高压空气炮冲击破岩试验与场地应用初探

摘要

针对复杂敏感环境下岩体开挖的工程难题，研究团队创新性地提出一种生物质能高压空气炮冲击破岩核心装备及施工关键技术，并在试验场（混凝土破碎试验）与明挖隧道基坑工程（现场破岩试验）中开展系统性应用验证。该装备与技术通过模块化集成钻孔、封孔与高压脉冲破岩功能，实现全流程自动化作业，具备无炸药依赖、低振动噪声、无有毒气体排放等优势，适用于城市基建、隧道工程、文物保护区等高安全环保要求的场景。试验结果表明:在特定临空面距离（0.8 m）与泄压压力（30 MPa）条件下，水平孔爆破能量利用率达2.125～2.345 kg/m³（TNT当量），形成连续贯穿裂纹;竖直孔爆破受重力与应力分布影响呈非对称破裂，但预设应力释放路径下单次可实现10 cm级岩体分离。本研究在非炸药爆破核心装备与施工关键技术方面有显著的技术创新，验证了高压空气炮冲击破岩技术的可行性与装备的适用性，该技术与装备的提出与应用对复杂敏感环境中的硬岩破除与矿山开采具有重要的指导意义，对绿色智慧开挖技术的规模化推广具有重要的推动作用。

关键词

高压气体爆破 / 生物质能高压空气炮 / 地下空间开发 / 硬岩破除装备

基金资助

国家自然科学基金(4257021456)深部硬岩射弹冲击与机械截割协同破岩机理及多目标优化方法