高峰时一天用掉96吨炸药,共计处理土石方近5000万吨,爆破强度全国罕见;距离爆破点仅200米,却只感到轻微震动,“石破无人惊”,这就是精细爆破带来的“精细力量”。
11月4日,湖北日报全媒记者来到鄂州花湖机场,一场针对三座碍航山体的“净空降高”攻坚战已经进入冲刺期。“指哪打哪”“不动如山”的精细力量的背后,是江汉大学湖北(武汉)爆炸与爆破技术研究院精细爆破国家重点实验室团队的不懈努力,为了在11月中旬前交付,他们已经连续奋战了6个多月。
技术自信,三山皆可平
“鄂州花湖机场项目的是湖北省‘一号工程’,‘净空降高’是其重点配套工程,关系到机场建成校飞目标任务。”江汉大学副校长、省部共建精细爆破国家重点实验室常务副主任、武汉爆破有限公司董事长贾永胜教授介绍,因山体超高阻碍航道,需要在11月中旬前,将平均高度119.3米的黄山1号、2号、3号山体改造成最低点23.5米、最高点67.4米的斜面地形。时间紧,任务重,今年5月,江汉大学精细爆破国家重点实验室与武汉爆破公司接过任务,一场规模庞大的“愚公移山”攻坚战就此拉开序幕。
爆破现场,日均使用炸药70余吨,单日最高使用炸药96吨,但来往车辆及人员仍泰然自若,周边建筑和居民生活不受影响。这份“不动如山”的底气来自于江汉大学精细爆破国家重点实验室对精细爆破领域的多年深耕。
今年10月17日,省部共建精细爆破国家重点实验室在江汉大学揭牌成立,中国工程院院士谢先启领衔,这是全国第一家聚焦爆破工程理论与技术的应用基础类国家重点实验室。在升级为国家级科研平台前,实验室有近30年的发展历程,采用“实验室+公司”的发展模式,创造了从经验空白到持续创新、从理论空白到领跑国际的多项纪录。
“现在不仅可以做到指哪打哪,还可以控制爆破后石子大小均匀、不飞溅,利于后续装车运输。”科研团队成员、武汉爆破有限公司副总经理韩传伟表示,目前炸药能量利用率可以在原有基础上提高30%-50%,爆破后的3号山就像刀削过一样平整,每级台阶的爆破深度被控制在10米至15米之间,整体高度也被精准控制在67.4米以下,同时满足净空降高横坡和纵坡要求。
爆破现场,石破无人惊
11月4日,黄山3号山施工进入收尾阶段。现场工作人员介绍,降高前,3号山高146米,从山顶俯瞰,北侧的鄂州花湖机场尽收眼底;降高后,3号山被削平为高约67.4米、占地83公顷的平整场地,呈3级台阶状向下延伸。
记者看到,30名爆破工人正加紧往炮孔中填充炸药,远处25台潜孔钻机正在轰鸣作业,装满石子的重型运输车有序排队下山。贾永胜说,3号山目前每天要运出近4000趟,为保工期,爆破工作人员争分夺秒、日夜奋战,24小时加班加点不间断作业。在他们的努力下,截至11月8日,已完成净高降空工程土方石工程总量近5000万吨,高峰期每天爆破挖运量达70万吨,累计炸药使用量达13000吨。“爆破强度可以说全国罕见。”
如此强度的爆破,是否会对周围建筑产生巨大影响?科研团队成员、武汉爆破公司总经理陈德志介绍,鄂州花湖机场净空降高项目西侧是高铁轨道,最近处与爆破点仅距离60米。当天下午1时正是爆破时间,一辆高铁疾驰而来,10吨炸药在上百个炮孔中蓄势待发,一阵闷响过后,仪器检测显示,振动速度小于1cm/s。
接下来,是另一次爆破。此时,记者正站在距离爆破点约200米的项目部,远处传来一声闷响,同时感到大地微微一震,声音比夜半雷声更小,振动比地铁经过还轻。
“这是在爆破吗?”“是的,已经结束了。”陈德志拍了拍面前的桌子,瓶中的矿泉水因敲击振动泛起了涟漪,“爆破时,邻近铁路隧道的振速小于1cm/s,比我们面前这瓶矿泉水刚产生的振速还要小。”
方圆几百米范围内,“石破无人惊”,这就是精细爆破带来的“精细力量”。
指哪打哪,炸药力量精细控制
“石破无人惊”,精细爆破究竟如何做到?
科研团队成员、项目经理王洪刚介绍,本次鄂州花湖机场净空降高的爆破,采用标准露天台阶爆破法,使用潜孔钻机钻孔后,在孔内装填乳化炸药和改性铵油炸药,采用数码电子雷管起爆,以台阶形式推进爆破,难点就在于控制炸药的能量释放。这里表面上看似是一片土堆,其实脚下的山体地质环境复杂,不同部位的岩石性质也有所不同,有巨大坚硬的花岗岩,也有质地相对较软的砾岩、砂岩,因此炸药的选用、钻孔的深度、爆破方式都有讲究。
在无人机11月1日中午拍摄的画面上,记者看到,一辆重型运输卡车距离爆破作业面最近距离不过8米,爆破瞬间连起一片星火,高约10米的台阶瞬间崩塌,而卡车安然无恙。王洪刚解释,为保施工安全,所有路上的运输车辆都要退到安全范围内,这辆车当时出现故障,一时无法远离爆破点,但基于对精细爆破技术的绝对自信,团队按原计划进行了爆破。
原来,在鄂州花湖机场的净空降高爆破中,团队对现场环境进行了多次实地调研,研究人员在实验室环境下,针对不同岩石、不同装药情况,对不同的破坏过程进行建模,确定最优装药量和爆破参数。有了模型的指导,团队进行了十几次实地试验,并依据爆破数据确定装药量、孔径、孔深,从而精细控制炸药能量释放,最终做到“指哪打哪”。
贾永胜表示,爆破工程是典型的交叉学科,但由于爆破过程的复杂性,相关科学问题的研究难度极高,理论研究滞后于工程实践。依托本工程,江大爆破研究院科研团队在施工现场系统开展了红砂岩爆破参数优化试验、数码电子雷管精确延时控制爆破振动叠加规律等研究,后期将发挥江大爆破研究院“产学研用”的智力优势,继续凝练科研成果。
“未来五年,实验室将继续围绕精细爆破及相关领域前沿重大科学问题和国家重大需求,加强实验室软硬件建设,建成具有重要国际影响的精细爆破国家级科研平台、国际学术交流与合作中心、成果转化与产业化中心、精细爆破人才集聚与培养中心。”中国工程院院士、精细爆破国家重点实验室主任谢先启说。
(湖北日报见习记者 田佩雯 通讯员 刘进 李娜 易俊)