谢先启院士团队在爆破现场 通讯员供图
□楚天都市报极目新闻记者 李碗容 通讯员 陈敏英
7月8日,江汉大学精细爆破全国重点实验室主任谢先启院士领衔的“精细爆破关键技术与重大工程应用”项目荣获国家科学技术进步奖二等奖的消息传来。
此时,距谢先启提出“精细爆破”理念、开始构建精细爆破技术体系,已过去18年。
团队介绍,精细爆破理论和关键技术体系,让我国工程爆破技术实现了效应分析“细”、器材装备“精”、效果控制“准”三大创新飞跃。他们建立爆破效应精细分析理论与工程定量设计方法,解决了爆破过程“难观测、算不准”的难题;揭示爆破荷载与介质响应的内在机理,研发了精密可控爆破器材与智能施工装备,实现了工业电子雷管和现场混装炸药的国产化替代;创新了多效协同精细控制技术,成功解决了大型矿山爆破效能低、高层建筑倒塌姿态难控、基础设施爆破振动损伤大等一系列世界性难题。
为三座山做完美微创手术
“爆破一秒钟,背后十年功。”科研团队骨干、江汉大学副校长贾永胜教授的这句话,道尽了科研攻关的艰辛。
爆破荷载与介质的响应机理,就像中医号脉,差之毫厘,谬以千里。为了捕捉那瞬间的真理,谢先启总是身先士卒,工程实验、科研攻关、改进装置、再进工地实验……团队成员们更是开启了“白加黑”的连轴转模式。团队成员姚颖康回忆:“实验室就是我们的半个家,学校准时发的班车从没坐过。”
2021年,团队联合武汉爆破有限公司的技术骨干,在鄂州花湖机场净空区为三座山做了一个高难度“微创手术”:在极短时间内,将平均高度119.3米的三座碍航山体削平至67.4米以下,且最近爆破点距高铁轨道仅60米。
工程采用标准露天台阶爆破法,难点在于如何精准控制炸药能量释放。针对当地花岗岩与砾岩、砂岩交错的复杂地质,科研团队在实验室对不同岩石的破坏过程进行精准建模,结合十余次实地试验,精细调控炸药能量,最终使炸药能量利用率提升30%以上,爆破后的山体如刀削般平整。
过程中,谢先启院士、贾永胜教授带领科研团队自主研发的数码电子雷管精确延时控制爆破系统成为关键的“控制中枢”。该系统融合了现代数字技术,采用三重密码保护,实现了0至16000毫秒范围内延期时间的任意设定,如同给炸药装上了“大脑”。依托该系统,科研团队深入探寻爆破振动叠加规律,找到了降振的最优延期时间。起爆瞬间,系统能在毫秒级误差内远程同步起爆,将千钧之力精准化解为层层剥落的柔和力量——
爆破现场距离仅200米却仅有轻微震感;高铁疾驰而过时,邻近隧道的振速竟小于1cm/s。在科研团队与建设者的日夜奋战下,工程共计处理土石方近5000万吨,不仅提前46天完工,更创造了“爆破强度全国罕见,周边居民零投诉”的奇迹,真正让我国的爆破工程做到了“指哪打哪,石破无人惊”。
已用于600多项重大工程
如果说城市爆破考验的是技术的“精细度”,那么在高原极端环境下的铁路隧道建设,考验的则是科研人员的“意志力”与技术的“适应力”。
整条铁路隧道占比达80%、高海拔缺氧、高地应力岩爆、高地温炙烤……爆破施工的挑战无处不在且极其残酷,传统爆破技术不能满足快速、安全掘进需求,破解高原隧道精细爆破难题,成为保障这一国家重大战略工程的关键。在此背景下,依托江汉大学精细爆破全国重点实验室,由谢先启院士领衔、贾永胜教授牵头的高原铁路隧道爆破科研团队应运而生。这是一支全部由党员组成的科研铁军,将“国家需要,万难不辞”的信念化作实际行动,义无反顾地奔赴雪域高原。
自2021年投身高原铁路建设以来,团队累计在海拔3000米以上的一线坚守300余天。高原的科研攻关远比想象中艰难,空气含氧量不足内地60%,昼夜温差超20℃,隧道内更是时刻伴随着岩爆、突泥涌水等突发风险。但凌晨三点的工地上,总有他们忙碌的身影。攻坚途中,他们经历过6.8级地震和突发泥石流的生死考验,被泥石流围困断水、断粮、通信全无时,正是机械化装药试验的关键窗口期,“不能撤,现在正是攻关的关键节点,工程建设等不起!”贾永胜教授的话点燃了大家的斗志。他们省着喝仅剩的水,靠饼干充饥,顶着危险钻进隧洞深处反复调试设备。数日后救援通道打通,外界传来的不仅是全员平安的消息,更是机械化装药试验圆满成功的捷报:装药人数由12人降至4人,最短装药时间大幅缩短,彻底破解了高原隧道装药效率低、安全风险高的难题。
如今,项目成果已广泛应用于西藏巨龙铜矿、白鹤滩水电站、辽宁红沿河核电站、郑渝高铁、武钢烧结厂、鄂州花湖机场、甬舟铁路西堠门公铁两用大桥、武汉沌阳高架桥等600余项国家重大工程和省市重点项目,直接创造经济效益387亿元,为全球爆破工程贡献了卓越的“中国方案”。
奇迹的背后,是核心技术的自主可控。过去,我国工业电子雷管基本依靠进口,关键“心脏”受制于人,不仅价格贵,而且制约着我国爆破技术的发展。谢先启团队联合无锡盛景、宏大爆破、易普力等爆破器材龙头企业,持续投入,向这一“卡脖子”领域发起冲锋,在其建立的爆破效应精细分析理论与工程定量设计方法基础上,成功研发出精密可控的爆破器材与智能施工装备。这一突破,直接实现了工业电子雷管和现场混装炸药的国产化替代,并牢牢占据全国第一的市场份额,使我国的爆破工程真正拥有了自主可控的“中国芯”。