CN1556366A - 提高条形炸药爆破能量利用率的爆破方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于爆破器材技术领域，提供了一种用于减少中深孔爆破钻孔超深的，安装在孔底的抗水型周向聚能装药。其特征是在柱型装药的周向设置4～8个带罩或不带罩聚能槽或聚能穴，并密封其聚能槽或聚能穴；该装药在使用时，安装在孔底，爆炸后产生横向射流，穿入岩石中，使岩石产生裂隙，辅助孔内主装炸药的爆生气体对孔底进行水平破坏，产生平底作用，减少钻孔超深，并可同时起到起爆弹的作用。

Description

提高条形炸药爆破能量利用率的爆破方法

技术领域

本发明属于爆破技术领域，尤其涉及到一种提高条形炸药爆破能量利用率的方法。

背景技术

爆破工程广泛地应用于矿石开采、水利、土建、交通等建设工程中，中深孔爆破和峒室是应用于上述工程中的最主要的爆破方法。在峒室爆破中，常常使用条形装药；而在中深孔爆破中，其装药形式本身就是一种条形装药。由于常用的工业炸药均是以硝酸铵为主的，而硝铵类炸药的特点就是爆速、爆力不稳定，容易受到环境条件的影响，如温度、湿度、储存期、装药形式等都对这类炸药的爆轰性能产生很大的影响。在使用条形装药进行爆破时，尤其是在中深孔爆破中，常常由于炸药的爆轰不稳定性影响爆破工程质量，甚至出现爆破事故。使用过长的条形装药进行爆破时，常常出现冒黄烟、留底根和管道效应熄爆问题，这其中的主要原因之一是炸药爆轰不稳定，爆速太低，小于岩层的声速或由于管道效应造成的未爆炸药压死或爆轰不充分所致，目前，工程上常用的方法是在长条形装药中多设起爆点，采用起爆弹引爆等方法来解决。这不但浪费了爆破器材，而且改善效果并不理想。

另外，由于工业炸药的不稳定性和猛度较低，在用于硬岩爆破、水孔、水下爆破时，必须采用较高猛度的炸药，以求与岩石的可爆性匹配，但一般高猛度炸药中多数掺加高能炸药，如TNT、硝化甘油等，其造价较高，会造成工程费用增加。因此，如何提高工业炸药的猛度、能量利用率、改善其稳定性就成为爆破工程中急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是：提供一种在硐室、中深孔爆破中提高条形炸药能量利用率的装药方法，以使条形炸药充分稳定地爆轰，并提高炸药的猛度与输入岩石中的应力波强度，从而从爆轰形式上解决条形工业炸药的弊端，实现了提高工业炸药的能量利用率的目的，改善了炸药的稳定性。

本发明的技术方案如下：

在条形工业炸药中，放置一条高爆速起爆药条，以高爆速药条带动条形工业炸药稳定爆轰，一是以爆轰形式的改变提高工业炸药的本身的能量释放率，提高炸药猛度、改善炸药的爆轰燃烧过程；二是以爆轰形式的改变提高炸药作用于岩石上的压力，间接地提高炸药猛度。

首先，发明人在实验中发现，以硝酸铵为主的炸药在通长方向被引爆时，其爆速有很大的提高。如在钢板表面铺设30mm厚，2.5米宽，12米长的炸药，在中间引爆时，测得的爆速为2.5～2.7mm·μs^-1；而在其一边用12米长的导爆索(爆速6.9mm·μs^-1)通长方向起爆时，粉状铵油炸药的爆速稳定在3.5mm·μs^-1左右。这说明爆轰方式对工业炸药的能量释放率有较大的影响。

用爆压公式 $P_H=\frac{{\mathrm{\ρ}}_0{D}^2}{K+1}$ 和爆热公式 $Q_V=\frac{D^2}{2(K^2-1)}$ 可得两者的爆轰压力比与用于维持爆轰波的爆热比均为P₂/P₁＝(D₂/D₁)²。

$\frac{P_2}{P_1}={\left(\frac{D_2}{D_1}\right)}^2={\left(\frac{3.5}{2.6}\right)}^2=1.81$

由以上计算结果可见炸药爆轰压力与维持爆轰波的爆热都提高1.81倍。这也充分说明爆轰方式对工业炸药的能量释放率非常大的影响。

另外，炸药爆轰与岩石的相互作用结果可见，从长条起爆后，炸药输入岩石的压力会大大提高。

对于工业炸药，如铵油炸药，其爆速D＝3.5m·μs^-1，密度ρ₀＝1.0g·cm^-3，多方指数K≈2.0，由爆压公式 $P_H=\frac{{\mathrm{\ρ}}_0{D}^2}{K+1}$ 可计算出其爆轰压力P_H＝4.1GPa。如果这样的炸药放置在刚性壁面孔模型内，作为一种用于分析比较的近似模型，点起爆形成滑移爆轰，这是孔内的最高压力即是爆轰压力，为P_H＝4.1GPa。

而使用高爆速炸药通长起爆时，只要起爆药爆速足够高，一般高于主装药1.15倍以上，在主装炸药中会产生一个锥顶角大于120°的锥形爆轰波面，锥形爆轰波面与刚性孔壁碰撞时，会产生斜反射或马赫反射。这时的斜反射的压力近似等于爆轰波入射刚壁的压力，可用下述公式计算：

$P_N=P_H[1+\frac{K+1}{4K}+\sqrt{{\left(\frac{K+1}{4K}\right)}^2+1}]=\frac{{\mathrm{\ρ}}_0{D}^2}{K+1}[1+\frac{K+1}{4K}+\sqrt{{\left(\frac{K+1}{4K}\right)}^2+1}]$

如果发生马赫反射，就发生了强爆轰。当马赫反射波稳定后，将与高爆速炸药速度相同，其波后的爆轰压力可以近似表达为：

$P_M=\frac{{\mathrm{\ρ}}_0{D_H}^2}{K+1}$

其中：D_H为起爆药条的爆速。

对于上面的铵油炸药，可计算出P_N＝10.0GPa，其压力是铵油炸药爆压的2.44倍；如果用D_H＝6.9mm·μs^-1的工业导爆索起爆，用可计算出马赫波后的强爆轰压力P_M＝15.9GPa，达到铵油炸药爆压的3.87倍。由此可见采用少量高爆速炸药起爆低爆速炸药，改变其爆轰方式的作用。

根据以上分析可见，对条形装药进行通长起爆，一则可提高工业炸药自身的能量释放率，也就是提高了炸药爆速、爆压、猛度；二则是通过爆轰方式的改变，进一步提高了炸药对被爆破物的破坏作用，也就是间接提高了炸药的猛度。另外，以高爆速药条起爆条形炸药所带来的好处是爆轰稳定、炸药燃烧充分，从爆轰方式上完全消除了管道效应的不良影响，从而也就解决了正常氧平衡炸药冒黄烟的问题和留根问题。

具体技术方案可按如下程序进行：

按炸药使用方法和炸药起爆性能区分，实施本发明的具体方法可有如下三种：

一、是预制出高爆速起爆药条，将之放置在炮孔中，然后，向孔内注入流动的散装工业炸药，如粉状炸药、浆状炸药、乳化炸药等，填塞后爆破。

二、是预制药包方法，在包装好的筒装炸药中置入高爆速起爆药条，制成预制药包，然后，向孔内逐个装入这种药包，填塞后进行爆破。

三、在以上两种方法中都可以使用导爆索作为高爆速起爆药条，对导爆索不能可靠起爆的炸药，可以使用三层装药，即中间为导爆索，导爆索外包能可靠起爆的炸药，再置入主装炸药中。

另外，还直接可以使用高爆速炸药制成起爆药条，如使用塑4、硝化甘油炸药、胶质炸药、梯黑、泰安、黑索近等，用压制、浇铸、灌注等方法制成起爆药条，只要保证起爆药条的爆速是主装炸药的1.15倍以上即可。

以上做法都可以用于中深孔爆破，其中方法一还适用于在峒室中使用的条状装药，而方法二、三则更适用于制造乳化药包，用于水孔或水下爆破。同时，无论是在中深孔、还是峒室条状药包使用这种方法，起爆点设置位置是不限的。

本发明的效果和益处是：提高了工业炸药的能量释放率、爆速、爆压和猛度；改善了炸药爆轰方式，提高了条形装药的横向破坏作用；其附带的效果还可以使炸药更充分的爆轰，减少工业炸药爆轰的不稳定性，彻底解决炸药留根、冒黄烟(NO₂)和沟槽效应引发的熄爆。

附图说明

图1是实现本发明的预制药包结构图。

图2是预制药包在中深孔中的装药结构图。

图3是散装炸药在中深孔中的装药结构图。

图中，1.起爆药条，2.主装炸药，3.雷管，4.填塞。

具体实施方式

以下结合附图，详细叙述本发明的最佳实施例：

                              实施例1

按图1制造预制乳化药包，用500mm长直径20mm的胶质炸药卷作为起爆药条1，爆速大于6.5mm·μs^-1，爆速为4.5mm·μs^-1乳化铵油炸药为主装炸药2，制成500mm长直径90mm的药卷，可按图2方式放在Φ100mm孔内实施水孔或水下爆破。

                              实施例2

按图3方式装药，爆速大于6.9mm·μs^-1的导爆索为起爆药条1，将8^#雷管3绑于导爆索上，置于Φ140mm孔内，注入爆速为3.5mm·μs^-1粉状铵油炸药为主装炸药2，爆破效果良好，14m深孔爆破没有黄烟。

Claims (3)

1.一种提高条形炸药爆破能量利用率的爆破方法，其特征是以高爆速炸药制成起爆药条1，将之置入炮孔中，加入流散的主装炸药2，然后进行填塞4的方法，起爆药条1的爆速是主装炸药2的1.15倍以上。

2.根据权利要求1所述的一种提高条形炸药爆破能量利用率的爆破方法，其预制药包的方法是，以高爆速炸药制成起爆药条1，将之置入主装炸药2内，包装制成预制药包，爆破时，将药包一个接一个连续地放入炮孔内。

3.根据权利要求1或2所述的一种提高条形炸药爆破能量利用率的爆破方法，可使用导爆索作为高爆速起爆药条1，对导爆索不能可靠起爆的炸药，使用三层装药，即中间为导爆索，导爆索外包能可靠起爆的炸药，再置入主装炸药2中。

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