炸药爆破（精选4篇）
炸药爆破 篇1
掏槽爆破是影响隧道或井巷爆破进尺的重要因素, 提高掏槽爆破效率隧道或井巷深孔掘进爆破中亟待解决的问题。掏槽爆破的影响因素较多, 炸药的性质是影响掏槽爆破效果的因素之一。本文, 笔者结合国内外的研究现状, 分析了炸药的密度、压力减敏和爆速等性质对掏槽爆破的影响。
一、掏槽爆破的作用机理
1.爆破作用机理。爆破理论认为, 埋入无限岩石中的炸药爆炸后, 产生强冲击波和大量高温高压爆生气体。由于炸药爆炸后产生的压力远大于介质的动抗压强度, 使炮孔周围一定范围内的岩石被强烈压缩、粉碎, 形成粉碎区;炸药爆炸产生的能量有较大一部分消耗在岩石破碎上, 剩下的能量以冲击波的方式透射到介质内部, 以应力波形式向岩体内部传播。应力波过后, 爆生气体产生准静态应力场, 并楔入岩石的损伤裂纹中, 在裂纹尖端产生应力集中效应, 使裂纹进一步扩展。
2.空孔效应。炸药的爆炸作用为应力波与高压爆轰气体的综合作用, 经过力学计算及实验结果可知:在高压爆轰气体的准静态应力场中, 空孔是应力集中的地方, 因此, 岩石中最容易从空孔处发生破裂。随传播距离增大, 冲击波衰变成爆炸应力波, 冲击波的强度和破坏性均有所减弱;与冲击波不同, 应力波衰减较缓, 作用时间较长。岩石中爆炸应力波参数主要包括应力峰值、作用时间、应力波冲量和应力波比能等, 这些参数可要用来衡量应力波的对介质破坏能力。如图1所示, A为装药孔, B为控制孔, B孔对A孔具有应力集中效应。A孔起爆后, 在其周围激起爆炸应力波向外传播, 随着距离的增加, 在相邻炮孔连线方向出现最大拉应力。
3.槽腔的形成过程。掏槽爆破的效果与槽腔的形成有较大的联系, 以空孔为掏槽爆破的第一自由面, 为岩石中裂隙的扩展提供空间。槽眼中的炸药爆炸后, 岩石在应力波的和爆生气体的共同作用下破碎, 并在爆生气体的推动下抛掷出来, 形成固气二相流, 并形成第二自由面。在第二自由面形成后, 后继炮孔爆炸后, 槽腔的体积继续增大, 为整个断面的爆破提供更大的自由面, 从而提高掏槽爆破的效率。
二、炸药的爆炸特性对掏槽爆破的影响
1.炸药的密度对掏槽爆破的影响。炸药的密度对炮孔的设计影响很大, 当装药量一定的条件下, 低密度炸药的装药系数较大, 能量的分布均匀, 不会对岩石局部产生较大的破坏。当炸药的密度较高时, 炸药爆炸产生的爆生气体和冲击波对岩石的破坏较大, 而且采用分段装药可能导致后期爆炸的炸药造成影响。
2.炸药的减敏特性对掏槽爆破的影响。岩石的破碎程度对掘进的效率影响较大, 在运输过程中, 块度较大的岩石不利于巷道内的运输, 搬运过程也较困难, 影响施工效率。在炸药密度一定的情况下, 为减小掘进断面的岩石块度, 采用分段装药的方法, 提高块度较大部分的岩石周围的装药量。
炸药的减敏特性对掏槽爆破的影响较大。在分段装药的炮孔中每段炸药都通过雷管引爆, 为得到较好的爆破效果, 采用延期的方法。当前一段炸药爆炸后, 产生较大的爆炸压力。压力通过堵塞介质传到后段炸药, 在压力的作用下, 炸药的敏感程度降低, 不具有雷管感度, 使炸药残留在炮孔中。残留在炮孔中的炸药对工程造成很多的安全隐患, 威胁施工人员的安全。在处理残药的过程中, 影响施工的进度, 给工程带来不必要的麻烦。所以在采用分段装药的装药结构时, 考虑炸药的减敏特性很有必要。分段装药结构如图2所示。
3.炸药的爆速对掏槽爆破的影响。炸药的爆速是衡量炸药爆炸威力的一个重要指标, 炸药的爆速越高, 其破坏力越强。在掏槽爆破的过程中, 根据工程实际需要选择合适的炸药, 尽量减小爆破对巷道围岩的损伤。
在药量一定的条件下, 爆速越高, 炸药产生的应力波和爆生气体对周围围岩的损伤越大, 这对后期的巷道支护和整个巷道的稳定性都是不利的。在多次爆破过程中, 岩石受爆炸荷载的累积作用, 岩石最终被破坏, 巷道围岩失稳, 对后期的巷道支护和整个巷道周围的岩体的长期稳定有影响。
炸药爆破 篇2
关键词：混装炸药,阻抗匹配,炸药参数,块度分析
目前, 我们对爆破过程的认识还处于唯象学阶段, 虽然国内外许多学者都进行过相关的研究, 但难以在数值上给出炸药性能与岩石爆破效果间的定量关系。 现有的炸药与岩石性质匹配理论有阻抗匹配、全过程匹配和能量匹配[1,2,3,4]。 汪旭光院士等研究了通过炸药能量密度与岩体强度匹配来改善爆破效果;李夕兵等[5]利用阻抗匹配理论提出当炸药与岩体阻抗很不匹配时, 若使用具有合适的阻抗和厚度的中间层, 可达到提高炸药能量利用率的目的。 理论和实践证明, 对于高阻抗的坚硬岩石, 因其强度高, 为使裂隙扩展宽, 宜采用爆速高的炸药增加应力波峰值;对于中阻抗的岩石, 从成本的角度考虑, 宜采用中爆速的炸药;对于低阻抗的松软岩石, 主要靠气体静压形成破坏, 则宜采用爆力较高、爆容极大的炸药。
1 工程概况
某矿山含矿岩石主要包括花岗岩和千枚岩, 呈块状构造, 矿物颗粒较细。 按矿岩可爆性分为三级:Ⅰ级, 普氏系数f=10-12, 致密、坚硬, 难于爆破;Ⅱ级, 黄铁矿含量较高及蚀变较弱的千枚岩, f=6-8, 硬而脆, 中等爆破;Ⅲ级, 蚀变或蚀变较弱的千枚岩, 节理发育, 较易爆破。 计算统计矿岩波阻抗在110-130MPa/s, 现有的炸药波阻抗在45-49MPa/s, 由于炸药岩石阻抗不匹配, 对Ⅰ级岩石爆破时, 炸药能量利用率低, 大块率较高, 爆破效果不理想。
2 阻抗匹配试验
阻抗匹配理论是以波阻抗为基础, 要求炸药的波阻抗等于或接近岩石的波阻抗, 即:
式中:ρm-岩石密度;ρe-炸药密度;cm-岩石纵波速度;ce-炸药纵波速度。
根据式 ( 1) , 要提高炸药波阻抗, 可从提高炸药的能量密度和爆速两方面着手, 但这两项均有极限值, 不能一味地提高。 因此, 在工程爆破中, 要使炸药和岩石的阻抗相等很难办到, 只能通过相关的试验求得最佳的配比系数, 以满足经济和爆破效果的最大化。
为了降低Ⅰ级岩石爆破时的大块率, 依据阻抗匹配原理, 首先对该类矿岩密度和纵波波速进行统计, 而后采用体积法统计大块率。 在统计时间域内, 矿山大块率由式 ( 2) 计算:
式中:D-大块率;Ni-第i次台阶爆破后所需二次爆破的大块数量, 块;Vi-第i次台阶爆破中, 大块矿岩的平均体积, m3;Qi-第i次台阶爆破下的矿岩总体积, m3;n-统计时间域内台阶爆破的总次数。
根据爆破岩块统计的自相似性, 爆后岩块群体的块度分布直径K50、K80分别由式 ( 3) 、式 ( 4) 求解[6]:
备注: K = Cr/ Ce ( Cr为岩石波阻抗, Ce为炸药波阻抗)
式中:xm-爆后岩块的最大直径;D-岩块群体的维数。
在上述理论的基础上, 根据矿山现场混装炸药的情况进行六组岩石与炸药性能波阻抗匹配试验, 试验结果如表1 所示。
从表1 中可以看出, 第二组试验当匹配系数达到2.51 时, 破碎效果最好, 爆后大块率为0, 并且岩石最大块度仅为115.86mm, 拟合曲线相关系数达到0.96, 说明岩石块度分布较均匀。 从图1 所绘制的关系曲线知, 爆破后的大块率随匹配系数的增加先降低后增大, 说明岩石大块率并不与匹配系数存在简单的线性关系。 K80与匹配系数的关系基本上与大块率相似, 说明数值分析和试验结果较吻合。 因此, 对于坚硬岩石, 并不能一味地追求炸药与岩石的波阻抗相等或近似, 而是要根据岩石与炸药特性, 通过相关试验求得最佳匹配系数。
3 炸药配比与阻抗试验
现场混装乳化炸药的原料组成一般包括有: 氧化剂水溶液 ( 硝酸铵、硝酸钠、水) 、还原剂 ( 柴油等油相材料) 、乳化剂、敏化剂 ( 亚硝酸钠水溶液) 、添加剂 ( 铝粉、镁粉等) 等。 宋锦泉[7]等得出乳化炸药的爆速随着密度增加到最大值后降低。 胡朝海[8]等通过试验得知, 当加入亚硝酸钠作为敏化剂时, 其乳化炸药爆速要比玻璃微球和膨胀珍珠岩大。 张虎[9]等含铝乳化炸药的爆速随铝粉含量的增加而减小。
根据相关文献及矿山现有混装炸药的实际情况, 决定通过调整敏化剂 ( 亚硝酸钠水溶液) 的含量来使炸药达到合适的波阻抗, 试验采用在尽量不改变原配比的情况下, 通过等差递增改变敏化剂的含量, 共进行八组试验, 试验记录如表2 所示。
从表2 可知, 当敏化剂含量小于1%时, 炸药处于拒爆或半爆状态;大于1%时都能正常起爆, 取正常起爆的六组数据绘制敏化剂含量与炸药密度和波阻抗曲线如图2 所示, 从图2中可知, 炸药密度随敏化剂含量的增加成非线性关系, 波阻抗值与密度基本上成相同趋势, 有阻抗匹配试验知, 当炸药波阻抗为47.80 时, 岩石破碎效果达到最佳, 从图2 中的关系曲线可知, 其敏化剂含量应该在1.15%。 根据该配比进行多次爆破试验, 爆后岩石块度较均匀, 大块率在5%以下。 极大地降低了二次破碎和铲运成本。
4 结束语
在波阻抗匹配理论的基础上, 设计岩石与炸药阻抗匹配试验, 根据试验结果进行现场混装炸药参数调整, 得出坚硬岩石的最优炸药匹配参数及如下结论: ( 1) 应用波阻抗匹配理论进行炸药参数与岩石匹配试验, 参数易于获得, 可简化问题模型, 能够在数值上给予直观的反映。 ( 2) 合理的配比系数是使岩石达到最佳爆破效果的基础, 通过阻抗匹配试验反推炸药的波阻抗, 可使炸药参数在实验室内调整至合理范围后, 再进行工业试验, 减小试验次数和由试验产生的二次破碎费用。 ( 3) 敏化剂的含量与炸药的密度和阻抗有着非线性的关系, 只有通过相关实验, 才能得出最佳的取值范围。
参考文献
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[8]胡朝海, 吴红波.敏化方式对乳化炸药爆速的影响[J].中国科技信息, 2014, 3 (4) :74-76.
炸药爆破 篇3
我儿子经有关部门批准, 获得了爆破作业许可证。四个月前, 一家建筑工地由于急需细石, 请我儿子前去爆破。期间因缺少炸药、雷管, 我儿子出于逞能, 在未经主管部门审批的情况下, 从别人手中购得炸药100公斤, 雷管32发。近日, 我儿子被法院以非法买卖爆炸物罪判处刑罚。而我认为其并非无证爆破, 不应构成该罪, 对吗?
读者:肖冬兰
肖冬兰读者:
虽然你儿子具有爆破作业许可证, 但确已构成非法买卖爆炸物罪。
炸药爆破 篇4
关键词：静水压,爆破,深水,浸泡,施压
装药到起爆的时间在大型水下爆破施工中, 通常需要经历漫长的时间, 该过程短则几个小时, 长则几十个小时, 炸药爆炸的性能一般都会受到静水压力和渗流作用的影响, 因此, 水下爆破的效果会受到较大的影响。随着社会的进步, 乳化炸药也得到了迅速的发展, 其性能与工艺都有了较大的改善, 并且, 已经成为了水下爆破施工在现阶段最为适用的产品。因此研究乳化炸药的抗水性能与抗压性能有利于水下爆破工作的展开。
1 实验背景
乳化炸药是泛指一类用乳化技术制备的使氧化剂盐类水溶液的微滴, 均匀分散在含有分散气泡或空心玻璃微珠等多孔物质的油相连续介质中, 形成一种油包水型 (W/O) 的乳胶状含水工业炸药。乳化炸药是含水炸药的一种。
乳化炸药通常都是由硝酸铵等无机氧化剂盐水溶液和油相燃料组分构成的, 一般不含单质炸药。按照炸药起爆时的灼热核 (热点) 理论, 在该类炸药中均匀分布着的无数微小气泡就成为炸药起爆时的灼热点。亦即在外界起爆冲量的机械能作用下被绝热压缩, 机械能转化为热能, 微小气泡不断加热升温, 在10-3~10-5s的极短时间形成一系列温度高达400~600℃的灼热点, 从而激发炸药爆轰。
为了使炸药中产生灼热点, 获得必要的爆、轰敏感度和足够的爆炸能量, 在敏化工序加入载有气泡的材料如珍珠岩、空心玻璃微珠等, 或者加入亚硝酸钠溶液等与乳化炸药中游离硝酸铵反应以生成细小气泡, 从而调节炸药密度, 起到敏化作用。
乳化炸药以往通常用于矿山开采、隧道掘进等, 乳化炸药在设计方面较少考虑到其水下爆破的实际性能, 炸药在一定深度的水下爆破时, 会有水分渗入其中, 影响其爆破效果, 并且, 在水下, 有静水压的存在, 静水压力强度随着水的深度的增加而增加, 炸药在受到静水压的作用之后, 同样会影响其起爆感度和作功能力。因此, 通常需要明确炸药产品的性能, 明确其在一定水压下的起爆感度等性能指标, 为了使乳化炸药在实际应用中具备较详细的使用效果说明, 需对其在水下爆破的情况进行实验研究, 以便于将其投入到生产中。
目前, 炸药抗水性的测定方法可分为模拟实验测定法和现场实测法。现场实测法:在含水炮孔中或是需要爆破的深水中进行实际装药, 浸泡一定时间 (以现场可能发生的最长浸泡时间为准, 如8h等) 后再引爆, 以拒爆与否和爆破效果好坏来相对评价乳化炸药的抗水性。这种测定方法与实际爆破作业的条件保持一致, 测试结果比较符合客观实际情况;但操作比较麻烦, 万一发生拒爆后, 其盲炮处理不易。现有的模拟实验测定法只能测试乳化炸药浸水前后爆炸性能衰减, 无法测定炸药在水压作用的真实条件下起爆感度和爆炸性能, 而在水下爆破工程中发现现有模拟实验测定法判定能正常起爆的乳化炸药在使用过程中常会发生拒爆现象, 因此, 能够真实测定乳化炸药在一定水压作用下起爆感度和爆炸性能的实验装置亟待被开发出来并加以应用。
2 实验方法
在本次研究中, 在实验室中将乳化炸药进行一定水压下进行模拟深水浸泡, 达到设定时间后起爆受压状态下的乳化炸药, 同时也测定经过模拟深水浸泡后解除水压后的乳化炸药、未经模拟深水浸泡的乳化炸药的性能。对比浸泡前后其性能的改变, 以及研究其对爆炸效果的影响程度, 从而判断出乳化炸药的抗水抗压性能。
2.1 实验原理
水下装药一共受到两种压力: (1) 静水表面的大气压; (2) 静水压力。静水表面的压力会对水下装药的压力产生直接影响, 其中, 水的深度越深, 静水压力就会越大, 要想在水深条件不足的情况下做出深水乳化炸药的抗水抗压实验, 可以通过增加静水表面大气压力的方式来实现, 也可以将压力管直接与炸药管相连接, 以达到直接增压来模拟深水测试的目的, 本文就是利用了最后一种原理来进行实验研究。
2.2 实验装置与炸药的选择
本文中应用到的实验装置操作更加快捷简便, 安装过程也比以往的同类装置更加方便。可以将该装置进行多次反复利用, 本文中对爆炸管进行加压的方式有两种选择: (1) 利用空气压缩机对炸药管进行加压; (2) 利用打气筒对炸药管进行加压。在该实验装置中, 实验具体操作如下:
(1) 将待测试的炸药药卷装进爆炸管中。
(2) 将装有炸药的爆炸管与施加压力的管道进行连接, 在连接过程中, 为确保试验的准确性, 要求爆炸管与管道密闭装接, 形成密闭腔体, 同时引出炸药引线等待后续引爆。
(3) 腔体内注水, 注水量淹没药卷后, 封闭注水口。
(4) 利用加压管对闭腔体进行加压, 腔体内乳化炸药所受到的压力应满足实验要求。
(5) 起爆雷管, 引爆待测试炸药, 并观察在模拟深水压力下, 乳化炸药的性能是否正常。图1展示了该结构装置。
本装置的核心在于雷管之导爆管 (或电雷管脚线) 和爆速探针出口处的密封。
在该实验中, 选用A、B两组炸药。A、B两组炸药有相同的水相配方, 但两组炸药的油相材料不同, 采用化学敏化时敏化剂配方也不同。A组炸药第一种是采用a配方化学敏化的乳化炸药 (记为Aa化学敏化) , 第二种是珍珠岩敏华的乳化炸药 (记为A珍珠岩) , 第三种是玻璃微球敏华的乳化炸药 (记为A玻璃微球) ;B组炸药第一种是采用b配方化学敏化的乳化炸药 (记为Bb化学敏化) , 第二种是珍珠岩敏华的乳化炸药 (记为B珍珠岩) ) , 第三种是玻璃微球敏华的乳化炸药 (记为B玻璃微球) 。这两组炸药的生产工艺是相同的, 具有可比性, 我们选用的式样没有经过任何的防水处理, 且均为32mm的小药卷。
2.3 实验方案
(1) 分别测试未经浸水的两组共六种炸药的爆速, 每个样品测2次取平均值;
(2) 将炸药在压力表表压为0.1MPa、0.2MPa、0.3MPa水压下浸水8h, 取出炸药, 观察炸药变化情况, 分别测定爆速, 每个样品测2次取平均值;
(3) 将炸药在压力表表压为0.1MPa、0.2MPa、0.3MPa水压下浸水8h后, 分别测定两组共六种炸药在上述水压作用下的爆速, 每个样品测2次取平均值。
2.4 实验结果
经过8h浸泡后的乳化炸药, 其包裹炸药的蘸有石蜡牛皮纸有变软现象, 药卷外观基本保持原来形状, 但在药卷两端口的乳化炸药出现较为严重的破乳现象, 破乳炸药厚度约为 (2~4) mm左右。
在浸水时间相同的条件下, 两组炸药在静水压力作用下的爆炸性能具有相同特点。对其施加的压力越大, 其爆破性能下降越快, 对其施加的压力越小, 其爆破性能下降越慢。依据实验中的推理, 本文中主要运用对炸药腔体进行施压的方式来模拟乳化炸药在深水环境中的爆破效果, 因此, 在此实验研究中, 对腔体施加的压力越大, 可代表在实际现场爆破过程中, 水的深度越深, 这就可以说明, 在实际现场爆破的过程中, 乳化炸药的性能会随着水的深度的增加而降低。两组六种炸药的测定结果见表1。
3 结论与分析
(1) 由于化学敏化的乳化炸药中微气泡受压逃逸、珍珠岩/玻璃微球受压破裂导致乳化炸药密度增大, 乳化炸药在深水压力作用下, 由于受到压力的作用, 其爆速、起爆感度明显下降;
(2) 玻璃微球敏化的乳化炸药有较好的抗水压性能;
(3) 因乳化炸药所采用的油相材料不同、化学敏化配方不同, 化学敏化的乳化炸药有不同的抗水压性能;
(4) 浸水受到较大压力后取出能正常起爆的化学敏化的乳化炸药在浸水带压时有可能拒爆;浸水受压后取出乳化炸药进行测试存在误判的可能;原因是解除压力后炸药中原有气泡变大、炸药密度变小, 提高了炸药的起爆感度;
(5) 珍珠岩的抗压性能差于玻璃微球, 珍珠岩敏化的乳化炸药抗水压性能劣于玻璃微球敏化的乳化炸药。
参考文献
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