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　　1．概    述

　　由于早期的制造工艺等方面的问题，雷管的延期秒量存在着一定的误差，即使使用同段雷管也不能保证所有药包的同时起爆。因此在工程爆破中表现出分段爆破的效果比同时起爆时要好，使在隧道掘进爆破不得不采用掏槽爆破。然而在掏槽爆破中往往需要多钻孔、多装药，甚至采用特殊的钻孔设备钻凿大直径炮孔以创造辅助自由面便于分段爆破。这既浪费了人力物力和设备材料，又影响了施工速度，并且掏槽爆破的技术要求复杂，不易被掌握，限制了工程进度，因此长大隧道成了新线建设中控制工期的关键。另外在那些掘进断面很大、而又需要限制雷管段数的含有瓦斯隧道掘进中，则不能采用掏槽爆破方法实施全断面掘进。

　　由于技术的进步，雷管秒量误差已经能够控制在一定范围，基本上能够保证爆破应力波和爆轰气体的共同作用。试验证明在群药包同时爆炸时，采用不同的起爆方式得到的波形图有明显的区别。在同时起爆时不但应力波的强度有明显增大，其作用时间也大大增加，相应的爆炸比冲量和能流密度均有所增加。即同时起爆在介质中产生的爆炸应力波作用特性均大于非同时起爆，并且起爆间隔时间越大，爆炸应力波作用越小。这说明采用同时起爆技术可以增强爆炸应力波的作用特性，在爆炸应力波相互干扰、爆轰气体共同作用的基础上，增强了爆破的作用效果。提高爆破能量的利用率。

　　2．群炮孔同时起爆时的爆破机理

　　由于同时起爆技术不同于常规的爆破方法，没有其他方向的辅助自由面，因此岩石的破坏膨胀和运动状况受到极大的限制。当多排的多个炮眼同时爆炸，在同时起爆时各药包同时作用于岩石，使爆炸应力波在岩石中能够相互干扰、爆轰气体能够共同作用形成一个指向唯一自由面的厚层平面作用区。详细爆破过程是药包起爆以后，各个应力波源(药包)产生的爆炸应力波首先以各自的波源为中心单独作用，0.1 ms以后开始产生干扰，0.3 ms时各个应力波已经连成一体，形成了一个近似的平面应力波，0.5 ms时已经形成了以整个药包为中心的平面爆炸应力波，以后爆炸应力波以平面波作用。图1是采用DYNA3D计算机程序模拟孔深2.5 m、孔距0.8m、5个炮孔同时起爆条件下炮眼爆破的爆炸应力波作用图。

　　在爆炸应力相互干扰的作用区内，邻近药包的地方被粉碎，在1～25 r0(r0是圆柱药包的半径)的周围区域内使岩体的原有内部缺陷(包括节理、裂隙、层理以及岩石的内部气泡等)扩展或生成各种不同方向的新裂纹，从而使这部分岩石形成一个破碎带，高压爆轰气体进入这个破碎带以后，在气楔作用下首先使裂纹扩大、连通，使破碎带变成高压气囊，这个气囊的内部压力在数百至上千个大气压的数量级，需要寻找地方施放能量，而由于在无槽掘进的爆破技术中没有人为创造的侧向辅助自由面，因此在掘进掌子面的方向上结构抵抗力最薄弱，爆炸气体有足够的能量将其摧毁，并将破碎的岩石从爆破漏斗中喷出来。也就是说根据平面药包作用原理，所有炮孔同时在岩石中爆炸，形成一个以掘进掌子面为自由面的平面药包爆破作用区，在其作用下岩石得到破碎并产生向外运动，从而达到爆破掘进的目的。

　　3．群炮孔同时起爆的隧道试验
　　(1)爆破漏斗试验
　　为了将同时起爆技术引入隧道爆破，我们模拟隧道掘进的爆破条件进行了爆破漏斗试验，试验在梅坎铁路恭沙隧道的避车洞进行，岩石为石英砂岩，岩石坚硬完整，岩石坚固性系数f=10～12为V类岩石，岩石稳定性相当好。避车洞设计开挖高度2.6 m，宽度2.6 m，深度1.2 m，拱形结构。详细爆破设计图见图2。整个断面布置15个炮孔，孔距：0.8 m，排距：0.8 m，钻孔深度：1.3 m。考虑爆破时周边可能产生超爆，周围钻孔距离开挖边界10 cm，以免过量超挖。每孔装药量0.7 kg(乳化炸药)；装药长度70 cm；采用3段8号非电毫秒雷管同时起爆。

　　爆破后中间4个炮孔无残眼，顶部3孔和左侧2孔残眼10 cm，右侧2孔为18 cm，底部中间2孔30 cm，两个角孔达40 cm，整个爆破面呈圆弧形，平均炮孔利用率达96％。爆破边界，由于爆破应力波的共同作用，不但中间部分充分破碎，边界部分超炸较多，如图3所示。右侧超炸太多的主要原因是在避车洞的右上方有一条节理面，爆破后岩石沿节理面垮落，超炸宽度为0.7～1.2 m；左侧超炸O．20 m，底部超炸0.1 m；周围和进深部分均无欠挖。
　　(2)隧道瀑破试验
　　将同时起爆技术应用于隧道爆破中，用以取代掏槽，爆破试验参数见下表。通过各种条件下的试验取得了比较满意的爆破效果，证明同时起爆技术应用于隧道爆破是可行的。
　　通过试验研究，得到了如下几点认识：
　　①将同时起爆技术应用于隧道爆破代替掏槽爆破，爆破后中间的大部分炮孔的孔底均已裸露，整个同时爆破区的底部形成一个平面，周边略有欠炸，这说明在同时起爆条件下大部分炮孔的爆炸应力波能够有效地叠加，为提高隧道爆破提供了有利的条件；
　　②同时爆破区的宽度代表药包所受夹制作用的大小，受到炮孔深度、炮孔距离，岩石性质等方面因素的影响，一般条件下爆破区的宽度应该大于钻孔深度；

　　③在小断面隧道(导坑)掘进中采用同时起爆技术的爆破块度比较小、爆堆低、堆积距离远，说明同时起爆条件下的爆破作用比分段爆破时要大。

　　4．存在的问题及建议

　　将同时起爆技术应用于隧道掘进爆破时，表现出爆堆距离远、空气冲击波比较大，而这两项指标均与岩石的单位炸药消耗量有关，试验证明炸药单耗与空气冲击波和堆积距离成正比，因此可以采用增加炮孔堵塞长度、减少岩石单位炸药消耗量的途径予以解决。考虑到同时起爆时的岩石破碎块度较小，爆堆很低，如果参数得当，不会影响爆破效果。