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2025年, 第42卷,第3期  刊出日期:2025-03-19
    理论与技术探索
  • 杨小林, 张少兵, 褚怀保, 郭德坤, 温自龙, 鲁一明, 崔莱州, 程志楷, 孙博
    爆破. 2025, 42(3): 1-8. doi: 10.3963/j.issn.1001-487X.2025.03.001

    为系统揭示微波辐射参数(功率、时间)对铁矿石力学性能劣化及能量耗散机制的影响规律,提升铁矿石破碎效率。基于辽宁思山岭铁矿石为研究对象,采用微波预处理与多尺度力学试验以及微观试验相结合的方法,开展了不同微波作用下铁矿石试样的静态试验、动态冲击试验和XRD试验,通过分析不同微波作用下铁矿石的力学特征及能量守恒理论,揭示了微波-力学耦合作用下铁矿石的损伤演化特征以及能量演化规律。研究结果表明:(1)随微波功率与辐照时间的增加,试样质量略微下降,纵波波速、单轴抗压强度及弹性模量呈线性劣化趋势,微观试验证实了其损伤源于热应力致裂而非成分改变;(2)能量演化分析表明,微波预处理使试样总输入能密度和弹性能占比降低,耗散能占比提升,揭示了矿石储能能力弱化并向塑性屈服转变;(3)动态冲击试验显示,微波损伤度增加使反射能占比提升45.58%,透射能降低16.12%,能量耗散增加37.49%。研究结论对微波辅助破岩技术的能量调控具有参考价值。

  • 理论与技术探索
  • 黄小武, 贾永胜, 袁方, 陈德志, 伍岳, 刘昌邦
    爆破. 2025, 42(3): 9-17. doi: 10.3963/j.issn.1001-487X.2025.03.002

    近年来,随着城市环境日益复杂以及市民的环保意识日益增强,框架结构楼房定向倾倒爆破拆除常遇到倒塌后坐距离大、触地冲击振动强的问题,限制了爆破拆除技术的发展与应用。为控制框架结构楼房定向爆破拆除倒塌后坐与触地振动,在传统底部切口爆破拆除技术基础上,提出了铰点前移高位爆破切口设计方法,并建立了爆破切口高度的理论计算模型;结合工程实践,研发了预留缓冲层高位切口爆破拆除技术,并根据预留缓冲层的处理方式,设计了3种爆破切口形式,以适应不同程度倒塌后坐和触地振动的控制需求。综合采用理论分析、数值模拟和现场试验等研究方法,对比分析了不同爆破方案下框架结构爆破拆除的倒塌解体效果,研究结果表明:(1)铰点前移高位爆破切口可以加大切口的倾角、延长切口的闭合时间,控制结构倒塌后坐与触地冲击,大幅度提高了结构失稳倒塌的可靠性;(2)相比传统底部切口爆破方案,预留缓冲层铰点前移高位切口爆破方案能够有效缩短爆堆的长度,降低结构倒塌触地的速度,并有效控制爆堆高度;(3)预留缓冲层的处理方式多样,应综合考虑楼房的结构特征和周边环境情况进行选择。

  • 理论与技术探索
  • 彭胜, 吴佳隆, 何理, 钟东望, 谢先启, 蔡路军
    爆破. 2025, 42(3): 18-25. doi: 10.3963/j.issn.1001-487X.2025.03.003

    为提升再生混凝土(RAC)在动态荷载下的力学性能,研究通过分离式霍普金森压杆(SHPB)动态压缩试验,系统探究了聚乙烯醇(PVA)纤维增强和再生粗骨料(RCA)替代对RAC动态力学性能的协同影响规律。设计36组不同PVA纤维体积掺量(0%、0.1%、0.3%)与RCA取代率(30%、40%、50%)的试样,结合动态应力-应变曲线、破坏形态及动态增长因子(DIF)等指标,揭示了聚乙烯醇纤维再生混凝土(PVA-RAC)在冲击荷载下的损伤机理与增强机制。结果表明:PVA纤维通过桥连作用显著抑制了裂缝扩展,使试样破坏模式由脆性粉碎转为延性龟裂,动态峰值应力与DIF均随纤维掺量和应变率增加显著提升;高RCA取代率(40%~50%)虽因骨料孔隙削弱了强度,但其内部多相界面特征通过复杂裂纹路径增强了能量耗散,部分抵消了强度损失。该成果为PVA-RAC在抗震防护工程中的动态设计与应用提供了理论依据,同时为建筑固废资源化与高性能再生建材的协同发展开辟了新路径,具有理论创新性与工程实践价值。

  • 理论与技术探索
  • 叶海旺, 李睿, 路东, 于燕, 余梦豪, 雷涛, 王其洲, 李宁, Doumbouya Sekou
    爆破. 2025, 42(3): 26-36. doi: 10.3963/j.issn.1001-487X.2025.03.004

    为研究品位和动荷载耦合作用下晶质石墨矿石的动态力学响应特征,利用直径50 mm的分离式Hopkinson压杆试验装置对5.19%、10.79%、12.65%和15.50%四种不同品位的晶质石墨矿石试样开展了不同冲击气压下的动态压缩试验,对比分析了品位和应变率对晶质石墨矿石动态力学特性和能耗特性的影响,并基于黏弹性朱-王-唐模型建立了考虑品位和应变率的晶质石墨矿石动态本构模型。试验结果表明:晶质石墨矿石动态抗压强度和峰值应变均随着应变率提高而逐渐增大,而弹性模量与应变率无关;随着品位的提高,矿石试样的初始压密变形量和峰值应变增大,动弹性模量、动态抗压强度及其率敏感性逐渐下降;此外,中低品位矿石的破碎程度在一定应变率范围内随能耗密度的增大而加剧,但高品位矿石破碎程度变化不大,表明品位对晶质石墨矿石的动态破碎行为有显著影响;建立考虑品位和应变率的晶质石墨矿石动态本构模型,通过对比所建立的动态本构模型和试验得到的动态应力-应变曲线,验证了模型的准确性和适用性,为晶质石墨矿石在动荷载作用下的力学行为研究提供了理论支持。

  • 理论与技术探索
  • 唐明酉, 祝云峰, 吴松, 王远宏, 黄俊红, 李新平
    爆破. 2025, 42(3): 37-45. doi: 10.3963/j.issn.1001-487X.2025.03.005

    近年来时序控制断裂爆破技术在部分矿山工程和水利设施的建造过程中得到了广泛的应用,为探究时序控制断裂爆破技术对岩体中裂纹扩展机理的影响,采用强度等级为C50的混凝土材料分别浇筑了3孔,5孔和9孔的试验模型,用雷管代替炸药进行岩体模型多孔爆破试验,测试爆生裂纹扩展路径和成缝效果。使用LS-DYNA软件对不同工况下的岩体模型爆破过程进行模拟,选用RHT本构模型表征岩石动态破坏行为,并采用流固耦合算法模拟爆炸应力波与岩体的相互作用,同时以炮孔之间的间距和各个炮孔的起爆时间为控制变量,通过改变这些变量来建造不同的数值模型,并使用后处理软件提取数值模拟结果。最后与模型试验结果进行对比分析,探讨岩体中爆生裂纹扩展规律。结果表明:时序控制断裂爆破技术在促进岩体中裂纹沿预定方向扩展有一定的引导作用,先后爆孔起爆时序与先后爆孔之间的间距均会影响裂纹成型效果,且炮孔数量越多越明显;合理设计起爆时序与孔间距可显著提升炸药能量利用率,降低围岩损伤,为复杂地质条件下的精准爆破施工提供理论依据与技术支撑。

  • 矿岩爆破
  • 王智德, 吴洋, 杨文东, 吝曼卿, 祝文化, 胡世士, 魏巍, 邸月康
    爆破. 2025, 42(3): 46-53. doi: 10.3963/j.issn.1001-487X.2025.03.006

    节理裂隙的存在是影响岩体动力学性能的主要原因,以节理岩体中不同倾角和充填介质为研究对象,利用分离式霍普金森压杆(SHPB)完成了7种不同节理倾角、3类不同充填介质的节理试样的冲击试验,研究节理试样的动力特性、能量耗散规律。结果表明:(1)不同充填介质节理试样的应力-应变曲线差异明显,泥沙、石灰节理试样的应力-应变曲线在倾角α≤45°时表现出塑性破坏特征,α>45°时表现为脆性破坏,而石膏节理试样以脆性破坏为主,仅在α=45°时由于应力波传播的影响表现出塑性破坏;(2)同一充填介质节理试样的动态抗压强度随倾角α的增大先减小后增大,当α=45°时处于最小值,同一角度下3类节理试样的动态抗压强度关系为:石膏节理>石灰节理>泥沙节理,与节理充填介质单轴抗压强度的大小关系一致;(3)3组试样的各能量比随倾角α的增大呈现不同趋势,反射能量比随倾角α增大先增大后减小,在α=45°时达到最大值,透射能量比和吸收能量比随节理倾角α增大先减小后增大,在α=45°时达到最小值。

  • 矿岩爆破
  • 胡刚, 费鸿禄, 郭玉新
    爆破. 2025, 42(3): 54-62. doi: 10.3963/j.issn.1001-487X.2025.03.007

    为了提高矿山巷道爆破掘进的效果,同时降低爆破振动的危害,采用现场爆破试验、振动监测试验以及数值模拟相结合的方法,根据炮眼利用率选取装药孔与空孔的布置方式,基于质点振速峰值确定合理的延期时间,同时按照巷道尺寸和围岩物理力学指标建立数值模型以及设置材料参数,利用ANSYS/LS-DYNA分析巷道爆破掘进对围岩结构的影响。研究结果表明:采用中心装药孔+周围空孔的布孔方式进行巷道爆破掘进时,掏槽孔的炮眼利用率均大于96%,最高的炮眼利用率甚至达到了97.9%,说明装药孔与空孔的合理布置可以有效地提高爆破掘进的效果;同时发现当延期时间从50 ms增加至75 ms时,相同位置处质点振速峰值的衰减率超过了20%,当延期时间为100 ms时,距离爆源25 m处的质点振速峰值降低至2.97 cm/s,说明延期时间可以明显地降低爆破振动的危害;当采用中心装药孔+周围空孔的布孔方式及100 ms的延期时间分析巷道爆破掘进对围岩结构的数值计算结果时,发现距离巷道断面1 m的范围内,拱顶产生了9.1 MPa的拉应力,在1~4 m范围内,拱腰位置均存在大于5 MPa的拉应力,由此建议拱顶增加钢架支护,侧壁喷射混凝土进行初期支护。研究成果可为类似巷道爆破掘进提供参考以及为围岩支护设计提供依据。

  • 矿岩爆破
  • 田丰, 史秀志, 李波, 王文洋, 王衍海
    爆破. 2025, 42(3): 63-77. doi: 10.3963/j.issn.1001-487X.2025.03.008

    在矿山掘进爆破工程中,光面爆破通常使用导爆索传爆,这种工艺施工效率低,耗费大量爆破器材,增加矿山的生产成本,可以通过利用炸药殉爆特性完成孔内炸药传爆解决此问题。采用不同约束材料下乳化炸药殉爆实验和岩石中炸药殉爆过程数值模拟结合的研究方法,以稳定殉爆距离为评判指标,分析约束条件、不耦合系数等因素对炸药殉爆距离的影响,得到不同直径和长度的乳化炸药在炮孔中的稳定殉爆距离。通过研究得出以下结论:约束条件对炸药殉爆距离影响十分显著,约束条件越好,乳化炸药殉爆距离越大;径向不耦合系数一定的条件下,乳化炸药直径对殉爆距离影响较小,炸药殉爆距离随药卷直径增大而增加;乳化炸药的殉爆距离随径向不耦合系数增加而减小,随药卷长度增加而增加。进行工业试验验证,将炸药间隔距离设置为70 cm,结果表明使用殉爆传爆法与采用导爆索传爆的常规施工方法相比,顶板孔光面爆破所用爆破器材成本降低33.1元/米,降低了36.1%。

  • 矿岩爆破
  • 石硕龙, 周冲, 高文学, 李卓, 张小军
    爆破. 2025, 42(3): 78-85. doi: 10.3963/j.issn.1001-487X.2025.03.009

    为了实现隧道掘进光面爆破效果的精准控制,利用LS-DYNA流固耦合算法和三项式点火增长状态方程,建立了聚能射流冲击引爆炸药模型,进行了轴向聚能装药结构中乳化炸药合理殉爆距离研究,并基于承平高速(北京段)红石门隧道爆破开挖工程,开展了轴向聚能装药结构现场试验。研究结果表明:1)采用工业上常用的轴向聚能装药结构时,在主装药起爆110 μs后,聚能射流头部运动了约25 cm,此时射流与杵体分离,之后,聚能射流会在运动中被拉断成不连续的多节,从而不利于被发装药的引爆,因此,选择合理的炸药间隔,对聚能射流能否引爆被发装药至关重要;2)基于射流头部压力和炸药反应度分析,当炸药间隔超过50 cm后,射流冲击被发装药时的冲击压力小于乳化炸药的临界起爆压力。随着炸药间隔的增大,被发装药被引爆时,射流侵彻炸药的距离也逐渐增加,当炸药间隔超过90 cm后,射流不能引爆被发炸药;3)基于承平高速(北京段)隧道爆破工程,进行了炸药间隔为50 cm和70 cm的两组试验,试验结果显示炸药间隔为70 cm时超欠挖控制更好,所以,在本项工程的条件下,合理的殉爆距离为70 cm。

  • 矿岩爆破
  • 张志忠, 刘玉山, 张雪峰, 郝兵元, 王晨龙, 张涛
    爆破. 2025, 42(3): 86-94. doi: 10.3963/j.issn.1001-487X.2025.03.010

    复合顶板具有多层不同岩性的分层,各分层厚度、矿物成分、波阻抗以及节理裂隙等存在显著差异,这常常导致预裂切缝孔装药结构与分层的物理力学性质不匹配,易造成硬岩分层无法预裂,软岩分层因过度消耗爆炸能量形成鸡窝状爆坑,预裂切缝难以沿炮孔全长有效贯通。为实现复合顶板均匀预裂,采用LS-DYNA软件分析了装药结构对复合顶板预裂效果的影响,在此基础上提出了复合顶板均散保压预裂爆破技术;通过开展现场试验,结合爆后对爆生裂隙发育情况的窥视评价,验证了该均散保压预裂爆破技术的可行性。研究结果表明:爆生气体由硬岩分层向软岩分层逃逸是造成复合顶板预裂爆炸能量利用不均的主要原因;复合顶板均散保压预裂爆破技术按照复合顶板分层结构将预裂孔分割成多个腔体,各分层具有独立的爆后保压腔体,满足了预裂各分层的爆炸能量需求,避免了炸药能量过度消耗在软岩分层,提高了硬岩分层预裂效果。

  • 矿岩爆破
  • 杨明, 张锦华, 赵凯轩, 贺五一, 王俊青, 高晶
    爆破. 2025, 42(3): 95-105. doi: 10.3963/j.issn.1001-487X.2025.03.011

    以江西省邓家山骨料矿山为研究对象,系统探讨了空气间隔装药爆破技术对粉矿率的优化机理及工程应用。首先,分析了该矿山的工程地质条件,给出了该矿山岩体特性和节理裂隙分布发育情况,为开展爆破试验研究奠定了基础。其次,引入了空气间隔装药理论体系,提出了采用空气间隔器的爆破方法,阐述了空气间隔装药通过缓冲爆炸应力波、延长爆生气体作用时间、均衡能量分布的机理,探讨不同结构形式(顶部、中部、底部)对粉矿率的影响规律,并进行了试验研究与数据分析,验证了该方法的可靠性,并成功取得工程应用。第三,基于试验数据,开展了基于空气间隔爆破方法的爆破参数优化,选取炸药单耗和孔间延时为主要参数,提出了爆破参数优化模型。通过与试验结果进行对比,提出了爆破参数优化回归模型(R2=0.8697),可靠性较高,为优化爆破参数设计、提升矿山经济效益提供了科学依据。

  • 矿岩爆破
  • 黄磊, 陶明, 刘玉龙, 徐源泉, 向恭梁
    爆破. 2025, 42(3): 106-115. doi: 10.3963/j.issn.1001-487X.2025.03.012

    为解决矿山爆破块度识别效率低下、精度不足以及复杂环境干扰等难题,提出了一种基于双目视觉的爆破块度识别新方法。通过构建YOLOv8实例分割模型,精准提取复杂光照条件下的爆后矿岩轮廓。结合双目测量技术,基于三维坐标转换与视差计算原理,获取碎石的最大尺寸。搭建了室内实验平台,验证了块度识别方法在不同参数下的碎石识别与尺寸计算精度。最后,提出了露天矿爆破块度智能化识别技术架构,开发了块度自动识别与分析系统。室内模拟测试结果表明:较低的拍摄高度有助于提高模型的识别精度,碎石间接触虽对个别目标识别造成影响,但整体精度未显著下降,所有碎石的识别准确率均在85%以上。动态环境下的识别精度略有下降,但80%的碎石尺寸计算准确率仍保持在90%以上,整体误差仍控制在可接受范围内,满足爆破碎石实时监测及后续分析需求。该方法已成功应用于纳米比亚湖山矿,并结合射频识别(RFID)技术获取物料来源信息,实现爆区碎石块度分布(FSD)的动态监测、精确分析与全面评估,为露天台阶爆破效果评价提供了先进的技术手段。

  • 拆除爆破
  • 王威, 贾永胜, 刘昌邦, 袁方, 伍岳, 聂森林
    爆破. 2025, 42(3): 116-125. doi: 10.3963/j.issn.1001-487X.2025.03.013

    预应力连续刚构桥梁是大跨径桥梁建设中广泛应用的一种结构体系,其拆除方式受到空间和周边设施的限制。结合预应力连续刚构跨河桥梁爆破拆除工程实践,对中跨桥面和翼板分别采用机械破碎方式预处理,在桥墩、中跨箱梁腹板、顶板、体外预应力钢索固定墩和桥头箱梁连接处设置爆破切口,并采取中跨箱梁→体外预应力钢索固定墩→桥头箱梁连接处、桥墩的总体起爆顺序,成功实现了桥梁逐段原地坍塌。同时,采用LS-DYNA动力学有限元软件建立三维数值模型,对总体爆破方案的合理性和桥梁倒塌过程进行数值仿真验算,结果表明:大桥倒塌全过程历时4.5 s,桥面触地速度约13.6 m/s,桥体触地冲击应力是结构解体的主导因素,体外预应力作为改善桥梁使用性能和提高结构承载力的加固技术,采用爆破的方式解除预应力有助于促进结构的充分解体。实际爆破效果表明:爆破拆除技术能够高效、安全地解决复杂环境下大跨径预应力连续刚构桥梁的拆除难题。

  • 拆除爆破
  • 沈典栋, 周子正, 余鑫, 贾永胜, 刘伯平, 黄小武, 姜海光, 蔡勤峰
    爆破. 2025, 42(3): 126-134. doi: 10.3963/j.issn.1001-487X.2025.03.014

    在高速公路改扩建工程中,大量跨线桥梁不能满足现代交通的发展需求,面临拆除重建。传统人工拆除和机械拆除方式存在效率低、周期长、交通干扰大等弊端,而爆破拆除凭借其安全、经济、高效等优点,是拆除高速公路跨线天桥的首选技术。依托京港澳高速公路湖北境鄂豫界至军山段改扩建工程,对K1018+990~K1048+550区间内5座跨线天桥实施了一次性联合爆破拆除。通过对等截面悬链线无铰拱桥、斜腿刚构桥、中承式拱桥和钢架拱桥等4种类型桥梁开展定量化设计、精细化施工和多维度防护,实现了安全高效的爆破拆除目标。实践结果表明:通过合理设计爆破切口和起爆顺序,能够有效控制桥梁的倒塌姿态和解体效果。基于无线电通信的分布式协同起爆系统,攻克了长区间内群桥同步起爆的时空协调难题。采用“覆盖防护+近体防护”防护措施,有效控制了个别飞散物的飞溅;“刚性支撑层+弹性缓冲层”防护体系,有效防止了桥体坍塌对高速路面的冲击损坏。本工程实践表明:通过精细化设计、协同化控制与多层级防护,可实现复杂环境下高速公路长区间跨线天桥群的安全高效拆除。

  • 拆除爆破
  • 刘建程, 李毅, 夏治园, 杨帆, 王刚, 杨翎, 马立飞, 张魏, 高朋飞
    爆破. 2025, 42(3): 135-144. doi: 10.3963/j.issn.1001-487X.2025.03.015

    针对某地180 m高钢筋混凝土烟囱爆破拆除工况,详细分析了烟囱爆破倒塌过程的重难点并制定了相应解决措施。设计中通过开设高度对称的定向窗、定位窗控制筒体倒塌方向并依据相关工程经验公式进行推算,最终确定爆破切口圆心角为216°,爆破切口高度3.5 m时,筒体沿设计方向倒塌且不发生明显后座。为验证设计方案的可行性,采用界面应力元法建立等比例烟囱模型,对倒塌过程进行了预分析,仿真结果表明:烟囱历时14.0 s完成倒塌,基本无偏移,下座和前冲都得到有效控制。对比烟囱爆破拆除界面元模型与分离式共节点模型在切口闭合、筒体后座程度和顶部破碎形态发现,界面元模型可有效模拟切口形成时,切口闭合处钢筋与混凝土脱离效果。钢筋、混凝土组分异节点分别承担荷载,避免了材料单元过度失效,筒体后座减小1 m左右。烟囱顶部筒体触地破碎时,由于弹簧单元的粘结力,界面元模型中未出现钢筋飞散现象,综合对比发现界面元模型仿真精度更高,能有效模拟烟囱倾倒状态。现场爆破效果与仿真计算结果基本一致,烟囱顺利倒塌,无明显偏移,触地解体完全。

  • 爆破器材
  • 曹荣婷, 王小红, 李嘉喜, 李晓杰, 王宇新, 闫鸿浩, 耿瑞
    爆破. 2025, 42(3): 145-152. doi: 10.3963/j.issn.1001-487X.2025.03.016

    通过建立简单的二维涡旋模型,探讨了涡旋能量的释放与吸收,研究了炸药爆轰过程中涡旋坍塌引起的能量输运,爆轰成长等细观机制,建立了爆轰成长与熄灭等宏观现象与孔隙尺寸分布等微观机制之间的联系,并通过实验进行了验证。结果表明:稳定爆轰与流场涡旋热和单位体积内的有效涡旋数量相关。宏观上炸药颗粒度和密度对爆轰过程的影响在微观上可以归结为有效涡旋体积浓度和涡旋尺寸分布对爆轰过程的影响。炸药起爆过程必然存在最小和最大起爆涡旋孔隙尺寸,只有在调节孔隙尺寸r,使r∈(rminrmax)时,才有可能使炸药达到稳定爆轰,且存在最佳有效孔隙体积浓度,使炸药的能量利用率达到最大。在此基础上,实现了密度固定时调节较大颗粒尺寸的敏化剂和较小颗粒尺寸敏化剂的成分调节爆速。

  • 爆破器材
  • 刘洋, 柯特, 陈先锋, 贡晶晶, 张琪
    爆破. 2025, 42(3): 153-157. doi: 10.3963/j.issn.1001-487X.2025.03.017

    精准、高效的爆炸物检测技术可实时监控爆破材料的存储、运输及使用环节,及时排查过期或不稳定爆炸物,通过痕量检测手段识别非法爆炸物残留,为安全生产监管和公共安全防范提供技术支撑,平衡工程效率与安全环保的双重需求。开发了基于银纳米簇(AgNCs)基底检测爆炸物的光纤拉曼传感器,将拉曼技术与光纤传感技术结合,实现爆炸物的高灵敏光谱检测与信号传输,用于高灵敏度检测痕量TNT。通过银-硫键修饰的4-氨基苯硫酚(4-ATP)处理的AgNCs基底作为TNT的捕获探针,TNT-4-ATP复合物的形成进一步增强了TNT的SERS信号,确定TNT的检测限(LOD)可达10-10 M。

  • 爆破器材
  • 李发耀, 王猛, 韦众, 王天玺, 王弈轩, 宣海军, 何泽侃
    爆破. 2025, 42(3): 158-164. doi: 10.3963/j.issn.1001-487X.2025.03.018

    为定量研究航空发动机机匣包容实验中的叶片断裂飞脱附加动能,设计切割索爆炸切断钛合金板实验。使用AUTODYN软件计算据质心运动方法的附加动能E1和逐粒子累加方法的附加动能E2,并进行对比验证了计算方法的精确性。通过爆炸实验获得测试附加动能E3,计算值经与测试值比照确认后,核实了计算与实验的准确性。研究表明:当钛合金板恰巧爆炸切断时,其最大附加动能的总动能占比小于美国FAA公司提出的指标。该研究结果可用于机匣包容实验。

  • 安全与管理
  • 蒋继平, 柴俭, 张杰, 赵军, 郑晓骄
    爆破. 2025, 42(3): 165-174. doi: 10.3963/j.issn.1001-487X.2025.03.019

    旨在探讨工程爆破系统的风险管理体系建设,以实现对爆破活动全生命周期、全过程、全方位、全要素的质量、安全、环境与职业健康风险的系统化管理。立足于树立全面的质量、安全和环境意识,倡导运用系统工程的方法论,对工程爆破领域的风险进行深入剖析。文章遵循国际通行的ISO9000(质量管理体系)、ISO45000(职业健康安全管理体系)及ISO14000(环境管理体系)标准,构建了一套科学的风险管理框架,提出以“全链条设计、一体化实施”为原则,将标准、计量、检验检测和认证认可等技术手段相结合,形成工程爆破系统风险管理以PDCA(PLAN-DO-CHECK-ACT)循环为基础的风险管理模式。这一模式强调预防为主,通过持续改进,确保风险在可控范围内。文章进一步引入数字孪生技术,构建了工程爆破B-NQI(Blast-NQI基于风险的工程爆破质量、安全、环境与职业健康的数字化集成)系统,实现了风险信息的实时监控、预测、控制及决策支持,大大提升了工程爆破系统风险管理的效率和精准度。研究不仅丰富了工程爆破风险管理的理论体系,也为行业实践提供了可操作的工具和方法。通过构建B-NQI系统,有助于降低工程爆破过程中的各种风险,保障项目顺利进行,同时也为保障工人安全、保护环境提供了有力保障。

  • 安全与管理
  • 徐景德, 卢森涛, 卢鸿玉, 刘钧海, 徐祚卉, 汪志萼
    爆破. 2025, 42(3): 175-183. doi: 10.3963/j.issn.1001-487X.2025.03.020

    本研究旨在探究碳酸钙对含煤尘甲烷爆炸的抑制效果,通过实验和数值模拟分析碳酸钙在不同粒径和浓度条件下的抑爆性能,为煤矿等高危环境的安全防护提供理论依据。实验基于自主研制的9.6 m方形长直管道进行,选取粒径为6.5~74 μm、浓度为100~200 g/m3的碳酸钙作为抑制剂,研究其对含煤尘甲烷爆炸的影响。通过分析爆炸过程的压力变化,确定碳酸钙的最优粒径和浓度。同时,采用数值模拟对实验结果进行验证。实验结果表明:爆炸过程可分为四个阶段:甲烷燃烧、含煤尘甲烷燃烧、碳酸钙分解及阻碍。碳酸钙通过热分解反应降低氧气浓度并吸收热量,减缓燃烧反应速率,同时建立局部热平衡抑制爆炸传播。当碳酸钙浓度为150 g/m3、粒径为23 μm时,抑爆效果最佳,最大压力抑制率达46.7%。数值模拟验证显示,模拟与实验的压力变化趋势一致,相对误差低于15%。碳酸钙作为一种有效的爆炸抑制剂,在特定粒径和浓度条件下对含煤尘甲烷爆炸具有显著的抑制效果。该研究为碳酸钙在工业爆炸防护中的应用提供了实验和理论支持。

  • 安全与管理
  • 程建华, 张紫君, 王辉, 杨小林, 翁应康, 暴雯雯
    爆破. 2025, 42(3): 184-193. doi: 10.3963/j.issn.1001-487X.2025.03.021

    为研究不同温度及点火位置下甲烷/空气预混气体爆炸特性,在冬季和夏季条件下分别通过自主设计的甲烷/空气预混气体爆炸试验装置,开展不同长径比对多种浓度的甲烷/空气预混气体泄爆试验,系统分析了温度、长径比及浓度对预混气体爆炸的超压峰值和冲量特性产生的影响,并结合量纲分析法和数据拟合,分别分析了对超压峰值和冲量特性的主要影响因素,提出了甲烷/空气预混气体超压峰值和冲量的预测公式。研究结果表明:(1)在特定的气体浓度下超压峰值和冲量随长径比增加的变化趋势基本一致,但冬季温度条件下气体浓度7.5%时超压峰值和冲量先下降后上升再下降,而夏季温度则持续下降;冬夏季温度条件下9.5%、11.5%和13.5%时超压峰值和冲量持续下降;(2)采用量纲分析法和数据拟合,建立冬季温度条件下超压峰值与冲量关于长径比和甲烷/空气预混浓度的关系式,并将理论数据与试验结果进行对比验证,误差在15%以内,总体数据吻合度较高,验证了其可靠性,能够更直观地表达超压与冲量随长径比和气体浓度的衰减规律,实现对超压峰值、冲量的快速预测。

  • 安全与管理
  • 张宪堂, 高熙阳, 田新海, 徐帮树, 周红敏
    爆破. 2025, 42(3): 194-202. doi: 10.3963/j.issn.1001-487X.2025.03.022

    隧道爆破课程设计是高等院校相关专业《爆破工程》课程的重要综合性实践教学环节。为了探索教学实践改革新思路,针对课程设计传统教学实践中存在的计算复杂、参数选取困难和图表绘制繁琐等问题,提出利用隧道爆破智能设计软件平台进行课程设计。作者通过融合数字化、智能化设计技术,搭建可以将抽象爆破参数设计变成清晰可视化模型的智能设计平台。该平台包括爆破设计、资源库、数据管理和全局设置等四大模块,创新性地实现了爆破参数实时修改并进行可实施性判断,具备导向式的操作流程,同时形成了一种交互式的教学模式。实践效果表明:智能设计平台通过导向式操作流程有效减少了传统教学实践中学生的计算量和参数选取的随意性,提高了绘图效率及精度,确保爆破设计方案科学合理;交互式的教学模式增强了学生理论与实际的结合能力,激发了学生的主动学习兴趣,从而提高学生对专业知识的理解,培养学生的智能化设计思想,为成为服务新时代的高素质人才提供支撑。