CN1556368A - 工业炸药聚能线型切割器 - Google Patents

Abstract

本发明属于爆破器材技术领域，提供了一种提高聚能效果的工业炸药聚能线型切割器。其特征是采用廉价的低爆速工业炸药为主装炸药，以两条高爆速炸药条带动主装炸药爆轰，使主装炸药中产生的汇聚爆轰波，利用汇聚爆轰波和成型装药的双重聚能效果产生强烈的汇聚气体或金属射流。其优点是，增加了低爆速的工业炸药的切割能力，可达到相应的高能炸药切割能力；而且主装炸药的价格低廉，安全；制成双面切割器用于进行预裂、光面爆破和切割岩石时，不但能达到高能炸药切割能力，由于主装炸药的爆轰传播方向是背对被保护岩石面，可对保留的岩石面起到保护作用。

Description

工业炸药聚能线型切割器

技术领域

本发明属于爆破器材技术领域，尤其是涉及到一种提高聚能效果的工业炸药聚能线型切割器。

背景技术

线型聚能切割器是一种利用炸药空穴聚能效应(又称罗门效应)产生气体或金属射流的爆破器材，利用线型聚能切割器所产生该射流切割所要破坏目标。线型聚能切割器常被用于反坦克地雷、破坏拆除钢结构等。众所周知，为了保证聚能切割器的切割能力，一般都是使用高能炸药制成。但是，一般高能炸药价格都比工业炸药贵出很多，通常要高出许多2～9倍；再者常用的高能炸药大多感度较高，在工业上使用安全性要求较高。基于以上原因，聚能线型切割器在工业上尚未能大量使用。采用工业炸药制造聚能线型切割器在使用上较为安全，但工业炸药的爆速和爆压较低，一般工业炸药的爆压只能达到1.5～5GPa，较高能炸药的10～30GPa低很多，故此用工业炸药制造聚能线型切割器通常不能达到满意的聚能效果。

另外，在爆破工程中人们曾将聚能切割的思想用于进行预裂、光面爆破爆破和石材开采，如：ZL85105789A，ZL85203132U，ZL97217665.9，ZL98210792.8，ZL97202960.5，ZL94214847.9，ZL01276205.9等。但一则是由于高能炸药的价格昂贵，安全性较差，而高的爆轰压力也不适于对所留下岩石表面的保护；其二是由于工业炸药的聚能效果不好，临界爆轰直径较大，并容易产生管道效应；因此限制了这类专利方法在爆破工程上的应用。

发明内容

本发明的目的是：采用廉价的低爆速工业炸药为主装炸药，通过改变爆轰方式，提高聚能线型切割器的聚能效果。同时，制造出用于预裂、光面爆破与岩石切割的工业炸药双面切割器。

实现本发明的技术方案如下：

采用廉价的低爆速工业炸药为主装炸药，以两条高爆速炸药条带动主装炸药爆轰，使主装炸药中产生的汇聚爆轰波，利用汇聚爆轰波和成型装药的双重聚能效果产生强烈的汇聚气体或金属射流。利用这种设计思想制造出工业炸药为主体的切割器和用于预裂、光面爆破与岩石切割的双面切割器。

在一般的线型聚能切割器中，炸药的爆轰方式是沿聚能罩延长方向的滑移爆轰，这时作用于聚能罩上的最大压力就是炸药的爆轰压力，即：

$P_H=\frac{{\mathrm{\ρ}}_0{D}^2}{K+1}---\left(1\right)$

其中：ρ₀是炸药的初装密度；D为炸药爆速；K是炸药多方指数，对于高能炸药K≈3，对于低爆速的工业炸药K在1.6～2.8之间。

例如，对于RDX与环氧树脂80∶20混合炸药，其爆速D＝6.5mm·μs^-1，密度ρ₀＝1.43g·cm^-3，多方指数K≈3，由式(1)可计算出其爆压P_H＝15.1GPa，也是作用于切割器聚能罩上的最大压力。

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，由式(1)可计算出其爆压P_H＝4.1GPa，只能达到上面高能炸药的27.2％。所以，使用铵油炸药的切割效果要比使用80/20塑性炸药相差很多。

但是，如果使用相互之间有一定距离的两条高爆速炸药起爆低爆速炸药，只要起爆药爆速足够高，爆速是主装炸药的1.15倍以上，在低爆速炸药中会产生两个顶角小于120°锥形爆轰波面，这样的两个锥形爆轰波面碰撞在一起时，会产生斜反射或马赫反射。而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：

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

马赫反射到稳定后，将与高爆速炸药速度相同，马赫波盘将带动炸药产生强爆轰，其波后的爆轰压力可以近似表达为：

$P_M=\frac{{\mathrm{\ρ}}_0{D_H}^2}{K+1}---\left(3\right)$

其中：D_H为起爆药条的爆速。

对于上面的铵油炸药，用式(2)可计算出P_N＝10.0GPa，其压力是铵油炸药爆压的2.44倍，接近80/20塑性炸药的爆压；如果用D_H＝6.9mm·μs^-1的工业导爆索起爆，用式(3)可计算出马赫波后的强爆轰压力P_M＝15.9GPa，超过80/20塑性炸药的爆压(＝15.2GPa)，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的增压作用。

由于将工业炸药的压力提高到接近或超出高能炸药的水平，因此，对聚能罩的推动能力将与高能炸药相当，所产生的聚能射流和射流的切割能力也会与高能炸药切割器相当。

具体技术方案可按如下程序进行：

制成高爆速起爆药条或直接使用导爆索，在线型切割器的主装炸药中对称布置两条高爆速炸药条，两药条间留有间隙，间隙距离为聚能槽底边的0.5～1倍，两药条间连线距离聚能槽底边距离为0.5～2倍聚能槽底边，高爆速炸药的爆速药高出主装炸药，其爆速为主装炸药的1.15倍以上。对于用于预裂、光面爆破和岩石切割的双面切割器可在其聚能槽顶点连线的两侧对称放置两条高爆速起爆药条，两药条间距为聚能槽底边的0.5～2倍。

本发明的效果和益处是：1)使用高爆速药条起爆，增加了低爆速的工业炸药的切割能力，可达到相应的高能炸药切割能力；2)使用低爆速的工业炸药为主装炸药，价格低廉，安全；3)双面切割器用于进行预裂、光面爆破和切割岩石时，不但能达到高能炸药切割能力，而且由于主装炸药的爆轰传播方向是背对于被保护岩石面，因此，在被保护岩石面上的压力小于主装炸药的爆轰压力，可对保留的岩石面起到保护作用。

附图说明

附图1是实现本发明的聚能线型切割器结构图。

附图2是实现本发明的双面聚能线型切割器结构图。

图中，1.主装炸药，2.聚能罩，3.起爆药条，4.爆轰波。

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

采用2#岩石炸药为主装炸药1(爆速一般为3500m·s^-1)，按附图1形式制成线型聚能切割器，高爆速药条3采用爆速6500m·s^-1的3×10mm炸药条。切割器聚能罩2为0.8mm铁片直角罩，罩边长20mm，底边长28.3mm。两高爆速药条3之间距离为15mm(罩底边长的0.53倍)，两起爆药条3之间的最低连线距罩底距离为20mm(罩底边长的0.7倍)。切割器装药量为600g·m^-1。进行切割钢靶实验，切割深度在18～22mm之间，与同样装药量的高能炸药切割器切割深度相当(注：用6500m·s^-1爆速的80/20塑性炸药，切割器装药量为500g·m^-1切割深度为18～22mm之间)。

                              实施例2

采用铵油炸药为主装炸药1(爆速一般为3300m·s^-1)，按附图2形式制成双面线型聚能切割器，高爆速药条3采用爆速6900m·s^-1的导爆索。切割器聚能罩2为1mm铁片直角罩，罩边长20mm，底边长28.3mm。两高爆速药条3之间距离为16mm(罩底边长的0.56倍)，两起爆药条3之间的最低连线距罩底距离为26mm(罩底边长的0.91倍)。切割器装药量为1240g·m^-1。将300mm长的双面切割器，每隔400mm放置一个，中间用导爆索相连，放在Φ100mm钻孔中，切割器射流方向指向孔间连线方向，对石英与石灰岩进行预裂爆破试验，最大孔间距可达2.4m，达到了24倍炮孔直径，远超出了常规预裂的8～12炮孔直径的指标。

Claims (3)

1.一种工业炸药聚能线型切割器，其特征是采用廉价的低爆速工业炸药为主装炸药，以两条高爆速炸药条带动主装炸药爆轰，两条起爆药条的爆速相等，其爆速为主装炸药的1.15倍以上，两条起爆药条对称布置，药条间距离为聚能槽底边的0.5～1倍，两药条间连线距离聚能槽底边距离为0.5～2倍聚能槽底边长。

2.根据权利要求1所述的一种工业炸药聚能线型切割器，其特征是聚能线型切割器是双面切割器，两药起爆条在其聚能槽顶点连线的两侧对称放置，两药条间距为聚能槽底边的0.5～1倍，两药条间连线距离聚能槽底边距离为0.5～2倍聚能槽底边长。

3.使用权利要求1所述的一种工业炸药聚能线型切割器，其特征是聚能线型双面切割器进行预裂爆破、光面爆破、石材开采时，切割器的射流方向指向孔间连线方向，切割器之间用导爆索连接。

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