大型沉管隧道工程技术研究

深中通道沉管隧道工程效果图

羊城晚报讯

记者程行欢、通讯员岳路建报道：28日上午，深中通道顺利签订项目沉管隧道施工承包合同。这标志着继钢壳试验段开工后，项目建设再次迈出关键一步，深中通道项目沉管隧道即将开工。

参与项目设计全过程的深中通道管理中心总工程师宋神友介绍，深中通道是集结“桥、岛、隧、水下枢纽互通”的世界级高难度工程。项目全长24公里，采用东隧西桥方案。其中，长约6.8公里、世界首次使用的双向八车道超宽钢壳混凝土沉管隧道具有“超宽、变宽、深埋、回淤量大、挖沙坑区域地层稳定性差”五大技术难点，工程规模和技术难度前所未有。

按照计划，深中通道沉管隧道工程总工期为64个月，将于2019年9月开始管节预制，预计于2023年7月具备通车条件，深中通道全线预计于2024年建成通车。

作者：程行欢 岳路建

1、所属领域

爆破、采矿

2、适用范围

大型金属矿山

3、基本原理

研究确定岩石应变率强度系数、输入能应变率指数和能时密度指数等岩石破碎的能量特征。

进行大孔径单孔爆破和多孔微差爆破的建模和模拟，给出不同孔网参数条件下逐孔起爆最佳间隔时间。

研究图像重构与识别技术，建立典型岩种的岩块形态特征，开发出露天矿爆堆块度快速自动分析统计系统。

研究爆破振动信号的能量特征，研发出爆破振动信号分析系统。

研发聚能不耦合预裂爆破技术，研制出聚能不耦合装药器并在试验矿山应用。

研究岩石微损伤分析技术，建立基于扫描电镜分析技术的岩石微损伤能量耗散模型。

研发完善了牙轮钻GPS定位系统，实现了精准爆破数字化设计与施工管理。

建立一套适用于矿山精准爆破的采场信息采集、室内试验研究、模拟研究、现场测试、机器学习、优化设计、钻机定位、施工组织、监测与评价、信息积累与反馈的组织管理体系。

4、关键技术与装备

提出了能时密度、入射能应变率指数和有效能耗密度等概念，揭示了有效能耗密度与动态应变率关系，建立了炸药能量输出结构特征的量化表达方法。

将爆破理论、测试技术、矿山数字化模型、人机交互、定位与通信、数据自动采集、计算机仿真、人工智能等理论与技术融合为一体，实现了爆破与信息技术集成创新。

建立块度、岩石微节理生长、爆破振动相衔接的三重能耗与爆破质量综合评价体系，首次创立数字化爆破质量评价方法。

提出聚能不耦合系数概念，将聚能爆破与不耦合装药技术相结合，研制出环保型聚能不耦合装药间隔器，实现了爆破工艺技术创新。

5、工艺流程

图1精准爆破工艺流程图（一）

图2精准爆破工艺流程图（二）

图3精准爆破工艺流程图（三）

6、主要创新点

构建了矿山精准爆破体系，将“精准爆破”概念工程化。突破了传统以现有雷管段别确定微差时间的局限，使微差时间设计连续化。

首次提出了能时密度和入射能应变率指数的概念。建立了不同岩石的动态应变率与动态强度关系模型，即：。提出了能时密度的概念和爆破中能时密度的数学表达式。即

把岩石的动态性质与炸药能量输出特性结合在了一起。

提出了炸药与岩石阻抗匹配的局限性，针对以往的透射能最大准则，提出了有效能耗密度概念，并建立了有效能耗密度与入射能时密度和动态应变率的关系模型。

即

首次建立了大型铁矿山精准爆破技术体系和施工管理规范，并得以成功应用。

7、主要技术指标及同类技术对比情况

表1 与同类技术对比表

经过近两年的研究与实践，研究成果已在鞍钢矿业集团的齐大山铁矿等5个大型铁矿山成功应用。其中，炸药消耗节省5%，移动破碎成本节省4.5%，电铲效率提高5.3%，综合效率提高5.0%。成果应用及经济效益情况见表2。

表2经济效益统计表

9、推广应用前景

大型铁矿山精准爆破技术研究与工程示范是在实现矿山爆破科学管理和精细管理的基础上又一次新的提升。本项目的研究与应用极大地改进了矿山的爆破效果，提高了矿山企业的生产水平管理，降低了矿山开采的综合成本。该项目的工程示范实现了矿山开采的数字化、网络化、可视化、精细化和智能化，全面提升了矿山的信息化水平，实现了以爆破为核心的数据和知识的共享，可以极大节约社会成本。此外，该项技术的应用对于提高矿山联合企业信息化管理水平具有巨大的推动作用，其对后续选矿流程的破碎、磨矿等节能降耗影响明显，这对于建设绿色生态矿山、保持矿山的可持续发展意义深远，特别是对于应用互联网技术改造传统产业企业具有时代性的示范作用。

10、专利及获奖情况

三项专利

获得鞍山市科技奖三等奖。