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摘要：为了对当前情形下爆破工程用特种器材和技术有一个直观、清晰和较为全面的认识，笔者参考了大量文献和工程实例，从配方、原理和应用等方面总结了目前发展较为迅速的静态破碎剂破碎法、可控破碎剂和谐爆破应用技术、等离子体破碎法及二氧化碳致裂器破碎技术的优越性及其限制因素，对工程技术的进一步优化，进而取得更好的社会经济效益具有一定的参考意义，也为其更好地民用化起到了促进作用。
关键词：爆破工程用特种器材；静态破碎剂；爆破剂；等离子体破碎；二氧化碳致裂器
引言
随着国家建设发展，爆破技术在基础建设、矿山开采等领域得到了广泛的应用。爆破能够加快工程建设速度，节省建造成本，给工程建设带来极大的便利。然而，爆破工程作业过程中一旦发生生产事故，将会造成严重的经济损失和恶劣的社会影响。因此，为了保障人的生命和财产安全，确保爆破工程的顺利实施，对爆破工程进行科学合理的安全预评价，具有重要的现实意义。
1爆破工程安全预评价指标体系
1.1爆破工程安全预评价指标体系构建
影响爆破工程安全的因素很多，有爆破设计方案、施工过程中的影响因素，又与爆区环境条件密切相关，而且通过大量的调查分析表明，安全管理也是分析事故致因不可或缺的因素之一。在以往研究成果的基础上，遵循全面性、简洁性、可操作性原则，并结合有关法律法规及规程，构建爆破工程安全预评价指标体系。
1.2爆破工程安全预评价指标权重确定
合理地确定各指标权重是实现科学合理评价的关键问题之一。常见的指标权重计算方法分为主观赋权法和客观赋权法。主观赋权法具有利用专家知识的优点，但存在较大的主观性。因此，以下采取客观赋权法中的熵值法，以降低这种主观性。
2爆破工程用特种器材的应用
2.1静态破碎剂
20世纪60年代末期，日本首次创新地使用了以静态膨胀剂为破碎剂的静态破碎法。目前，应用较多的静态破碎剂主要是由水合膨胀性物质（氧化钙、氧化镁等）、水合延缓剂（碳酸钠、碳酸氢钠、硫酸钙等无机盐）、水硬性物质（硅酸盐水泥、高铝水泥或速凝水泥等）和减水剂等组成，将其与适量水混合成浆体，装入被破碎体的孔中，发生水化反应后产生巨大的膨胀压力，生成新的固体物质以放射状向周围扩展，当膨胀压力大于被破碎物体的抗拉强度时，物体即产生裂缝进而破碎。
破碎剂中氧化钙的作用原理为：氧化钙与水快速反应生成氢氧化钙并放出大量的热。总结众多研究者的理论分析与试验结果，可以看出，生成物体积增大和空隙率的变化是影响氧化钙水化体积膨胀的主要原因。破碎剂表面的氧化钙在水化过程中反应生成氢氧化钙，同时体积增大，这部分增大的体积转移到原来充水的空间。随着反应进行，生成的氢氧化钙填满未密实的空隙和游离水所占的空间，颗粒间空隙率减小，接近水化临界状态，此时粒子之间没有挤压。由于浆体是在有约束的条件下反应，随着反应的进行，颗粒体积继续增大，随之空隙会减小，颗粒间的相互作用力也越来越大，表现为体积增长，产生膨胀压力，破坏约束介质。当约束力超过一定值后，体积将不会发生膨胀，这就是实际应用中时常出现的情况———装填静态破碎剂后不发挥作用。同时，这也是导致发生喷孔的重要原因之一。
2.2等离子体破碎
等离子体破碎技术的基本原理为：利用放电器放电使物质原子发生电离形成等离子体通道，通道内离子的强烈振荡产生强冲击波、高温高压和扩张应力，能量传播到破碎介质内，直接破坏介质或使介质中的天然缺陷得到增大，达到破碎介质的目的。
等离子体破碎技术主要用于对岩石、煤层及人体内结石的破碎。利用等离子喷枪可以产生温度高达几千摄氏度、出口喷速每秒近2km的等离子弧，既可用于凿岩，也可以用于岩石块石的破碎。但是，实践表明等离子弧凿岩只适用于较硬的岩石，并且凿岩效率容易受弧温和喷速影响。温度过高岩石会熔化；温度太低，岩石不能被破碎导致凿岩速度缓慢。在破碎岩石时，以破碎形状呈鱼鳞片状的电流、气压等参数值为最佳值。将强放电实施在强电解质溶液中瞬间可产生高温高压的液相等离子体，经合理布置后同样具有破碎岩石类介质的能力。研究发现，等离子体对煤体的破碎存在选择性。煤体在等离子体冲击作用下内部会形成彼此相互贯通的空间网状裂隙结构，且电场强度越大越有利于裂隙的形成。裂隙在煤体内部产生的区域与煤体内部矿物的分布区域会发生重叠现象，在平面及轴向方向上，裂隙会沿着矿物分布的区域进行扩展，说明裂隙的扩展会受到矿物分布的影响。有研究表明：以水为传压介质进行等离子体破碎时，水和周围介质能对等离子体产生更加明显的约束，会有更多的能量耦合到等离子体冲击波中。因此，它的显著优点是可以加速碎石过程。
2.3致裂器爆破参数
二氧化碳致裂器爆破破碎岩石与炸药爆破岩石其机理是一致的，只是二氧化碳致裂器释放的能量大小比炸药爆炸要小。所以炮孔参数（间距、排距、孔深）要适当减小，且一次起爆的规模在一排至两排。
目前对二氧化碳破碎技术的研究及应用主要集中在6个方面：①有学者研究了二氧化碳爆破对煤岩的破坏特征，认为二氧化碳致裂分两个阶段释放其能量，一是相变能的释放，二是膨胀过程中的膨胀功；认为液态二氧化碳急剧相变产生的应力波作用于炮孔周围形成压碎区，应力波和二氧化碳气体膨胀共同作用形成裂隙区。②分析二氧化碳致裂器泄放压力与定压剪切片厚度、发热材料用量和液态二氧化碳充装量之间的关系，为致裂器泄能参数的研究与调整提供了方向。③利用有限元软件模拟分析二氧化碳致裂器结构构造对泄能及破碎效果的影响，针对实际工程环境提出适合的结构形式及参数。④二氧化碳致裂器可靠性因素分析。通过对致裂器发热材料及不能正常工作的原因进行研究分析，提出相应解决办法。⑤合理设计充装系统结构，采用自动化控制技术，提高二氧化碳致裂器充装效率。⑥利用二氧化碳致裂器对岩石或煤层增透，以达到强化瓦斯抽采及提高煤矿井下安全的目的。
结语
1）从爆破设计、施工过程、爆区环境和安全管理等4个因素中选取设计内容的完整性、爆破参数的合理性、设计人员专业知识等12个指标构建爆破工程安全预评价指标体系；采取熵值法计算指标权重，能够减少指标权重赋值的主观性。
2）针对诸多指标具有模糊性，难以确定的特点，建立基于集对分析理论的爆破工程预评价模型，且将该模型应用于工程实例，实例应用表明，该模型能够应用于爆破工程的安全预评价，可以为爆破工程顺利开展提供决策依据。
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