力波作用 4 个阶段。岩石的破碎深度主要取决于金属射流侵彻；破坏范围主要取决于聚能爆破产生的冲击波和爆生气体作用。
聚能水压爆破施工技术 一、工程概况 该隧道处于陕北东南部黄土残塬区，上部覆盖厚层黄土，由于受到强烈侵蚀作用，黄土塬已破碎不堪，零星分布，地表沟壑纵横，冲沟发育，地质主要为冲积砂质新黄土，冲洪积砂质老黄土、黏质老黄土及砂类土；下部为水平层状砂岩、泥岩等，最大埋深310m在施工过程中主要存在滑坡、高地应力、游离态有害气体、浅埋、断层等高风险，隧道结构穿越黄土、土石混合断面、水平岩层。施工难度大、安全风险高等诸多不利因素。 二、常规光面爆破技术 1 、技术原理 常规光面爆破技术原理是炮眼中的炸药爆炸后，在岩石中传播应力波产生径向压应力和切向拉应力 , 由于炮眼相邻互为“空眼” , 所以在炮眼连线两侧产生应力集中度很高的拉应力 ,超过岩石抗拉强度 , 炮眼之间的岩体形成的初始裂缝要比其他方向厉害的多 , 除此之外 ,由于炸药爆炸生成的高压气体膨胀产生的静力作用促使初始裂缝进一步延伸扩大。 2、工艺流程 3、装药结构 常规（或普通、传统）隧道爆破采用连续装药，炮眼间距炮眼中仅装炸药而无回填堵塞，其装药结构如下图所示。 炮眼无回填堵塞装药结构 4、爆破参数 常规爆破设计参数表 周边眼深度3.5m，进尺2.8m,开挖断面面90.98m3，炸药单耗0.98kg/m3 5、常规爆破存在的问题 1）炮眼间距为40-50cm,布眼过密、打眼过多、打眼作业时间占用时间过长。 2）由于炮孔内充满了空气，应力波部分能量因压缩空气而损失，所以应力波的强度因无回填堵塞而降低，结果削弱了对围岩的破碎。 3）常常出现超挖，增加混凝土衬砌量提高施工成本，隧道爆破开挖出现亏损，超挖是致命的“罪魁祸首”。 4）常规爆破后有害气体浓度高，粉尘大。再加上斜井通风困难，放炮后通风时间需要 30-40 分钟，机械才能够到达掌子面进行出碴，对工序衔接造成了极大的影响。 三、水压光面爆破技术 1 、技术原理 水压光面爆破原理为“往炮眼中一定位置注入一定量的水，并用专用的炮泥回填堵塞炮眼，利用在水中传播的冲击波对水的不可压缩性，使爆炸能量经过水传递到围岩中几乎无损失，同时，水在爆炸气体膨胀作用下产生的“水楔”效应，有利于岩石破碎，炮眼中的水可以起到雾化降尘作用，大大降低粉尘对环境的污
《暗挖隧道节能环保水压爆破》专题讲座 一．观看案例视频 1. 贵阳轨道交通工程1 号线采用暗挖隧道水压爆破 优点： （1）与常规爆破相比，节省炸药20%左右，节能效果显著； （2）有效控制爆破振动速度在2cm/s 以内，保障了安全不扰民； （3）比常规爆破粉尘浓度下降70%以上，改善作业环境，保护施工人员健康，保障地面上环境不被污染； （4）提高施工效率，加快施工进度，每循环比常规爆破多推进 0.2m 左右； （5）提高经济效益降低成本，每延米可节省费用330 元。 2. 中铁十六局蒙华铁路采用聚能水压光面爆破 优点: （1）减少打光爆炮眼50%，加快施工进度，缩短施工工期； （2）光爆炮眼毋须传爆线，降低爆破成本； （3）不欠挖更不超挖，轮廓面平顺整齐，半眼痕保留率高； （4）降低成本，提高经济效益。 二．何广沂教授讲解节能环保水压爆破 1. 概念：往炮眼中一定位置注入一定量的水袋，最后用专业设 备加工成的炮泥对炮眼进行回填堵塞。 2. 原理：
（1）炮眼中没有空气，产生的能量全部利用； （2）炮眼中有水，产生水楔子，加强了围岩的破碎； （3）炮眼中有水，产生水雾，起到降尘作用； （4）堵塞产生的膨胀气体，对围岩进一步的破碎。 3. 与常规光面爆破相比的相同点： （1）炮眼分布； （2）掏槽形式； （3）炮眼数量； （4）泡眼深度； （5）起爆顺序； （6）起爆时间。 4 ．与常规光面爆破相比的不同点： （1）增添水袋和炮泥 （2）节能环保 5. 优点（三提高一保护） （1）提高炸药利用率； （2）提高施工效率，单循环进尺提高0.2m； （3）提高经济效益； （4）降低粉尘浓度，改善作业环境，保护施工人员的健康6. 六个有效控制 （1）有效控制震动在安全范围内； （2）有效控制冲击波的强度，不扰民； (3)有效控制粉尘浓度； (4)有效控制温度的升高；
聚能切割爆破在拆除特大型钢结构厂房中的 施工技术研究 解放军理工大学工程兵工程学院 二零零二年九月 控制爆破拆除多应用于混合结构、框架结构等建（构）筑物的拆除，而钢结构的控制爆破拆除是一个全新的课题，目前国内还没有这方面成功实例及相关经验可供借鉴。 聚能装药做为一种特殊的装药形式，多应用于军事领域，它可以将炸药爆炸时的爆炸能聚集起来，达到对金属穿孔、切割、破坏等目的，如穿甲弹、破障弹、线型反坦克履带雷等。航天工业上利用聚能装药的特性，形成线型切割器，切割金属结构，实现运载火箭的各级脱离。采用线性聚能装药的爆炸来快速切割钢结构物，达到拆除钢结构物目的，这在理论上是成立的，实际上能否成立，还有许多问题有待解决。 上海宝钢集团第一钢厂，为建设国内最大的不锈钢基地，需将原第二炼钢车间厂房拆除，其拆除目标是在安全的前提下达到快速拆除整个车间，为不锈钢基地建筑节约宝贵的时间。 该车间主厂房总计占地32200M2，东西长318M，南北宽110M，其中，钢砼框架结构厂房占地14560M2，钢结构厂房占地17640M2，整幢厂房总建筑面积69505M2，爆破目标南侧50M为上海市重点保护单位吴淞煤气厂制气车间，北侧100M为厂内正在生产的高炉锅炉房及化学水处理站。 国内该类厂房拆除施工多采用“倒装法”拆除，“倒装法”拆除：一是安全
性差，二是工期较长，三是成本较高，无法满足工程建设需要，迫切需要一种新的拆除施工方法。 结合上钢一厂二炼钢拆除的实际工程，对聚能切割爆破在拆除特大型钢结构厂房中的施工技术进行如下研究。 一、进行工程勘察 1．工程概况 1.1概述： 工程地点：宝山区长江路735号，拆除对象为上海一钢厂二炼钢厂房及厂房内的大型基础。二炼钢厂房由钢结构主厂房和钢筋混凝土结构厂房组成，其中：钢结构主厂房包括：加料跨、过渡跨、精炼跨，钢筋混凝土结构的厂房包括过渡跨及出坯跨。建、构筑物分布情况见附图1总平面图。 1.2 拟拆除的 建、构筑物结构简况： 加料跨厂房 为大 图1、环境平面示意图 型钢结构厂房（钢结构梯型屋架）。长318m，跨度19.7m，屋面标高最高为▽+24.6m，天窗屋面高为▽+29m，屋面为大型砼预制板，山墙为镀锌瓦围护结构；加料跨厂房与炉子跨厂房共用G列厂房柱，柱距18m，与过渡跨厂房，共用F列房柱。 过渡跨厂房 为单层钢结构厂房，屋面为钢结构梯型屋架，预制砼屋面板。长240m，
第二章 影响线型聚能装药侵彻能力的因素 爆炸切割是利用聚能原理来切割坚硬物质的爆炸新技术。由于切割都是沿着一个面切割出一条窄缝来，因此，多采用平面对称型药型罩。线型聚能装药是一种长条形带有空腔的装药，在空腔中嵌有金属药型罩。药型罩的形状可以是圆弧形或各种不同顶角的楔形，药型罩的材料可以是铜、钢、铝、铅等。利用这种装药可制成各种爆炸切割器，图2.1为线型聚能装药的基本构形。 2.1 线型聚能装药作用的基本原理 当炸药起爆后，爆轰波一方面沿着炸药的长度方向传播，另一方面沿着药型罩运动，聚能作用使爆炸能量向药型罩会聚，爆轰产物以高达几十万大气压的压 力作用于药型罩，并将其压垮，而后向对称轴闭合运动，并在对称平面内发生高速碰撞，药型罩内壁附近的金属在对称平面上挤出一块向着装药底部以高速运动的片状射 流，通常称之为“聚能刀”。它一般是呈融 熔状态（热塑状态）的高速金属射流，其头部速度大约3000～5000m/s ，集中了很高的能量。金属射流在飞行中不断拉长，当它与 金属靶板发生相互作用时，迫使靶板表面压力突然达到几百万大气压。在高压作用下，靶板表面金属被排开，向侧表面堆积，而飞溅和汽化的不多。随着射流和靶板的连续作用，金属射流不断损失能量并依附在金属断裂面上。爆炸切割器正是依靠这种片状的“聚能刀”，实现对金属的切割作用。图2.2 为线型聚能装药射流形成和拉伸断裂的示 意图，图中所采用的起爆方式为典型的端部点起爆方式。可以看出，药型罩的压 图2.1 线型聚能装药的基本构形 Fig.2.1 The basic figuration of 炸药 图2.2 LSC 药型罩压垮和射流形成特性 Fig.2.1 Liner collapse and jet formation 杵体 主射流 外壳 断裂射流 (a)起爆初时 (b)射流形成 (c)射流断裂
光面爆破施工作业指导书 1.适用范围 适用于山西中南部铁路通道通道ZNTJ-21标铺子山隧道光面爆破施工。 2.作业准备 在开工前组织技术人员认真学习实施性施工组织设计，阅读、审核施工图纸，澄清有关技术问题，熟悉规范和技术标准。制定施工安全保证措施，提出应急预案。对施工人员进行技术交底，对参加施工人员进行上岗前技术培训，考核合格后持证上岗。 3.技术要求 隧道开挖进出口段围岩较差，采用台阶法光面爆破开挖，洞身Ⅱ级围岩采用全断面光面爆破开挖，Ⅲ、Ⅳ级围岩采用台阶法开挖，Ⅴ级围岩采用三台阶法开挖。对于软弱破碎不稳定基岩实施浅眼多循环、勤支护、早封闭的开挖原则，确保施工安全。 4.工艺流程（见下图） 图1光面爆破施工工艺流程图
5.施工要求 5.1爆破设计原则 爆破设计的原则是安全稳妥、施工便利、合理循环进尺、保持各工序相互配合、均衡施工。 5.2爆破参数的选定 根据该隧道的地质情况和爆破机具与爆破材料采用非电毫秒雷管微差光面爆破。 设计参数的选定： 周边眼距离E：E为45～50cm 周边眼抵抗线W：W为50～65cm 装药集中度q：q为0.08～0.12cm 4、辅助眼间距60～75。
5、爆破炮眼布置图见下图： 光面爆破炮眼布置图 6、主要施工工艺 (1)光面爆破施工工艺 1）全断面开挖光面爆破 1>拱部光爆周边采用小直径φ20×200mm的硝铵炸药进行不耦合装药，其它眼采用φ32×200mm的硝铵炸药。 2>掏槽方式：采取斜眼掏槽。 3>炮眼深度：除掏槽眼垂直深度4.5m外，其均垂直深度3.8m。 4>钻孔： ①准备工作：测出轨面线和中线，凿岩台架就位，画出轮廓线。 ②采用YT28风钻钻孔，钻眼孔径φ42mm。 ③钻眼应符合下列要求： A、掏槽眼：深度、角度按设计施工，眼口间距误差和眼间距误差不大于5cm。 B、掘进眼：眼口排距、行距误差不大于6cm。 C、辅助眼：与周边眼的排距误差不大于5cm。
表面聚能爆破 一聚能爆破简介 聚能爆破是一种比较适用于石材切割、巷道成型的爆破方法,它可以产生极大的能量射流，控制预定方向的裂纹的扩展、减少其它方向随机生成的裂纹;能大大提高炮孔的利用率,加快掘进速度,大大减少边壁超挖和欠挖，而且与其他爆破方法相比可采用更大的不耦合系数,这为减少对岩体的损伤创造条件聚能效应通常被称为“门罗效应”，即炸药爆炸后，爆炸产物在高温高压下基本是沿炸药表面的法线方向向外飞散的。利用炸药爆炸产物运动方向与装药表面近似垂直的规律,做成特殊形状的装药结构,就能使爆炸产物聚集起来，提高了爆炸能量流的密度,增强爆炸效果。 聚能药包由引信装置、隔板、炸药、金属罩、支架等5部分组成，如图1所示。 聚能效应的主要特点是能量密度高和方向性强,但仅仅在锥孔方向上有很大的能量密度和破坏作用。其他方向则和普通装药的破坏作用是一样的。因此,聚能装药一般只适用于产生局部破坏作用的工程中，例如岩石的控制爆破。 图 1 聚能药包结构示意图图2试验所用聚能罩及聚能装药
图3聚能装药射流作用示意图图4聚能装药破岩作用示意图 二聚能爆破试验 聚能爆破用于破碎岩石时，岩石的破碎深度、直径和体积是评价爆破效果的主要标准，由于爆炸试验是一个瞬时、复杂的过程，试验结果往往存在较大的随机性，对爆破漏斗直径的影响尤为明显，各组试验的爆破漏斗轮廓往往很不规则，给爆破漏斗直径的取值带来很大误差，同时受试件表面强度不均匀的影响，爆破直径的试验结果往往有较大误差。因此，试验以岩石的破碎深度和破碎体积作为评价聚能爆破效果的依据。 试验炸药采用人工压装的黑索金( RDX) ，密度约 1.0 g /cm3。，试验聚能穴采用底角为70 °的锥形，顶部为球缺，聚能穴底径36 mm，高32 mm。试验将采用380 ×350 mm 圆柱体水泥砂浆试件( 重约80 kg) ，试验药量60 g。试验药包外形均采用圆柱体。试验所用聚能罩及聚能装药如图2所示。。其中，铝罩比无罩聚能装药破碎深度提高70% 以上，而铜罩和铝罩破碎深度仅相差10%。 图5集中药包爆破效果图6无罩聚能装药爆破效果
《暗挖隧道节能环保水压爆破》专题讲座一．观看案例视频 1.贵阳轨道交通工程1号线采用暗挖隧道水压爆破 优点： （1）与常规爆破相比，节省炸药20%左右，节能效果显著； （2）有效控制爆破振动速度在2cm/s以内，保障了安全不扰民； （3）比常规爆破粉尘浓度下降70%以上，改善作业环境，保护施工人员健康，保障地面上环境不被污染； （4）提高施工效率，加快施工进度，每循环比常规爆破多推进0.2m左右； （5）提高经济效益降低成本，每延米可节省费用330元。 2.中铁十六局蒙华铁路采用聚能水压光面爆破 优点: （1）减少打光爆炮眼50%，加快施工进度，缩短施工工期； （2）光爆炮眼毋须传爆线，降低爆破成本； （3）不欠挖更不超挖，轮廓面平顺整齐，半眼痕保留率高； （4）降低成本，提高经济效益。 二．何广沂教授讲解节能环保水压爆破 1.概念：往炮眼中一定位置注入一定量的水袋，最后用专业设
备加工成的炮泥对炮眼进行回填堵塞。 2. 原理：
（1）炮眼中没有空气，产生的能量全部利用； （2）炮眼中有水，产生水楔子，加强了围岩的破碎； （3）炮眼中有水，产生水雾，起到降尘作用； （4）堵塞产生的膨胀气体，对围岩进一步的破碎。 3.与常规光面爆破相比的相同点： （1）炮眼分布； （2）掏槽形式； （3）炮眼数量； （4）泡眼深度； （5）起爆顺序； （6）起爆时间。 4．与常规光面爆破相比的不同点： （1）增添水袋和炮泥 （2）节能环保 5.优点（三提高一保护） （1）提高炸药利用率； （2）提高施工效率，单循环进尺提高0.2m； （3）提高经济效益；
（4）降低粉尘浓度，改善作业环境，保护施工人员的健康。 6. 六个有效控制 （1）有效控制震动在安全范围内； （2）有效控制冲击波的强度，不扰民；
聚能-爆破战斗部对潜艇多层壳体毁伤效应研究潜艇防护技术和性能的不断提高给反潜武器提出了更高的要求,提高鱼雷战斗部对潜艇多壳体、多舱室结构的毁伤能力是亟待解决的问题。本文以增强鱼雷战斗部对潜艇双层壳体的毁伤效果为目标,综合考虑了水下爆炸冲击波、气泡脉动压力、EFP侵彻和静水压力等因素,提出一种能够提高耐压壳凹坑和破孔尺寸、大幅降低耐压壳强度的串联战斗部结构形式,在对潜艇双层壳体结构造成巨大破坏、耐压强度大幅降低的情况下,水下高静水压力作用将大大提高受损耐压壳压溃失效的可能。本文在研究中利用AUTODYN和ABAQUS软件开展相应仿真工作, 首先通过水下爆炸相关理论、EFP成型理论并结合实际潜艇及鱼雷战斗部尺寸确定相关仿真模型参数,然后通过相关理论和以往相关实验数据验证仿真参数设置的合理性。在验证仿真参数合理性的同时分析战斗部相关参数及水深对潜艇壳体破坏能力的影响,研究爆破战斗部、聚能战斗部以及聚能-爆破串联战斗部对潜艇双层壳体的毁伤效果。 利用ABAQUS软件的非线性屈曲分析算法和显式动力学算法分别计算了破孔尺寸和凹坑大小对环肋圆柱壳耐压强度的影响,利用AUTODYN有限元算法计算了爆炸成形弹丸、冲击波、气泡脉动及静水压力联合作用下对含水间隔靶的破坏过程。通过AUTODYN二维有限元分析开展球形装药水下爆炸计算,所得仿真计算结果与Cole经验公式计算值所得误差在可接受范围内,认为AUTODYN二维有限元分析计算水下爆炸具有较高的计算精度,仿真方法和参数的设定具有一定的可信度。研究结果表明,潜艇多层壳体结构在聚能装药的破坏作用下主要产生由EFP侵彻形成的小尺寸剪切穿孔和由爆炸冲击波及气泡脉动引起的穿孔的撕裂作用及结 构垂向的拉伸撕裂和大面积的塑性变形。凹坑和破孔的存在均会降低环肋圆柱的耐压强度,当两者同时存在时,凹坑是引起圆柱壳剩余耐压强度的主要因素。 水深的增加会降低聚能装药EFP的侵彻能力,但会增加水下爆炸作用下潜艇结构的局部挠度变形量。通过对比数值仿真与复合靶板结构毁伤实验结果验证了SPH-FEM仿真方法的可信度。仿真结果表明,爆破型、聚能型和串联型三种战斗 部对耐压壳造成的破坏程度依次增强,耐压壳剩余耐压强度依次降低,双壳体潜 艇在受到串联型战斗部破坏后更容易被水下的高静水压力压溃。所以,研究提出了一种能够对耐压壳体造成更大破口和凹坑的装药结构,利用聚能-爆破二级串
聚能水压光面爆破快速布孔的方法 发表时间：2018-10-27T17:13:05.800Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第18期作者：汪祥国 [导读] 在高铁、公路、煤矿、军工、水利及城市轨道交通工程，大量的隧道开挖引进了聚能水压光面爆破新技术。 中铁十一局集团第二工程有限公司湖北十堰市 442013 摘要：聚能水压光面爆破是著名爆破专家何广沂教授领衔的团队，2015年研发的一种隧道掘进开挖新技术，现正处于“青少年”时期，在推广应用过程中经常会因为技术人员布孔经验少或对围岩把握不准确而影响施工工效和爆破效果，本文通过以往施工现场爆破效果对比，结合聚能水压光面爆破的原理进行总结分析，形成了一种快速布孔的方法。 关键词：聚能水压光面爆破布孔 引言：在高铁、公路、煤矿、军工、水利及城市轨道交通工程，大量的隧道开挖引进了聚能水压光面爆破新技术，它能有效的减少周边眼数量，降低对周围岩石扰动，充分发挥岩石的自稳性，同时保持岩面平整，降低初支喷射混凝土用量，加快进度，提高施工效率。但因爆破工程技术人员在聚能水压光面爆破设计时，选取孔距、线装药密度及参数，没有资料和数据参考，有时资料不全，选取的参数不合理，降低了聚能水压光面爆破的工效，削弱了效果。 一、聚能水压光面爆破的原理 聚能水压光面爆破就是炮孔中由聚能管装置代替了常规光面爆破炮孔中的药卷和传爆线，炮孔的最底部和上部有水袋，用专用设备加工成的炮泥回填填塞。 聚能管装置由四部分组成：聚能管、炸药、传爆线和起爆雷管。 图一聚能水压光面爆破装药示意图 聚能水压光面爆破，除炸药爆炸在岩石传播应力波产生径向压应力和切向拉应力，还增加了聚能槽产生的高温、高压射流以及光爆炮眼中的水袋在爆炸作用下产生“水楔”效应。由于水袋炮泥复合堵塞，有效控制了爆炸生成的膨胀气体在炮眼中，其膨胀气体静力作用要比常规光面爆破不堵塞强的多，更有利于已形成的裂缝再延伸扩展加大。在推广应用中，隧道光面爆破光爆炮眼间距能达一米。 二、布孔方法 结合国内爆破专家关于浅眼聚能光爆的参数经验，根据岩石的级别和岩石的风化和节理裂隙发育情况建立爆破参数查询表（详见表一），在布孔时按照图纸地质描述，确定了岩石级别，选取对应参数值，适当调整孔距和装药集中度参数大小，硬岩完整的孔距参数取值大，线装药密度取大值。 注：围岩等级一般分为六个等级，由于Ⅵ级围岩不需要爆破开挖，没有相应的孔距及装药选值。 2.1查看图纸，核对现场地质情况，查询参数表 根据施工现场掌子面里程查询施工图纸，了解掌子面的围岩等级和围岩的岩性，查看掌子面现场，仔细核对围岩的岩性，使用小刀刻划岩石判定岩石的硬度，划的越深说明岩石越软，使用尖锤敲击岩石听其声音，声音清脆说明岩石风化程度越小，相对较硬。核查完掌子面围岩情况后，查询爆破参数表。 2.2测量放样 测量人员用全站仪确定出隧道中心线、拱顶高程，并在开挖轮廓线上每间隔1~2m测设出开挖轮廓控制点，利用开挖轮廓控制点用红油漆画出开挖轮廓线。 2.3布孔 布孔一般自拱顶中线往两侧进行布设。布孔前先观测掌子面围岩的破碎情况及节理分布情况。因为炸药爆炸在岩石传播应力波产生径向压应力和切向拉应力，岩石的破碎及节理的走向对爆破能量的消减有一定的影响，越破碎、节理为水平方向，爆破能量消减的越多。所以在查询完爆破参数表后取值时，如果围岩破碎节理为水平节理，查询参数表取小值，如果岩石破碎，节理为竖向节理，查询参数表取中间值，如果岩石完整性好，查询参数表取大值。计算各爆破参数，对掌子面进行布孔。 三、应用情况 3.1汉十高铁余家山隧道Ⅲ级围岩，主要为变灰绿岩，弱风化，块状结构，节理裂隙较发育，水平节理多，岩体较破碎~较完整，属软
名词解释 1. 岩石坚固性及坚固性系数 岩石坚固性：岩石抵抗任何外力造成其破坏的能力，或岩石破碎的难易程度。 坚固性系数：岩石坚固性在量的方面用坚固性系数f（无量纲量）表示，其值计算方法f=Rc/10，Rc 为岩石的单轴抗压强度（MPa）。2. 装药最小抵抗线和临界抵抗线 装药最小抵抗线：装药中心到自由面的垂直距离。 装药临界抵抗线：当装药处在此抵抗线时，自由面上刚好显现爆破迹象，大于此值，则看不到，小于此值，爆破现象显现。 3. 炸药的爆力和猛度 炸药爆力：炸药爆炸后爆生气体膨胀做功的能力，体现了炸药的静作用。 炸药猛度：炸药爆炸后冲击波和应力波作用强度，体现了炸药的动作用。 4. 毫秒延期电雷管 毫秒延期电雷管：通电后以毫秒量级间隔时间延迟爆炸的电雷管。 5. 爆轰波和爆速 爆轰波：炸药体内传播的伴随有化学反应的冲击波。 爆速：爆轰波在炸药体内传播的速度。 6. 爆破作用指数 爆破作用指数：爆破漏斗半径与装药最小抵抗线的比值。
7. 不耦合装药系数 不耦合装药系数：炮孔直径与装药直径的比值，此系数值大于等于1，等于1 时为耦合装药。 8. 水压爆破 水压爆破：在容器状构筑物中注满水，将药包悬挂于水中适当位置，起爆后，利用水的不可压缩性将炸药爆炸时产生的压力传递给构筑物壁面，使之均匀受压而破碎。 9. 定向倒塌爆破 定向倒塌爆破：使爆破的建筑物按设计方向倒塌和堆积的爆破方法。 10. 煤矿许用炸药 煤矿许用炸药：允许使用在有沼气的工作面或矿井的炸药，这种炸药中加有消焰剂（食盐），用以吸收炸药爆炸释放的热量，降低爆温和抑制沼气的爆炸反应。 11. 预裂爆破 预裂爆破：在主爆区爆破之前，沿开挖边界钻一排密集炮孔，少量装药，不耦合装药结构，齐发起爆，爆破后形成一条贯穿裂缝。在此预裂缝的屏蔽和保护下（预裂缝能反射应力波和地震波，减少对保护区岩体的破坏）进行主爆区爆破。使之获得较为平整的开挖面。 12. 聚能爆破效应 聚能爆破效应：利用爆轰产物运动方向与装药表面垂直或大体垂直的规律，做成特殊形状的装药，就能使爆轰产物聚集起来朝着一定方向运动，提高能流密度，增强爆破效应，此种现象称为聚能爆破效应。
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201920505483.9 (22)申请日 2019.04.15 (73)专利权人 陕西渭南庆华化工有限公司 地址 714000 陕西省渭南市临渭区站南一 路16号 (72)发明人 张保民 周波 孙志强 (74)专利代理机构 北京知呱呱知识产权代理有 限公司 11577 代理人 杨乐 苏利 (51)Int.Cl. F42D 1/00(2006.01) F42D 3/00(2006.01) (54)实用新型名称 一种聚能切割索 (57)摘要 本实用新型实施例公开了一种聚能切割索， 涉及火工品技术领域，其技术方案要点包括壳 体、以及设置在壳体内的炸药块，所述壳体包括 横板、设置在横板两侧的两块斜板、以及设置在 两斜板远离横板一端的两块竖板，所述竖板垂直 所述横板，在两竖板之间连接有V形板，所述V形 板尖端靠近横板一侧。与现有技术相比较，同样 的切割能力可以减少单位长度装药量，或者以相 同的单位装药量获得更大的切割效能。权利要求书1页 说明书3页 附图2页CN 209802203 U 2019.12.17 C N 209802203 U
权 利 要 求 书1/1页CN 209802203 U 1.一种聚能切割索，其特征在于：包括壳体(1)、以及设置在壳体(1)内的炸药块(2)，所述壳体(1)包括横板(11)、设置在横板(11)两侧的两块斜板(12)、以及设置在两斜板(12)远离横板(11)一端的两块竖板(13)，所述竖板(13)垂直所述横板(11)，在两竖板(13)之间连接有V形板(14)，所述V形板(14)尖端靠近横板(11)一侧。 2.根据权利要求1所述的一种聚能切割索，其特征在于：所述竖板(13)与横板(11)垂直，两块斜板(12)相互对称，所述横板(11)截面长度为两块竖板(13)之间距离的0.3-0.5倍。 3.根据权利要求1所述的一种聚能切割索，其特征在于：所述竖板(13)与V形板之间的连接点为顶点(141)，顶点(141)距离横板(11)的垂线长度h为两竖板(13)之间距离b的0.8-1.0倍。 4.根据权利要求1所述的一种聚能切割索，其特征在于：所述V形板(14)厚度不均匀，在顶角(142)处的厚度为横板(11)厚度的0.2-0.5倍。 5.根据权利要求1所述的一种聚能切割索，其特征在于：V形板(14)的内角β为60度～100度。 6.根据权利要求1所述的一种聚能切割索，其特征在于：所述炸药块(2)靠近V形板(14)一侧的V型内角α为70度～110度。 7.根据权利要求1所述的一种聚能切割索，其特征在于：所述壳体(1)材料采用铅锑合金、铜、铝或银。 8.根据权利要求1所述的一种聚能切割索，其特征在于：所述横板(11)、斜板(12)和竖板(13)材料为塑料、和/或铝、和/或钢铁；所述V形板(14)为紫铜材料。 2
聚能切割爆破在拆除特大型钢结构厂房中的施工技术研究 解放军理工大学工程兵工程学院 二零零二年九月
控制爆破拆除多应用于混合结构、框架结构等建（构）筑物的拆除，而钢结构的控制爆破拆除是一个全新的课题，目前国内还没有这方面成功实例及相关经验可供借鉴。 聚能装药做为一种特殊的装药形式，多应用于军事领域，它可以将炸药爆炸时的爆炸能聚集起来，达到对金属穿孔、切割、破坏等目的，如穿甲弹、破障弹、线型反坦克履带雷等。航天工业上利用聚能装药的特性，形成线型切割器，切割金属结构，实现运载火箭的各级脱离。采用线性聚能装药的爆炸来快速切割钢结构物，达到拆除钢结构物目的，这在理论上是成立的，实际上能否成立，还有许多问题有待解决。 上海宝钢集团第一钢厂，为建设国内最大的不锈钢基地，需将原第二炼钢车间厂房拆除，其拆除目标是在安全的前提下达到快速拆除整个车间，为不锈钢基地建筑节约宝贵的时间。 该车间主厂房总计占地32200M2，东西长318M，南北宽110M，其中，钢砼框架结构厂房占地14560M2，钢结构厂房占地17640M2，整幢厂房总建筑面积69505M2，爆破目标南侧50M为上海市重点保护单位吴淞煤气厂制气车间，北侧100M为厂内正在生产的高炉锅炉房及化学水处理站。 国内该类厂房拆除施工多采用“倒装法”拆除，“倒装法”拆除：一是安全性差，二是工期较长，三是成本较高，无法满足工程建设需要，迫切需要一种新的拆除施工方法。 结合上钢一厂二炼钢拆除的实际工程，对聚能切割爆破在拆除特大型钢结构厂房中的施工技术进行如下研究。 一、进行工程勘察 1．工程概况
概述： 工程地点：宝山区长江路735号，拆除对象为上海一钢厂二炼钢厂房 及厂房内的大型基础。二炼钢厂房由钢结构主厂房和钢筋混凝土结构厂房组成，其中：钢结构主厂房包括：加料跨、过渡跨、精炼跨，钢筋混凝土结构的厂房包括过渡跨及出坯跨。建、构筑物分布情况见附图1总平面图。 拟拆除的建、构筑物结构简况： 钢结构主厂房 加料跨厂房 为大型钢结构厂房（钢结构梯型屋架）。长318m ，跨度，屋面标高最高为▽+，天窗屋面高为▽+29m ，屋面为大型砼预制板，山墙为镀锌瓦围护结构；加料跨厂房与炉子跨厂房共用G 列厂房柱，柱距18m ，与过渡跨厂房，共用F 列房柱。 过渡跨厂房 为单层钢结构厂房，屋面为钢结构梯型屋架，预制砼屋面板。长240m ，跨度6m ，柱距6m ，屋面高▽+；跨内搭设有各种操作室、仪表室、值班室、调度室、分析室等建构筑物。 精炼跨 为单层钢结构厂房（屋面为钢结构梯型屋架，大型预制砼屋面）长 306m ， 图1、环境平面示意图 高 炉 南 二 转 北 路 加 料 跨 过 渡 跨 精 炼 跨 待爆钢结构厂房 待爆钢砼结构厂房 二 转 南 路 钢 二 路 二 转 东 路 化学水处理站 高炉锅炉房 100M 50M 钢零路 吴淞煤气厂制气车间 切割跨 切割跨 公 辅 路 出坯跨 出坯跨 出坯跨 丁字跨 炉子跨（倒装法拆除）
工程技术 Project technique 国内外现代爆破新技术 ———聚能爆破技术 张瑞芝 李德超(中国矿业大学221008) 【摘 要】针对光面爆破对围岩损伤较严重、轮廓不平整度大、周边孔痕率低,尤其在软弱破碎岩体中问题更为突出,超欠挖严重,很难保证周边质量等现状,岩石定向断裂爆破技术应运而生。而其中的主要技术包括聚能管爆破技术、侧向聚能药包爆破技术、双向聚能拉伸爆破技术、多点聚能切割爆破技术等。【关键词】聚能;爆破;双向 1 引 言 目前,国内外岩巷施工中普遍采用光爆技术,在我国高达90%。相对于普通爆破,光爆巷道或硐室成型质量有较大改观,但围岩损伤仍较严重、轮廓不平整度大、周边孔痕率低,尤其在软弱破碎岩体中问题更为突出,超欠挖严重,很难保证周边质量,在一定程度上限制了该技术的应用与发展。 为了克服光爆的不足及满足复杂条件下岩体定向断裂控制爆破的需要,国内外不少专家和学者在此方面进行了大量理论和探索性试验研究,岩石定向断裂爆破技术由此应运而生。该爆破方法大体上分为三类,即切槽孔岩石定向断裂爆破、聚能药包岩石定向断裂爆破和切缝药包岩石定向断裂爆破。其中,炮孔切槽爆破法增加了钻孔的难度,加大了辅助工序的时间,且需要采用专用钻具,钻孔效率低、成本高;聚能药包爆破法,尽管用药量少、效果好,但聚能药包制作工艺麻烦、适应性较差、不利于推广使用;相对而言,切缝药包爆破取得了较好效果,这类方法药卷制作简单、取材方便、成本低、适应性强、易于推广,但对套管力学性质有一定的要求。目前,对坚硬岩体的复杂断面成型爆破,仍无理想的爆破技术。本文将从聚能管爆破技术,侧向聚能爆破技术,侧向聚能药卷爆破技术,多点聚能切割爆破技术等方面来介绍。 2 聚能管爆破技术2.1 基本原理 在周边眼装药时,将炸药放在利用A BS 塑料制成的聚能管内,对炮孔实行不偶合装药,使聚能管本身对爆轰力产生瞬时抑制和导向作用,并通过切缝提供瞬态卸压空间,使爆轰力在切缝处形成高能流,集中在巷道轮廓线切线方向上传导,使其沿轮廓线方向优先产生裂隙并定向扩展。(如图1 ) 图1 聚能管药包 2.2 聚能药包的加工与使用(1)炮头加工与传统方法类似,把雷管插入小直径炸药中,周边眼雷管的延期时间比二圈眼雷管要长。具体为:二圈雷管选用3段,周边眼就选用4段或5段雷管。 (2)聚能药包是将炮头放入聚能管,并视岩性和炮眼深度在聚 能管中加相应药量。炸药靠聚能管一端放置,相互接触紧密。 (3)由于聚能管较长,应在其尾部填塞炮泥,,以保证不因炮棍转动改变聚能药包放置方向,并使聚能管中的炸药相互接触,保证炸药爆轰的稳定传播。 定炮时,将聚能管的切缝对准巷道的轮廓线,保证其聚能方向严格与巷道轮廓线方向一致。 2.3 应用效果及技术经济分析2. 3.1 应用效果 巷道采用周边定向断裂控制爆破施工技术,较好地解决了控制爆裂方向问题,保证了巷道轮廓线的完整,提高了半眼痕率,减少了超欠挖,降低了围岩松动范围,减少了炮震裂隙,提高了循环进尺,节省了材料,经济效益显著,同时了保证了施工安全。 2.3.2 技术经济分析 在新集二矿-550水平500m 运输巷道施工中,采用光爆施工新工艺,收到了较好经济效益及施工效果。循环进尺由1.4m 提高到1.6m ,每米少出矸石1.2m2节省喷射混凝土1.0m3,通过综合经济分析计算,每米节省262元,整个工程减少投资13.5万元,巷道施工一年后仍保持完整、稳定、未发生破坏现象,考虑节省维修费用效益更可观。 3 双向聚能拉伸爆破技术3.1 双向聚能原理 双向聚能原理实质与前面所讲的聚能管爆破技术原理基本相同,不同之处在于将之前的聚能管缝改为聚能孔。 3.2 双向聚能模型及力学过程分析3.2.1 双向聚能模型 双向聚能爆破过程中,双向聚能装置有3个重要力学作用:1)对岩体的聚能压力作用,如图2(b )所示,这时岩体局部集中受压;2)炮孔围岩在设定方向上集中受拉,这是由于在非设定方向上炮孔围岩整体均匀受压所造成的。这种整体均匀受压产生局部集中受拉的条件是双向聚能装置必须有一定的强度。如图2(c )中XO Y 平面聚能拉张模型所示;3)炮孔围岩在XOZ 平面拉张力作用。在XOZ 平面上,沿轴向围岩受到系列聚能孔的力学作用后,孔问岩体是受拉力作用。如图3(b )中XOZ 平面聚能拉张模型所示 。 图2 双向聚能爆破XO Y 平面受力模型 图3 双向聚能爆破X OZ 平面受力模型 — 97—DOI :10.15880/j .cn ki .zsj j .2009.11.074
厚层黄土隧道聚能水压爆破施工技术 一、工程概况 该隧道处于陕北东南部黄土残塬区，上部覆盖厚层黄土，由于受到强烈侵蚀作用，黄土塬已破碎不堪，零星分布，地表沟壑纵横，冲沟发育，地质主要为冲积砂质新黄土，冲洪积砂质老黄土、黏质老黄土及砂类土；下部为水平层状砂岩、泥岩等，最大埋深310m。在施工过程中主要存在滑坡、高地应力、游离态有害气体、浅埋、断层等高风险，隧道结构穿越黄土、土石混合断面、水平岩层。施工难度大、安全风险高等诸多不利因素。 二、常规光面爆破技术 1、技术原理 常规光面爆破技术原理是炮眼中的炸药爆炸后，在岩石中传播应力波产生径向压应力和切向拉应力, 由于炮眼相邻互为“空眼”,所以在炮眼连线两侧产生应力集中度很高的拉应力,超过岩石抗拉强度,炮眼之间的岩体形成的初始裂缝要比其他方向厉害的多,除此之外,由于炸药爆炸生成的高压气体膨胀产生的静力作用促使初始裂缝进一步延伸扩大。 2、工艺流程 3、装药结构 常规（或普通、传统）隧道爆破采用连续装药，炮眼间距炮眼中仅装炸药而无回填堵塞，其装药结构如下图所示。
炮眼无回填堵塞装药结构 4、爆破参数 常规爆破设计参数表 周边眼深度3.5m，进尺2.8m，开挖断面面90.98m3，炸药单耗0.98kg/m3。 5、常规爆破存在的问题 1）炮眼间距为40-50cm，布眼过密、打眼过多、打眼作业时间占用时间过长。 2）由于炮孔内充满了空气，应力波部分能量因压缩空气而损失，所以应力波的强度因无回填堵塞而降低，结果削弱了对围岩的破碎。 3）常常出现超挖，增加混凝土衬砌量提高施工成本，隧道爆破开挖出现亏损，超挖是致命的“罪魁祸首”。 4）常规爆破后有害气体浓度高，粉尘大。再加上斜井通风困难，放炮后通风时间需要30-40分钟，机械才能够到达掌子面进行出碴，对工序衔接造成了极大的影响。 三、水压光面爆破技术 1、技术原理 水压光面爆破原理为“往炮眼中一定位置注入一定量的水，并用专用的炮泥回填堵塞炮眼，利用在水中传播的冲击波对水的不可压缩性，使爆炸能量经过水传递到围岩中几乎无损失，同时，水在爆炸气体膨胀作用下产生的“水楔”效应，有利于岩石破碎，炮眼中的水可以起到雾化降尘作用，大大降低粉尘对环境的污染，所以水压爆破成为名副其实“绿色爆破”。
第七章聚能爆破 第一节聚能弹基本原理及设计 聚能爆破，顾名思义，就是利用聚能原理加工制做的“聚能药包”，从工程爆破这一角度来讲，是对土岩实施特殊的爆破，以达到人们所需要的目的，而其它爆破是无可比拟的。 “聚能药包”，也称“聚能装置”或“聚能弹”。称聚能药包或聚能装置比较确切，笔者称聚能弹，有点牵强附会，因为“弹”，例如手榴弹、子弹、炮弹，都是弹体本身运动有一定的距离后才产生作用，但由于笔者在部队工作时多年研究聚能药包用于特殊任务，人们习惯上长期把聚能药包叫做聚能弹，故本章也沿用了这一称呼。 一、聚能弹结构作用原理 1．聚能弹结构 聚能弹的结构，是由金属罩、隔板、引信装置、炸药和支架等五部分构成，见图7—1。 2．轴向聚能效应 聚能弹的作用原理，主要是利用聚能效应。聚能效应就是极大地提高爆炸的局部作用，利用弹体一端有凹槽，也称聚能穴，来获得。当弹体一爆炸，在凹槽轴向的猛度效应要比没有凹槽的效应大得多。实验确定，如果在凹槽表面附有一层厚度适宜的金属罩，这种弹体的穿甲深度比没有金属罩的凹槽弹体提高多倍，其对比结果列于表7—1。 l一引信装置，是一个8号电雷管或非电雷管；2一隔板，普遍采用木质、硬 纸、夹布塑料、石墨或低爆速炸药等材料加工制成，隔板的形状多是圆台 形；3一炸药，弹体装药成分是高猛度炸药，例如梯恩梯[C6H2(NO3)CH3]、 黑索金(C3H6N6O6)、“8321”炸药等。装药分熔注、塑装和压药等多种方法， 熔注或塑装适合于体积较大的弹体，压装适合于体积较小的弹体，熔注或 塑装这两种装药，密度虽然小于压装，但不需要压药设备，操作也简单安
全。压装炸药需成套模具和油压机等设备，密度大；4一金属罩，一般采用 紫铜、铁、铝或非金属材料冲压或铸造而成；形状有半球形，圆锥形、双 曲线形或抛物线形等；5一支架。三根支褪及其连接支腿的托盘，称为支 架。采用铁管或本质材料做成。 表7—1所示的作用效应有如此显著的差异，是因为一般的装药(无凹槽)，在引爆后，由于爆炸能量随着爆炸产物和冲击波的运动在不断增大的类似球形体内扩散，因而气体的基本参数(压力、速度、密度)下降很快；可是有凹槽的装药，在凹槽区域却能够大大地增高爆炸产物的密度，提高爆炸产物的压力和速度，从而增高爆炸产物和冲击波的能量密度。这样，基本参数不但不下降，反而增大。这种沿凹槽轴向爆炸产物增密并加速运动的聚能效应，称之轴向聚能效应。 在凹槽表面附一金属罩，其主要作用是更进一步地增高能量密度，加强聚能效应。 3．金属射流的形成 聚能弹在地面上爆炸造成一定直径、一定深度的竖井，其竖井的形成并非弹体本身钻入土中挤压所致，而是当弹体在地面上爆炸形成一股金属射流穿入地面，土质被高能量、高压力、高速度的金属射流作用向四周挤压的结果形成竖井。 圆锥形冲压紫铜金属罩，其金属射流形成的过程是：炸药引爆后，所形成的爆轰波传到装药介面(凹槽表面)时，其爆压近似垂直作用金属罩表面，金属罩环被四周均匀的压力压向中心，罩环逐渐变厚，最终罩环中心层金属聚合相碰挤出射流。在四周力的作用下，金属射流只能朝一个方向(向弹体下)射出。实践指出，射流仅占金属罩原重的6％～15％，其余的被挤压成致密实体——“金属杵”。杵体运动比较慢，其运动速度为500～1 000m／s。射流的速度比较大，还有速度梯度分布，射流头部速度约104m／s，尾部接近杵体速度。 铸铁的圆锥形金属罩，经笔者试验，其杵体与冲压的圆锥形紫铜罩的杵体形状截然不同，前者没有形成完整的杵体，而是一些碎块，其原因是因为铸铁比冲压紫铜的熔点低、材料性能脆所致。 半球形金属罩，无论是冲压紫铜还是铸铜金属罩，射流和杵体形成的机理不同于锥形金属罩。半球形金属罩在爆轰波作用下，在压塌金属罩过程中，金属罩逐渐向外“翻出”，即金属罩内表面变成外表面，而外表面变成内表面。半球形金属罩变化及其形成射流过程如图7—2所示。 图7—2指出了半球形金属罩在不同时间间隔的变形程度。形状E，表明半球顶部被挤压向前了；到了形状F，金属罩内表面已经基本翻出来，成为一锥 体；到了形状G，看到金属罩已经合拢并挤出一股向下运动的 射流。金属罩的顶部形成了射流的头部，而边部向后合 拢跟随在后面。图中，把金属罩分成许多微元，当一质量dm的 微元到达轴线时，它被分成两部分，一部分dm i进入到射流， 而另一部分质量dm s进入杵体。质量dm在dm j和dm s中的分配， 仅取决于压塌的罩同轴线的夹角。微元中金属的大部分都进入 射流中去，所以整个射流将比锥形金属罩的细射流显得粗。整 个半球形金属罩相继形成射流与杵体，而没有形成完整粗大的 杵体。笔者试验的铸铜半球形金属罩和冲压紫铜半球形金属罩，前者收集到的杵体仅仅是些碎块，其重量占罩重的6％；后者收集到的杵体也是碎块，另有一圆环圈，占罩重的24％。
隧道水压爆破施工设计 1.爆破原理 隧道水压爆破是利用在水中传播的爆破应力波对水的不可压缩性，使爆炸能量经过水传递到炮眼围岩中几乎无损失，十分有利于岩石破碎。同时，水在爆炸气体膨胀作用下产生的“水楔”效应有利于岩石进一步破碎，炮眼中有水可以起到雾化降尘作用，大大降低粉尘对环境的污染。 （1）炸药在爆炸时产生的冲击波，在水中的衰减速度要远远小于在空气中衰减的速度。所以在炮孔底部加入一定量的水袋，使炸药产生的冲击波通过水袋直接作用在岩石上，大大的减少了炸药能量的消耗，提高了炮眼利用率。 （2）炮眼中的水袋，在炸药爆炸的作用下，会产生“水楔”效应，有利于围岩的进一步破碎，减少爆破产生的大块率。堵塞水袋在爆炸的作用下会产生雾化作用，可以吸收粉尘，降低爆破后的粉尘浓度，减少了爆后对环境的污染。 （3）由于采用了炮泥加水袋堵塞，避免了炸药能量的外泄，炸药能量充分利用在爆破岩石上，使得爆破效率提高，减少了炸药的消耗，提高了隧道开挖的经济效益。 2.水压爆破设计 水压爆破设计与传统的隧道光面爆破设计方案基本相同，只是在装药结构和炮孔堵塞上进行了适当的调整。 2.1 爆破器材 根据施工中常用的爆破器材、现场设备的选用，以及水压爆破的特殊要求，爆破器材选用直径为32的防水乳化炸药，并采用电雷管和导爆管雷管作为起爆器材。炮孔内所用水袋及堵塞材料都由专用机械加工而成，长度约为20cm。 2.2光面爆破参数的确定 2.2.1孔距 根据现有设备，炮眼直径为d=40mm，所以周边孔间距a=（8～16）d=32～64㎝。 2.2.2不耦合系数与光爆层厚度 光面爆破的不耦合系数λ=d0/d(d0为装药直径)在0.8～1之间变化，当λ变小时，孔壁上的最大切向应力减小，爆炸波作用时间延长，有利于应力叠加和应力集中，产生拉伸裂隙，而不宜产生粉碎。生产实践表明，增大不耦合系数，采用空气间隔装药，可以消除压碎破坏，控制放射状裂隙的产生，提高炮孔的残留率。根据最小抵抗线与炮孔间距的关系:光爆层厚度w=a/λ。 2.2.3周边眼延米装药量 周边眼装药量:q1=cwa=0.06～0.15㎏/m 式中:c-爆破系数，在通常情况下，c=0.2～0.5㎏/m3； 2.3钻爆设计示意图 钻爆设计示意图如图3-1所示 3.装药方法、装药结构及炮孔堵塞 3.1 装药方法 采用人工用木制炮棍装药，由施工人员将药卷逐个装入炮孔，并用炮棍轻轻捣实，避免药卷之间间隔较大，影响传爆。在装药过程中严禁大力用炮棍捣实炸药，防止用力过猛后使水袋破裂或使装药密度过大，造成炸药压死拒爆。
建筑技术开发Building Technology Development 工程技术Engineering and Technology 第46卷第18期2019年9月三臂凿岩台车在聚能水压光面爆破中的 应用与研究 王晓勇 （中铁十四局集团第四工程有限公司，济南250000 ） ［摘 要］以张吉怀铁路官田隧道项目施工为例，通过理论分析以及现场试验，主要得到以下研究成果：（1）通过理论分析 以及现场试验，优化了三臂凿岩台车布孔、钻孔、装药参数。（2）通过理论分析，介绍了爆破工艺流程，验证了工艺流程的全面性、 可靠性。（3）通过对比分析，得出三臂凿岩台车较风动凿岩机有着突出的优越性，如钻进速度、钻孔精度、劳动能耗、作业风 险等方面。 ［关键词］隧道；三臂；凿岩台车；聚能水压；爆破；钻爆 ［中图分类号］TU94 ［文献标志码］A ［文章编号］1001-523X （2019） 18-0092-03 Application and Research of Three-arm Rock Drilling Rig in Gathering Water Pressure Surface Blasting Chang Shu-cai [Abstract ] Taking the construction of Zhangjihuai Railway Guantian Tunnel Project as an example, through theoretical analysis and field test, the following research results are mainly obtained. (1) Through theoretical analysis and field test, the hole, drilling and charging of the three-arm drilling rig are optimized, parameter. (2) Through theoretical analysis, the blasting process is introduced, and the comprehensiveness and reliability of the process are verified. (3) Through comparative analysis, it is concluded that the three-arm rock drilling rig has outstanding advantages over the pneumatic rock drilling machine, such as drilling speed, drilling accuracy, labor energy consumption, and operational risk. [Keywords ] tunnel ； three-arm ； rock drilling rig ； condensing water pressure ； blasting ； drilling and blasting 随着我国经济和社会的发展，隧道工程发展进入了一个 新的时期，特别是高等级公路隧道建设更是日新月异。目前 国内山岭隧道基本全部釆用钻爆法施工，主要分手动钻爆和 凿岩台车钻爆两种形式。而手动钻爆法存在投入工人多、劳 动强度高、钻进速度慢等问题，在隧道建设中的应用受到局限。 为了提高隧道的施工效率、提升隧道施工技术水平，有必要 对隧道凿岩台车钻爆在聚能水压光面爆破工程中进行研究。吕玉松依托巴玉隧道，对比分析了三臂凿岩台车楔形与直 眼掏槽爆破技术在小断面隧道开挖施工中的应用，验证了直眼 掏槽施工法为最佳施工方案。雷升祥、崔永杰等依托渝怀铁 路项目，分析了液压凿岩台车的技术优势，阐述了液压凿岩 台车使用中的技术、施工管理问题及当前建设管理机制问题。 周荣依托黔张常铁路武陵山隧道，针对凿岩台车钻爆法设计 了3种施工方案，对不同方案的成本效益进行必选，验证了凿 岩台车钻爆法的优越性。陈玉奎依托京沈高速铁路客运专线三 棱山隧道，釆用三臂凿岩台车进行钻爆施工，引进了蚁群算法, 并运用MATLAB 进行编程，优化了钻爆参数，提高了作业效率、 钻爆精度，减少了围岩损伤。赵宏博、卢伟依托郑万高铁隧道, 通过对比三臂凿岩台车与传统钻爆法的优缺点及一系列试验, 总结出一套三臂凿岩台车在软弱围岩地质条件下施工的理论 数据及现场施工经验。薛君、郝纯宗等依托东天山特长公路隧 道建设项目，通过现场试验及理论分析，总结出一套适合IV 级 围岩全断面隧道开挖的机械化配套组合方案。郑朝保、张龙 等通过数据收集及现场实地测试等方式，分别对釆用液压凿 岩设备和气动凿岩设备进行隧道掘进钻孔作业的技术经济性 进行了分析，研制了适合我国隧道施工技术特征的凿岩台车。1工程概况官田隧道位于湖南省怀化市麻阳县兰村乡境内，进口位收犒日期：2019-08-27作者简介：王晓勇（1983—）,男，黑龙江尚志人，高级工程师，主要研 究方向为建筑与土木工程相关领域。 于兰村乡桐古境村附近，出口位于兰村乡牛崽冲附近。隧道 全长3777.27m,掘进宽度14.7m 、掘进高度12.38m 。官田隧道 位于沅麻红层盆地，构造运动频繁，断裂构造发育。岩性以IV 、 V 级围岩为主。 为加快官田隧道的施工进度，釆用斜井的方式增加开挖 面，官田斜井共有2个开挖面，分别为大里程与小里程。大里 程釆用人工钻孔方式，小里程釆用三臂台车钻孔，爆破方式 均釆用上下台阶分布爆破，本文仅对上台阶爆破进行研究。本工程釆用阿特拉斯?科普柯公司Boomer 型凿岩台车为 研究对象，它的基本结构主要是由液压凿岩机、推进梁、钻臂、 辅助臂、液压系统、底盘、行走系统、电缆卷筒、电气系统、 供水系统、供气系统、操作面板等部分组成，图1为Boomer 型凿岩台车。 图1 Boomer 型凿岩台车2爆破设计 2.1爆破器材的选择 结合现场实际情况，合理地选择爆破器材，才能取得良 好的爆破效果，具体如下。 （1） 炸药：采用直径32mm,长度300mm, 300g/卷的乳 化炸药。 （2） 雷管：釆用不同段的毫秒延迟雷管，主要为Msl 、3、? 92 ?