我國爆破工程行業(yè)的發(fā)展趨勢
1 引 言
爆破工程最早起源于千余年前中華大地的黑火藥時代。大約在11~13世紀(jì),黑火藥傳人歐洲;在17世紀(jì)黑火藥開始用于開采礦石,開啟了礦山爆破的新篇章。經(jīng)過兩百多年,全球工程爆破行業(yè)有了令人矚目的發(fā)展,出現(xiàn)了許多大型工程爆破企業(yè),例如擁有120多年歷史的澳瑞凱集團(tuán)公司(ORICA),可以為全球各大礦產(chǎn)開采商提供爆破服務(wù),同時也生產(chǎn)與采礦相關(guān)的各種化工用品,其業(yè)務(wù)廣泛分布于全球六大洲。ORICA在澳大利亞民爆市場份額達(dá)65%~70%(據(jù)GSJBW統(tǒng)計),在美國民爆市場份額達(dá)45%。
我國爆破技術(shù)和爆破工程行業(yè)在近三十年來發(fā)展很快,每年炸藥消耗量已超過300多萬噸,每年爆破工程行業(yè)產(chǎn)值1300~1500億元。很多技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了世界先進(jìn)水平,有些技術(shù)還處于領(lǐng)先地位。
2 行業(yè)整合與重組
不完全統(tǒng)計,我國現(xiàn)有四千多家爆破公司,但具有爆破與拆除一級資質(zhì)企業(yè)僅36家。每家企業(yè)的年平均營業(yè)收入不足4000萬元,年收入超過5億的更是鳳毛麟角。近幾年,金屬加工特種爆破企業(yè)如雨后春筍,遍地開花,其中不乏如西安天力金屬復(fù)合材料有限公司、大連爆炸加工研究所和南京三邦金屬復(fù)合材料有限公司等骨干企業(yè),也有個別規(guī)模較小、生產(chǎn)條件較差的小型企業(yè)。目前,這種小型企業(yè)的技術(shù)力量相對薄弱、產(chǎn)品質(zhì)量缺乏保證、甚至存在安全隱患,有待于在技術(shù)力量、安全意識、管理能力方面進(jìn)一步增強(qiáng),從而提高產(chǎn)品質(zhì)量、提升市場競爭力、維護(hù)正常營銷秩序、確保安全生產(chǎn)。
針對這種局面,公安系統(tǒng)即將推出一套安全管理辦法,對爆破企業(yè)、爆破項目、爆破技術(shù)人員實行分級管理:①按爆破企業(yè)的資本、設(shè)備、人員組成、業(yè)績、安全管理能力分成A、B、C、D四級;②按爆破工程的不同種類、規(guī)模、難易程度及環(huán)境復(fù)雜程度,把土巖爆破、拆除爆破和特種爆破也分成A、B、C、D四個等級;③對爆破技術(shù)人員則按資歷、能力分為高、中、低三級,在土巖、拆除、特種三種爆破范圍,重新考核取證,持證上崗。在推進(jìn)這一系統(tǒng)管理辦法的基礎(chǔ)上,對爆破企業(yè)、爆破項目、涉爆人員進(jìn)行管理,相應(yīng)的違規(guī)處罰辦法也作了明確、嚴(yán)格的規(guī)定。這一管理辦法的實施必將使企業(yè)與從業(yè)人員的管理得到進(jìn)一步的規(guī)范化,爆破市場秩序得以整頓;同時也將促進(jìn)爆破行業(yè)的整合與重組。
這種優(yōu)勝劣汰的趨勢,能促進(jìn)行業(yè)在技術(shù)上、管理上的進(jìn)步。國內(nèi)一些具有遠(yuǎn)見卓識的企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)人,早已開始了企業(yè)的整合、重組工作,主要表現(xiàn)在三個方面:
(1)爆破器材生產(chǎn)廠家培養(yǎng)人才,組建爆破施工隊伍,向銷售與技術(shù)服務(wù)一體化的方向大跨步邁進(jìn)。例如貴州久聯(lián)民爆器材發(fā)展有限公司(上市公司)在1993年成立了技術(shù)服務(wù)性的子公司——新聯(lián)爆破工程有限公司,短短幾年,其年產(chǎn)值已超過億元,躋身于國內(nèi)大型爆破公司的行列。
(2)爆破公司購置炸藥混裝車、地面站,并購民爆器材廠,朝著爆破施工與爆破器材生產(chǎn)、現(xiàn)場服務(wù)一體化的方向重組。例如廣東宏大爆破股份有限公司,單日礦巖鉆爆量已超過20萬m3,不但購置了12輛炸藥混裝車及配套地面站,而且收購了3家爆破器材廠,整合了產(chǎn)業(yè)鏈中關(guān)鍵的兩個環(huán)節(jié),被爆破行業(yè)同仁稱為中國第一爆。
(3)企業(yè)開展新產(chǎn)品和新技術(shù)的開發(fā),這方面的例子不勝枚舉,對爆破行業(yè)的貢獻(xiàn)也有目共睹??萍歼M(jìn)步是行業(yè)發(fā)展的第一動力,大型爆破企業(yè)正在組建自己的設(shè)計、研究機(jī)構(gòu),由中國爆破企業(yè)獨(dú)家經(jīng)營的研究院不久將在北京掛牌成立,這是中國爆破行業(yè)的一大喜事。行業(yè)整合與重組是爆破行業(yè)發(fā)展的必經(jīng)之路,也必定會把我國的爆破行業(yè)提升到一個新的水平,在不久的將來,服務(wù)于全世界的中國爆破企業(yè)定會躋身于世界爆破行業(yè)的前列。
3 精細(xì)爆破
精細(xì)爆破最早是由武漢爆破公司謝先啟教授提出的,得到馮叔瑜院士、汪旭光院士的首肯;在中國工程爆破協(xié)會提倡之下,這種爆破技術(shù)也得到了國內(nèi)外爆破界廣大同仁的認(rèn)同。精細(xì)爆破是中國工程爆破行業(yè)的發(fā)展趨勢。下面以臺階爆破為例,詮釋精細(xì)爆破。
3.1 精細(xì)設(shè)計
精細(xì)設(shè)計主要表現(xiàn)在以下三個方面:
(1)計算機(jī)優(yōu)化及現(xiàn)場試驗驗證。我國開發(fā)并引進(jìn)了很多臺階爆破計算機(jī)設(shè)計軟件,其中較多采用的K—R設(shè)計軟件就是由實踐經(jīng)驗豐富的爆破公司自主開發(fā)的,只需把巖石和炸藥性質(zhì)參數(shù)、臺階高度、鉆孔直徑以及要求的爆破效果(爆堆級配與形態(tài))輸入電腦,軟件就可以給出最佳孔排距、最佳超深及填塞長度、裝藥結(jié)構(gòu)、起爆方式,并繪制出鉆孔布置圖及爆堆形態(tài)圖。
因輸入的參數(shù)有部分是設(shè)計人根據(jù)經(jīng)驗設(shè)定的,有一定的主觀性,計算機(jī)做出的設(shè)計,還需要由實踐檢驗、修正。其方法是:按計算機(jī)設(shè)計進(jìn)行布孔、鉆孔、裝藥起爆,爆后實測爆堆級配(利用數(shù)碼相機(jī)照片及配套軟件,電腦可繪出爆堆級配曲線)及爆堆形態(tài);如果爆破結(jié)果與設(shè)計要求有差異,則修正設(shè)計參數(shù)(即可變參數(shù)),重新進(jìn)行計算機(jī)設(shè)計并由計算機(jī)給出爆堆級配及爆堆形態(tài),變換可變參數(shù)進(jìn)行反復(fù)設(shè)計,直到按輸入的參數(shù)設(shè)計出的成果與現(xiàn)場試驗一致時,則認(rèn)為輸入的可變參數(shù)基本符合實際情況。下一步即以這些基本符合實際情況的可變參數(shù)、不變參數(shù)和要求的爆破效果級配曲線輸入電腦,由設(shè)計軟件進(jìn)行爆破設(shè)計,輸出設(shè)計圖紙和設(shè)計參數(shù),按新的設(shè)計成果進(jìn)行第2輪試爆,一般只需要進(jìn)行3~4次試爆,便可得到最優(yōu)化的爆破設(shè)計——孔網(wǎng)參數(shù)最合理、炮孔超深和單位炸藥消耗量最小,從而實現(xiàn)爆破工程利潤最大化。
計算機(jī)優(yōu)化設(shè)計的利益是顯而易見的,對于250mm鉆孔,若可以減小1.Om超深,則可少裝50kg炸藥,單孔可節(jié)約鉆孔費(fèi)和炸藥費(fèi)約500元;若孔網(wǎng)參數(shù)擴(kuò)大5%,則有20%的礦巖是在不用鉆孔和裝藥的情況下即可獲得同樣的爆破效果,經(jīng)濟(jì)價值顯而易見。
(2)對設(shè)計方案的現(xiàn)場修正。計算機(jī)優(yōu)化設(shè)計輸入的設(shè)計參數(shù)是代表整個爆區(qū)的,不能反映局部地形地質(zhì)條件對爆破效果的影響,這就需要設(shè)計人員對爆區(qū)局部地形地質(zhì)條件進(jìn)行觀測,并對計算機(jī)設(shè)計進(jìn)行修正,例如最前排炮孔根底較大,影響爆破效果時,應(yīng)對根底進(jìn)行處理或布置拉底孔,拉底孔與炮孔一起起爆;當(dāng)遇有局部軟弱破碎地質(zhì)變化時,出現(xiàn)在鉆孔上段,可增加填塞長度;出現(xiàn)在其他部位可作間隔填塞,避免炸藥作無功爆破。此調(diào)整也會帶來比較客觀的經(jīng)濟(jì)利益。對于250mm鉆孔,如果增大1m填塞量,則可在不影響爆破效果的前提下減少50kg裝藥量,增大lOm填塞段,則可節(jié)省數(shù)千元炸藥費(fèi)用。
(3)設(shè)計資料整理和設(shè)計總結(jié)。每次爆破后設(shè)計人員都要觀察和記錄爆堆挖運(yùn)過程,掌握挖運(yùn)效率和成本,并對不合格大塊進(jìn)行分析;挖運(yùn)工作完成后,對該次爆破設(shè)計進(jìn)行自我評價和總結(jié)、積累經(jīng)驗、修正設(shè)計參數(shù),使設(shè)計越做越優(yōu)化,從而實現(xiàn)設(shè)計全過程的精細(xì)化。
3.2 精細(xì)施工
在新修編的《爆破安全規(guī)程》中,對臺階爆破鉆孔驗收標(biāo)準(zhǔn)的修改引起了廣泛的關(guān)注,修改內(nèi)容是:孔深驗收標(biāo)準(zhǔn)由±O.5m改為±0.2m;孔口間距驗收標(biāo)準(zhǔn)由O.3m改為O.2m;孔斜誤差驗收標(biāo)準(zhǔn)由1.5°改為1°。
這項規(guī)程中的變更標(biāo)志著露天爆破施工由粗放型走向精細(xì)化。同樣精細(xì)施工也帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效益,例如對于140mm鉆孔,多1m無效超深將浪費(fèi)15kg炸藥,單孔鉆爆費(fèi)用增加150元以上;一次爆破100個炮孔則增加成本1.5萬元以上;在保證爆破質(zhì)量的前提下,若炮孔間排距增加5%,則每孔爆破量可增加10%。這10%是不用鉆孔,不用炸藥,通過精細(xì)施工優(yōu)化出來的效益,對一個年作業(yè)量達(dá)1000萬m3的工程來說,則可減少鉆爆量100萬m3,從而增加1000萬元的經(jīng)濟(jì)效益。
3.3 精細(xì)管理
精細(xì)設(shè)計、精細(xì)施工全靠精細(xì)管理來實現(xiàn),精細(xì)化管理是一種概念和管理技術(shù),它通過各類規(guī)則的系統(tǒng)化和精細(xì)化,運(yùn)用程序化、標(biāo)準(zhǔn)化和數(shù)據(jù)化的手段,使組織內(nèi)各單元能精確、高效、協(xié)同和持續(xù)地工作。精細(xì)化強(qiáng)調(diào)的是執(zhí)行力,對爆破企業(yè)而言,精細(xì)管理的重點(diǎn)包括:
(1)戰(zhàn)略管理。要明確戰(zhàn)略目標(biāo),制定戰(zhàn)略綱要,抓好落實措施,讓企業(yè)沿著正確的方向發(fā)展。
(2)人才管理。要培養(yǎng)一批懂科學(xué)、精技術(shù)、善管理、求進(jìn)取的高素質(zhì)復(fù)合型人才,建立起切實可行的激勵機(jī)制和約束機(jī)制。
(3)質(zhì)量安全管理。包括施工組織設(shè)計、安全評估、安全管理、安全技術(shù)規(guī)范及操作規(guī)范等,目的是實現(xiàn)精確的、一絲不茍地按設(shè)計要求,保質(zhì)、保量、保安全地完成爆破作業(yè)。
(4)有效的成本管理。抓好招投標(biāo)、合同洽談、工程驗收和變更管理以及財務(wù)、資金、預(yù)決算管理,確保經(jīng)營的合理利潤。
當(dāng)前大型礦山和石方工程正在引進(jìn)研發(fā)全自動化現(xiàn)場調(diào)度、管理系統(tǒng),這套方法的使用和推廣,將大大提升爆破工程精細(xì)化管理的水平。
4 強(qiáng)化優(yōu)勢技術(shù)
經(jīng)過近三十年的艱苦努力,我國爆破行業(yè)發(fā)展并創(chuàng)造了一些符合中國國情的先進(jìn)爆破技術(shù)和工藝,強(qiáng)化這些優(yōu)勢技術(shù),將有助于提升我國在世界爆破行業(yè)中的地位。
(1)露天礦深孔爆破綜合技術(shù)。這類技術(shù)包括大區(qū)延時爆破技術(shù)、露天礦強(qiáng)化開采技術(shù)、露天采礦減小貧化損失綜合技術(shù)、露天爆破計算機(jī)管理調(diào)度系統(tǒng)、水電系統(tǒng)的精細(xì)預(yù)算爆破技術(shù)、礦山開采中的邊界緩沖爆破技術(shù)、無超深爆破技術(shù)。這些技術(shù)都是我國在露天礦深孔爆破工藝中的優(yōu)勢技術(shù),深孔爆破炸藥消耗量占年總消耗量的一半以上。上述的優(yōu)勢技術(shù)對國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著重要作用,提升了我國在國際中的競爭能力。
(2)硐室爆破技術(shù)。我國硐室爆破技術(shù)處于世界領(lǐng)先地位。我國進(jìn)行過三次萬噸級硐室爆破,百次以上千噸級硐室爆破,千次以上百噸級硐室爆破。在實踐基礎(chǔ)上,總結(jié)出獨(dú)具特色的D—K—R硐室爆破計算機(jī)設(shè)計系統(tǒng),整理出一整套先進(jìn)的施工工藝規(guī)范并納入了國家標(biāo)準(zhǔn)。盡管近年來機(jī)械施工有取代大型硐室爆破的趨勢,但作為一種優(yōu)勢技術(shù),在邊遠(yuǎn)山區(qū),特別是在西部大開發(fā)中,仍然大有用武之地。
(3)地下爆破。在地下采礦爆破方面,開發(fā)了不少獨(dú)具特色的新工藝;在隧道開挖方面,面對大斷面、超長度、高地壓、巖爆、水下、淺埋等各種條件,在積累經(jīng)驗的基礎(chǔ)上發(fā)展了專項技術(shù),形成了獨(dú)具特色的優(yōu)勢,為經(jīng)濟(jì)發(fā)展和現(xiàn)代化事業(yè)作出了巨大貢獻(xiàn)。
(4)拆除爆破技術(shù)。我國拆除爆破技術(shù)處于世界領(lǐng)先水平,針對不同建(構(gòu))筑物創(chuàng)造了諸如折疊爆破、環(huán)保爆破等新工藝,完成了像廣州體育館、沈陽五里河體育場等大型的、讓世界矚目的爆破拆除工程項目。
(5)爆破安全技術(shù)。爆破安全是爆破工程的重中之重,因此爆破安全的研究也倍受重視。在最近十年中我國進(jìn)行了兩次《爆破安全規(guī)范》的修編,把安全管理提升了一個新的高度;在安全技術(shù)上也有不少開發(fā)性的成果,例如干擾降振技術(shù)、城市拆除無塵爆破技術(shù)等,對環(huán)境保護(hù)發(fā)揮了很好的作用。
這些優(yōu)勢技術(shù)是支撐我國爆破業(yè)立足于世界水平的支柱,我們必須發(fā)展這些優(yōu)勢技術(shù),創(chuàng)造更多的技術(shù)優(yōu)勢和亮點(diǎn),促進(jìn)我國工程爆破行業(yè)的發(fā)展。
5 開創(chuàng)性的大課題
近一個世紀(jì)以來,我們一直在學(xué)習(xí)、追趕西方科技文明,至今已卓著成就,在某些領(lǐng)域,我們也處于國際領(lǐng)先的地位。爆破界的有識之士,在議論、醞釀著幾個改進(jìn)世界爆破技術(shù)的開創(chuàng)性大課題。
(1)纖維撕裂爆破。通過炸藥爆炸,對粗纖維實行加壓、加熱、然后又突然卸載,這可以把粗纖維撕裂成細(xì)纖維,并且有的纖維被撕得很短,轉(zhuǎn)成了短分子鏈的淀粉、糖類。北京礦冶研究總院熊代余教授近十年來在此方面取得了超前的研究成果,這一成果已在工業(yè)上用于紙漿加工,使得紙漿制作向環(huán)保方向邁進(jìn)了一大步。
這項技術(shù)應(yīng)用范圍很廣,如果能將這一技術(shù)很好地轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力,由工廠把秸稈、草木質(zhì)等轉(zhuǎn)化為短纖維、細(xì)纖維、淀粉、糖類等,成為飼料、食品和紡織纖維,人類社會將會進(jìn)入一個嶄新的時代。
(2)聚合爆破。經(jīng)萬年的風(fēng)化,堅硬的巖石變成土、砂,在爆炸的高溫高壓下,能否將砂、土重新聚合成石頭,這也是爆炸將巖石破碎這一爆破工藝反向思維的結(jié)果。有人提出利用聚合爆炸減少城市垃圾,利用爆壓將稻草壓成高密度飼料,進(jìn)行長途運(yùn)輸給越冬的缺草牛羊。如果這一技術(shù)開發(fā)成功,上述設(shè)想將會變成現(xiàn)實,這對人類社會也是一項重大貢獻(xiàn)。
(3)化合爆破。十年前已有報道稱在炸藥爆炸的高溫高壓條件下,不同的物質(zhì)的外層電子可以重新排列,形成一些在常溫常壓下或高溫常壓下得不到的化合物,這些獨(dú)特的化合物有獨(dú)特的物理性質(zhì),如超導(dǎo)性、超延展性、超強(qiáng)度等。如果將這些物質(zhì)應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)方面,世界將為之改變。當(dāng)前國內(nèi)有關(guān)專家正在開展這一方面的研究。
這些重大課題,在昭示我們爆破界,如果能沿著自己的設(shè)想去突破原有觀念,就有機(jī)會再一次提升人類文明,把我國爆破技術(shù)推向世界領(lǐng)先地位。
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