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第卷第期爆炸与冲击.. .
年月..
’/
,
~/ 条形装药硐室爆破研究
陈士海李玉民、杯从谋赵锦桥
多
山东矿业学院爆破所山东泰安.
抽婪从理论上分析计算.
了条形装药硐室爆破急待解的最佳辛脏比、装药端都敢应
出了条形装爆破设计的有关参簌,井通过其体实验证翟陀辅景准确性,同时通过地震
测量,讨论了备形装药爆破的地震敢应. .
中图分类号. ‘——●一
前言
硐室爆破技术在我国是解放后才逐步发展起来的。目前在我国农田水利建设、矿山开
采。铁路公路路基与场地整平等方面有着广泛应用,特别是空腔条形装药硐室爆破,近年
来引起了广大爆破工作者的浓厚兴趣和极大关注。因它与集中药包硐室爆破比较,具有爆
破能量利用率高、抛掷效果好、堆积集中、块度均匀,利于边坡稳定,减少药室开挖量等优
点,在大中型硐室爆破中逐渐代替了集中药包爆破。
但需要指出的是,,无论在机理探讨,还是参效
研究上都是很不充分。因此,尽管在工程上有所应用,其中也不乏有些爆破工作者通过粘
一
土和砂土小型模拟爆破试验,取得了某些成果,但对许多问题的认识仍不统一,给设计和
施工带来一定困难,有必要进行深入研究。
条形装药硐室爆破的最佳空腔比和端部效应
. 最佳空腔比
.. 接爆生气体等熵膨胀计算
不偶合条形装药爆生气体等熵膨胀应满足如下关系
· ‘时
一: 时
式中:、,分别是爆轰波阵面上压力和比容; 、,分别是爆生气临界压力和临界比
容,对中等威力炸药.;、分别是爆生气体膨胀到硐室器壁时的压力与比
容;、是等熵绝热指数,“、一.。
由式得
÷ ·
年月日收到原稿,年月日收到修改稿。
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爆炸与冲击第卷
、分别是药卷半径和硐室半径为空腔比即不偶合系数。则
· ·
当爆生气体撞击硐室壁时,压力增大约~ 倍,即硐壁压力为
~ . 取】
在动载荷作用下,岩石的抗压强度增大系数为~ ,取增大系数为。设岩石单轴
静抗压强度为&.则抗动压强度为。如果硐壁处产生的压力小于岩石的抗动压强度,
岩石中将不产生粉碎区。众所周知,粉碎区范围虽小,但其耗能很大,因此避免粉碎区的产
生,使爆炸能量更多地用于对岩石的破裂破坏,会提高炸药能量利用率和增加爆破效果,
即最优时
由、式得到最优空腔比为
鲁÷’裳
倒:岩石抗压强度为,采用”岩石炸药,其密度为/。,爆速为
,则最优空腔比.;岩石抗压强为时, .。
.‘按冲击波理论计算
若考虑爆炸产物膨胀时的速度,并以此速度撞击硐壁。假设产物与硐壁碰撞为弹性碰
,在空气中产生空气冲击波,可认为空气冲击波阵面上质点
速度为产物的膨胀速度。由爆轰理论知,爆轰产物速度由迅速增大为界面处的运动速
度%,所以
“一业
,
式中:、分别为爆轰产物的密度和音速。
结合式
%:一:—一“墼—一
式中: 、分别表示爆炸产物膨胀各个状态音速。
已知“一~ , 塑一塑, 一
。
整理得
“一一
同时
.一嚣÷一去
式中;为空气的等熵绝热指数, .; 为空气的初始密度, ./。。
、两式联立求解即可得初始空气冲击披质点速度
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第期陈士母等:条形装药硐室爆破研兜
根据流体力学汇源原理,对条形药包爆炸产生的空气冲击波,其质点速度随距离的一
次方增大而减少,即
旦鱼:
.
式中:、分别为爆炸产物到达硐壁处的质点速度和压力。
爆炸产物质点速度“、压力冲击硐壁属弹性撞击,报据硐壁处质点速度‰和应
力连续,有
爆炸产物—一一乩一
硐壁—.‰
式中:、各为爆炸产物密度和音速;一警;、分别是岩石密度和音
速。
则解得
一。
倒:石灰岩, /,一/.鼠一,岩石炸药,求得最优空腔比
.;页岩, /, /,研,有一.。
,条形药包爆破的最佳空腔比为一~,这也为我们条形硐室
爆破实践所证实。
. 药包的端部效应
大量爆破实践证明,无论采用毫秒差,还是同段雷管起爆,处于同一直线上两相邻条
,严重
影响了整个爆破效果。因此,相邻条形药室的端部距离的临界值,就成为工程爆破设计中
的重要问题。文献采用分析方法将条形药室与虚拟集中药室进行等效处理,利用能量
平衡观点,分析了条