2020年11月開工建設的某高原鐵路全長1011km,沿線環(huán)境惡劣,橋隧比高達95.8%,建設工期長達10年。其中某高原隧道全長42.3km,設計為雙線分離式單線鐵路隧道,最大埋深1506m,工程具有以下特點:“一長”:該隧道是中國鐵路第一長隧道;“兩多”:沿線自然災害多、隧道不良地質多;“四難”:長距離掘進施工通風降塵難、高地應力強巖爆精準預測及防護難、高地溫隧道長距離掘進降溫防控難、隧道洞內多作業(yè)面施工組織難;“五高”:高地應力、高地震烈度、高地溫、高海撥、高環(huán)境要求。
目前該高原隧道鉆爆法施工中,鉆孔、通風、支護、裝碴、運輸?shù)裙ば蚓蓪崿F(xiàn)機械化,或可通過5G技術遠程操作機器實現(xiàn)自動化、智能化施工,然而裝藥、爆破工序卻仍然是人工作業(yè),國內外尚無成熟好用的隧道裝藥設備,已成為隧道機械化施工中關鍵“卡脖子”工序。湖南金石智造科技有限公司、高爭民爆股份有限公司、中交第二公路工程局有限公司、中國鐵道科學研究院集團有限公司聯(lián)合研發(fā)了BCR-0.5-II乳化炸藥隧道智能裝藥車,于2023年2月起,在該高原隧道成功應用,贏得的該高原鐵路指揮部、國鐵集團、中國交通建設集團等的一致好評,且是國內唯一一臺成功應用的隧道裝藥車,成功解決了隧道機械化施工關鍵“卡脖子”難題。
作為主要的技術提供方,湖南金石智造科技有限公司是一家專業(yè)從事乳化炸藥生產工藝技術轉讓、乳化炸藥全靜態(tài)生產線、運輸車、裝藥車、無線電子雷管及爆破技術等研究的高新技術企業(yè),是金石資源集團旗下的控股子公司,該隧道智能裝藥車具有以下關鍵技術:
(1)伺服裝藥系統(tǒng):各組分輸送精度高,配比實時可調;
(2)裝藥密度實時調節(jié)技術:可周邊孔、輔助孔等裝填低密度炸藥,掏槽孔、底孔等裝填高密度炸藥,密度0.7~1.3kg/L、爆速3000~5000m/s之間可調;
(3)新能源磷酸鐵鋰電池電驅技術:裝藥時無尾氣排放,綠色環(huán)保高效;
(4)重載伸縮臂裝藥平臺技術:可將伺服裝藥器直接貼近炮眼,短距離輸送壓力低效率高沖洗管路浪費少;
(5)散裝乳化炸藥爆破技術:掏槽孔耦合裝藥,其他孔底部加強裝藥+不耦合裝藥,周邊孔低密度裝藥,可增大進尺,控制超欠挖,減少打孔。在該高原隧道的施工過程中,隧道智能裝藥車裝填的金石智造研發(fā)的隧道專用乳化炸藥,均可可靠起爆,如以下圖片所示。
在某高原隧道隧道進口的BCR-0.5-II乳化炸藥隧道智能裝藥車
正在施工的BCR-0.5-II乳化炸藥隧道智能裝藥車
裝藥效率、爆破進尺及光爆效果均優(yōu)于人工
使用隧道智能裝藥車后,勞動定員由12人減少至4人,裝藥效率從車在棧橋等待到爆破整工序約2小時,掏槽孔高密度耦合裝藥爆破效果好,同等深度炮眼爆破進尺相對人工作業(yè)提高15%~20%,周邊孔低密度裝藥改善了光爆效果,通過優(yōu)化孔網參數(shù),可減少打孔數(shù)量約15%~20%。隧道智能裝藥車減少了勞動定員,減輕了工人勞動強度,提高了綜合施工效率,降低了綜合施工成本,降低了作業(yè)安全風險。
BCR-0.5-II乳化炸藥隧道智能裝藥車在某高原隧道的成功應用,標志著隧道裝藥爆破實現(xiàn)了機械化作業(yè)!是我國隧道鉆爆法施工技術的一次重大創(chuàng)新和突破,為我國隧道建設提供了有力的技術支撐,結合金石智造正在研發(fā)的無線電子雷管技術,隧道裝藥爆破將向無人化、智能化方向發(fā)展。