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隧道破碎围岩掘进聚能水压光面爆破工艺

交通世界 2024年第1期 261-263页

作者：陈文达李彦强黄佳宇中交第三航务工程局有限公司江苏分公司江苏连云港222000

以某高速公路隧道工程为例,首先阐述了聚能水压光面爆破工艺原理及工法特点;然后,针对软弱破碎围岩爆破特点,提出了降低装药量、选择乳化炸药等爆破优化方案;最后,就聚能水压光面爆破施工中的施工准备、钻孔、装药、爆破出碴及初期支护... 详细信息

以某高速公路隧道工程为例,首先阐述了聚能水压光面爆破工艺原理及工法特点;然后,针对软弱破碎围岩爆破特点,提出了降低装药量、选择乳化炸药等爆破优化方案;最后,就聚能水压光面爆破施工中的施工准备、钻孔、装药、爆破出碴及初期支护等技术要点展开了详细的研究。工程结果表明,该工艺保障了施工安全,有效完成了隧道爆破工程施工。

关键词：公路隧道聚能水压爆破施工工艺

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聚能水压爆破技术研究进展

化工矿物与加工 2022年第11期51卷 32-37页

作者：王建国雷露刚张丹丹张丕云甘会莲蒋新闻昆明理工大学国土资源工程学院建筑健康监测与灾害预防国家地方联合工程实验室中国有色金属工业昆明勘察设计研究院有限公司云南交投公路建设第六工程有限公司

聚能水压爆破技术将传统线性聚能爆破和水压爆破的优点进行了融合，具有提高炸药能量利用率、提高施工效率、提高经济效益和保护环境等突出优势。综述了聚能水压爆破机理研究现状，阐述了聚能水压爆破原理，总结了聚能水压爆破装药结构... 详细信息

聚能水压爆破技术将传统线性聚能爆破和水压爆破的优点进行了融合，具有提高炸药能量利用率、提高施工效率、提高经济效益和保护环境等突出优势。综述了聚能水压爆破机理研究现状，阐述了聚能水压爆破原理，总结了聚能水压爆破装药结构形式和特点，列举了聚能水压爆破技术工程应用成功案例，指出了聚能水压爆破技术在工程应用中存在的突出问题，并展望了该技术未来的研究方向。

关键词：聚能水压爆破聚能管切缝管水间隔装药结构光面爆破

一体化聚能水压爆破技术在软弱围岩隧道的应用

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黄金科学技术 2023年第6期31卷 944-952页

作者：甘会莲蒋新闻陈志伟乔永昕陈淑华王建国云南交投公路建设第六工程有限公司云南昆明650100 昆明理工大学国土资源工程学院云南昆明650093

针对传统光面爆破技术在隧道Ⅳ级和Ⅴ级软弱围岩中应用时常出现的超挖和进尺率低等问题,基于聚能水压光面爆破技术的原理及应用现状,设计了一种轴向多孔聚能管,通过将管内水袋、药卷交替间隔搭配导爆索和数码电子雷管形成一体化聚能水... 详细信息

针对传统光面爆破技术在隧道Ⅳ级和Ⅴ级软弱围岩中应用时常出现的超挖和进尺率低等问题,基于聚能水压光面爆破技术的原理及应用现状,设计了一种轴向多孔聚能管,通过将管内水袋、药卷交替间隔搭配导爆索和数码电子雷管形成一体化聚能水压装药结构,并在云南勐省隧道Ⅳ级围岩区域开展了连续装药光面爆破、水袋间隔光面爆破、空气间隔光面爆破和聚能水压光面爆破4种试验。爆后使用测距仪、卷尺和标杆对循环进尺、半孔率和超欠挖等爆破技术指标进行测量。试验结果表明:前3种试验的半孔率依次为13%、45%和38%,一个循环进尺依次为3.40 m、3.50 m和3.45 m,轮廓面围岩破碎存在超欠挖现象,而采用一体化装药结构的聚能水压光面爆破后的半孔率达62%,一个循环进尺为3.60 m,试验区域轮廓线比较平整,没有明显的超欠挖现象。现场应用结果表明:新型一体化聚能水压爆破在软弱围岩隧道周边轮廓平整度控制中效果显著,在减少钻孔数量和炸药量的同时,保持了围岩的完整性,是一种环保、节能的控制爆破技术。

关键词：光面爆破隧道掘进软弱围岩聚能水压爆破一体化装药结构

层理结构对聚能水压爆破应力波传播及侵彻能力影响研究

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层理结构对聚能水压爆破应力波传播及侵彻能力影响研究

作者：万圣鑫重庆交通大学

学位级别：硕士

为明确层理结构对聚能水压爆破应力波传播及侵彻能力影响规律,本文从聚能爆破、水压爆破、应力波传播等理论出发,利用ANSYS/LS-DYNA数值软件模拟聚能水压爆破侵彻层理岩体过程,进而分析不同层理参数对聚能水压爆破侵彻能力的影响规律,... 详细信息

为明确层理结构对聚能水压爆破应力波传播及侵彻能力影响规律,本文从聚能爆破、水压爆破、应力波传播等理论出发,利用ANSYS/LS-DYNA数值软件模拟聚能水压爆破侵彻层理岩体过程,进而分析不同层理参数对聚能水压爆破侵彻能力的影响规律,并采用正交试验对岩体损伤指标进行参数敏感性分析,进一步确定了各层理参数对聚能水压爆破效果的影响程度。基于模拟结果,开展PMMA爆破裂纹扩展实验和聚能水压爆破侵彻实验,结合SEM扫描电镜技术,对数值模拟结果进行验证。最后,根据工程现场建立边坡模型,对比分析了聚能水压爆破和常规爆破在边坡开挖中的差异,探讨了聚能水压爆破在实际工程运用中的合理性和可行性。研究得到的主要结论如下:(1)揭示了聚能射流侵彻规律和不连续结构面对应力波传播的影响规律。结合爆破力学和断裂力学,引入聚能因子建立了聚能爆破断裂力学模型,推导了聚能爆破损伤半径与聚能射流强度之间的关系;根据质点动量守恒定律和交界面连续性,得出应力波垂直入射不连续结构面时透射系数T和反射系数R的计算方法,并通过计算水耦合和空气耦合作用下透射波强度值,证明了水耦合装药能有效提高应力波传播效率,增强爆破破岩能力。(2)对比分析了同等装药量下常规空气不耦合爆破和聚能水压爆破的孔壁压力和岩体损伤情况。在聚能药罩和水的共同作用下,聚能方向的孔壁压力和裂纹扩展半径分别为非聚能方向的1.37倍和1.57倍,空气不耦合爆破的4.05倍和2.08倍,证明了聚能水压爆破不仅能提高炸药利用率,加强对聚能方向岩体的侵彻作用,还能对非聚能方向岩体起到保护作用。(3)揭示了不同层理参数对聚能水压爆破应力波传播和侵彻能力的影响规律。通过建立聚能水压单孔爆破模型,分别研究了层理与炮孔间距l、层理与聚能方向夹角α、层理厚度d和地应力σ对聚能水压爆破破岩效果的影响规律,并通过参数敏感性分析得出:层理与聚能方向夹角α是控制爆破效果的主要因素,随着层理与聚能方向夹角α减小,应力波透射系数、层裂区损伤量和主裂纹偏转角度呈现下降趋势,但有效裂纹扩展半径显著增加。在实际工程应用中,已探明层理走向的情况下,炮孔布设时可优先考虑减小聚能药罩开口方向与层理夹角大小,达到提升爆破效果的目的。(4)通过实验研究,对比分析了常规爆破、聚能水压爆破在不同层理参数作用下裂纹扩展差异。实验结果表明:层裂区内岩体含有大量拉伸裂隙,裂隙长度和宽度都较高,岩体损伤最严重,证明了层裂区内应力波和反射波的叠加作用会加剧岩体的拉伸破坏。聚能水压爆破作用下,聚能方向岩体出现明显侵彻损伤,侵彻损伤半径达到原炮孔半径的1.32倍,非聚能方向岩体损伤程度明显低于聚能方向;层理角度和层理距离直接影响爆破岩体损伤分布和裂纹扩展路径,减小层理角度或增加层理距离,都能减少主裂纹的偏转角度,损伤规律与数值模拟结论基本一致,验证了数值模拟结果的正确性。(5)证明了聚能水压爆破在边坡开挖工程中的可行性和技术优势。依据工程现场建立边坡模型,对比分析了常规爆破和聚能水压爆破作用下边坡岩体损伤和质点振动情况,研究结果表明:在聚能水压爆破作用下,层理对振动波Z方向分量影响最显著,质点峰值振速最大增幅可达132.9%;非聚能方向岩体损伤深度为4.8 cm,相较于常规爆破降低了48.9%;上层台阶峰值振速为6.30 cm/s,同比减少了44.7%,低于规定阈值,验证了聚能水压爆破的减振作用和对非聚能方向岩体的保护作用。

关键词：聚能水压爆破层理结构动力响应模型实验边坡开挖

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水压爆破的聚能效应及对路基振动的控制研究

水压爆破的聚能效应及对路基振动的控制研究

作者：陈祥重庆交通大学

学位级别：硕士

在开展交通建设项目时常面临边坡、路堑和隧道施工,不可避免要使用爆破技术进行开挖。常规爆破技术的炸药利用率低、粉尘浓度高、易造成超挖和欠挖,同时对临近构筑物的振动影响较大。而聚能水压爆破技术具有定向破岩、改善超挖欠挖和减... 详细信息

在开展交通建设项目时常面临边坡、路堑和隧道施工,不可避免要使用爆破技术进行开挖。常规爆破技术的炸药利用率低、粉尘浓度高、易造成超挖和欠挖,同时对临近构筑物的振动影响较大。而聚能水压爆破技术具有定向破岩、改善超挖欠挖和减少围岩扰动等优势,应用前景广阔。本文以峨眉至汉源高速公路某段路基的征地线与批准矿区开采点相覆盖的问题为背景,采用文献调研、现场勘察、理论分析和数值模拟的方法,对聚能水压爆破在围岩中的动力响应特征以及对降低围岩振动的效果进行了研究。主要研究结论如下:（1）分析了聚能水压爆破的聚能效应、影响因素、荷载特征和加载方法,以及聚能射流对岩体的侵彻作用。聚能作用主要是由于聚能管结构的变化形成高速射流和低速杵体,聚能射流与炸药性能、不耦合系数和聚能管结构有关,合理设置相关参数将有利于聚能射流的形成,射流长度和射流速度越大,则侵彻深度越大,定向破岩效果越明显。（2）揭示了聚能水压爆破的爆轰波传播特征和对岩体的侵彻规律。采用数值模拟分析表明:聚能水压爆破的聚能方向和非聚能方向的孔壁爆轰应力相差约11.68倍,聚能角反射的能量会传播到岩体形成二次加载,最高的为初次加载的68.53%;聚能水压爆破造成的破碎区长轴和短轴半径分别为炮孔半径的3.38倍和2.14倍,定向破岩效果明显。此外聚能水压爆破对光爆层的破坏在不同方向作用差异较大,聚能方向形成宽裂缝以及部分裂纹,伴生聚能方向主要形成长裂缝以及角部细裂纹,非聚能方向的反射拉伸应力相对较小,主要形成分布稀疏的裂纹。（3）对比分析了不同爆破方法的破岩效果和应力状态差异。聚能水压爆破与常规爆破对岩体的损伤差异明显,聚能水压爆破造成的破碎区面积约为常规爆破的1.9倍,聚能方向的破碎长度约为常规爆破的1.863倍,产生的炮孔应力是常规爆破的3.39倍,但在非聚能方向的峰值应力仅为常规爆破的0.293倍,其聚能定向射流效果和非聚能方向护岩作用均十分明显。（4）结合工程问题验证了聚能水压爆破保护围岩的效果。采用聚能水压爆破的非聚能方向孔壁应力和常规爆破孔壁应力施加等效荷载模拟回龙矿爆破对路基的振动影响。结果表明:爆破振动波最先传递至路基左下角第一台阶位置,在x方向造成的振动最大,常规爆破造成的振动达6.392 cm/s,而聚能水压爆破造成的振动为2.067 cm/s,相对于常规爆破降低了67.66%;根据规范,常规爆破对路基产生的振动影响不满足安全要求,而聚能水压爆破对路基产生的振动可满足安全要求,验证了聚能水压爆破对岩体的保护作用的特点,并针对该工程提出了施工过程中在技术上和安全管理上来降低振动的对策和建议。（5）研究设计了一种可以在炮孔内部按照岩体强度类型调整不同聚能角度的聚能管。通过数值模拟分析了其破碎效果和应力状态,该结构适合辅助眼、周边眼和底眼协调爆破。并可以按照不同需求调整装药长度和聚能方向,操作简单,效果明显,提升了工程质量,提高了工作效率。

关键词：聚能水压爆破聚能效应侵彻路基数值模拟

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勐省隧道周边孔聚能水压爆破试验研究

科技创新与应用 2023年第2期13卷 61-64页

作者：李兴全蒋新闻陈志伟张丕云柏克超云南交投公路建设第六工程有限公司昆明650034

为降低隧道掘进时的超欠挖现象,提出切缝药包聚能水压爆破的方案。依托勐省隧道掘进工程进行现场试验,使用由水袋、炸药、雷管和切缝管所组成的切缝药包在隧道的顶拱周边孔中开展切缝药包聚能水压爆破试验。每次试验均设置试验组与对照... 详细信息

为降低隧道掘进时的超欠挖现象,提出切缝药包聚能水压爆破的方案。依托勐省隧道掘进工程进行现场试验,使用由水袋、炸药、雷管和切缝管所组成的切缝药包在隧道的顶拱周边孔中开展切缝药包聚能水压爆破试验。每次试验均设置试验组与对照组,以便于对比分析单次试验各分组之间试验效果的区别及各次试验间试验效果的区别。试验结果表明,以切缝药包为基础的聚能水压爆破技术简单易上手,具有较高可行性;在同等装药量条件下,使用切缝药包聚能水压爆破技术可以有效提高炮孔中能量利用率,降低超欠挖现象。

关键词：聚能水压爆破隧道掘进切缝药包周边孔试验

低透气性煤层深孔聚能水压爆破增透瓦斯抽采技术

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煤炭科学技术 2014年第5期42卷 37-40页

作者：蒲文龙毕业武黑龙江科技大学安全工程学院黑龙江哈尔滨150022

针对高瓦斯低透气性煤层抽采率低、普通深孔爆破效果差的技术难题,提出了深孔聚能水压爆破增透技术,分析了深孔聚能水压爆破增透的4个关键技术:钻孔定向保直钻进、超长距离输药、双液浆固结封孔和双雷管双导爆索正向起爆。在东保卫煤矿4... 详细信息

针对高瓦斯低透气性煤层抽采率低、普通深孔爆破效果差的技术难题,提出了深孔聚能水压爆破增透技术,分析了深孔聚能水压爆破增透的4个关键技术:钻孔定向保直钻进、超长距离输药、双液浆固结封孔和双雷管双导爆索正向起爆。在东保卫煤矿41煤层的现场试验表明:深孔聚能水压爆破与普通深孔爆破相比,煤层透气性系数增大了4倍,瓦斯抽采率提高了15%,瓦斯压力由1.28~2.12 MPa下降到0.47~0.63 MPa,煤层瓦斯含量减少为4.8~5.8 m3/t,工作面推进度提高了45%,为提高低透气性煤层的瓦斯抽采率提供了有效的技术途径。

关键词：低透气性煤层聚能水压爆破增透机理瓦斯抽采

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聚能水压爆破在公路隧道中的应用研究

低温建筑技术 2018年第7期40卷 74-76,83页

作者：李峰甘肃五环公路工程有限公司兰州730050

隧道掘进中对围岩的扰动大,超挖控制难,已成为影响隧道施工效率的至关因素。聚能水压爆破是集水压爆破和聚能爆破为一体的一种新型的爆破技术,在节能环保、提高作业效率、加快施工进度等方面效果明显,以两徽高速两当隧道为依托工程,将... 详细信息

隧道掘进中对围岩的扰动大,超挖控制难,已成为影响隧道施工效率的至关因素。聚能水压爆破是集水压爆破和聚能爆破为一体的一种新型的爆破技术,在节能环保、提高作业效率、加快施工进度等方面效果明显,以两徽高速两当隧道为依托工程,将聚能水压爆破与水压爆破、传统爆破进行试验分析,提出相应的结论,为公路隧道掘进施工提供借鉴。

关键词：聚能水压爆破公路隧道掘进

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聚能水压爆破在水平薄层围岩隧道中的应用

施工技术 2020年第8期49卷 110-113页

作者：刘运泽中铁十二局集团第一工程有限公司陕西西安710038

罗家山隧道洞身围岩主要为薄层状水平围岩,爆破扰动大时易掉块,采用传统爆破方法无法满足要求。通过现场爆破参数设计和不断试验,总结出聚能水压爆破在薄层水平岩层中的参数设置,根据围岩情况动态调整聚能管内装药线密度及采取间隔装药... 详细信息

罗家山隧道洞身围岩主要为薄层状水平围岩,爆破扰动大时易掉块,采用传统爆破方法无法满足要求。通过现场爆破参数设计和不断试验,总结出聚能水压爆破在薄层水平岩层中的参数设置,根据围岩情况动态调整聚能管内装药线密度及采取间隔装药措施,减少了对周边围岩的破坏作用。爆破后高压气体沿聚能槽方向切割岩面,使隧道轮廓较圆顺。聚能定向作用能加大周边眼间距设置,减少了光爆炮眼数量,缩短钻孔、装药时间,提高光爆质量及工作效率,取得了较好的经济效益。

关键词：隧道爆破水平岩层聚能水压爆破聚能槽