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中国铁路第一长隧道机械化装药成功应用

2023-05-23

2020年11月开工建设的某高原铁路全长1011km,沿线环境恶劣,桥隧比高达95.8%,建设工期长达10年。其中某高原隧道全长42.3km,设计为双线分离式单线铁路隧道,最大埋深1506m,工程具有以下特点:“一长”:该隧道是中国铁路第一长隧道;“两多”:沿线自然灾害多、隧道不良地质多;“四难”:长距离掘进施工通风降尘难、高地应力强岩爆精准预测及防护难、高地温隧道长距离掘进降温防控难、隧道洞内多作业面施工组织难;“五高”:高地应力、高地震烈度、高地温、高海拨、高环境要求。

目前该高原隧道钻爆法施工中,钻孔、通风、支护、装碴、运输等工序均可实现机械化,或可通过5G技术远程操作机器实现自动化、智能化施工,然而装药、爆破工序却仍然是人工作业,国内外尚无成熟好用的隧道装药设备,已成为隧道机械化施工中关键“卡脖子”工序。湖南金石智造科技有限公司、高争民爆股份有限公司、中交第二公路工程局有限公司、中国铁道科学研究院集团有限公司联合研发了BCR-0.5-II乳化炸药隧道智能装药车,于2023年2月起,在该高原隧道成功应用,赢得的该高原铁路指挥部、国铁集团、中国交通建设集团等的一致好评,且是国内唯一一台成功应用的隧道装药车,成功解决了隧道机械化施工关键“卡脖子”难题。

作为主要的技术提供方,湖南金石智造科技有限公司是一家专业从事乳化炸药生产工艺技术转让、乳化炸药全静态生产线、运输车、装药车、无线电子雷管及爆破技术等研究的高新技术企业,是金石资源集团旗下的控股子公司,该隧道智能装药车具有以下关键技术:

(1)伺服装药系统:各组分输送精度高,配比实时可调;
(2)装药密度实时调节技术:可周边孔、辅助孔等装填低密度炸药,掏槽孔、底孔等装填高密度炸药,密度0.7~1.3kg/L、爆速3000~5000m/s之间可调;
(3)新能源磷酸铁锂电池电驱技术:装药时无尾气排放,绿色环保高效;
(4)重载伸缩臂装药平台技术:可将伺服装药器直接贴近炮眼,短距离输送压力低效率高冲洗管路浪费少;
(5)散装乳化炸药爆破技术:掏槽孔耦合装药,其他孔底部加强装药+不耦合装药,周边孔低密度装药,可增大进尺,控制超欠挖,减少打孔。在该高原隧道的施工过程中,隧道智能装药车装填的金石智造研发的隧道专用乳化炸药,均可可靠起爆,如以下图片所示。

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在某高原隧道隧道进口的BCR-0.5-II乳化炸药隧道智能装药车

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正在施工的BCR-0.5-II乳化炸药隧道智能装药车

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装药效率、爆破进尺及光爆效果均优于人工

使用隧道智能装药车后,劳动定员由12人减少至4人,装药效率从车在栈桥等待到爆破整工序约2小时,掏槽孔高密度耦合装药爆破效果好,同等深度炮眼爆破进尺相对人工作业提高15%~20%,周边孔低密度装药改善了光爆效果,通过优化孔网参数,可减少打孔数量约15%~20%。隧道智能装药车减少了劳动定员,减轻了工人劳动强度,提高了综合施工效率,降低了综合施工成本,降低了作业安全风险。

BCR-0.5-II乳化炸药隧道智能装药车在某高原隧道的成功应用,标志着隧道装药爆破实现了机械化作业!是我国隧道钻爆法施工技术的一次重大创新和突破,为我国隧道建设提供了有力的技术支撑,结合金石智造正在研发的无线电子雷管技术,隧道装药爆破将向无人化、智能化方向发展。