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石材矿山爆破对炸药的要求

作者: 时间:2019-10-08 10:00
    在石材开采技术中,一般常用“芬兰采石法”。在开采建材的矿山一般使用K型炸药。该炸药的猛度和爆力介于黑火药和猛炸药之间,周围有空气缓冲层,使炸药不直接接触孔壁,爆破效果很好。石材矿山对炸药有下列要求:     (1)理想的炸药爆速。在冲击载荷作用之下,岩石的抗压强度要提高到原来静态状态抗压强度的若干倍,新型石材专用炸药,其爆速应当在1000 m/s以下,才能适合于不同条件的石材开采。由爆轰理论可知,炸药爆速为1000m/s时,其引爆较为困难,难以实现稳定完整的爆轰,可以通过改进现有矿用炸药的规格和包装形式,形成新型的石材爆破炸药。     (2)装药直径。不耦合装药起爆,爆生气体膨胀作用在孔壁上。根据爆轰基本理论的计算,对于2号岩石炸药其不耦合系数为:大理岩不小于3.1,花岗岩不小于2.8,辉绿岩不小于2。     在我国,矿山使用的钻头直径一般为36 - 42mm,由此计算结果可计算出药卷直径为:大理岩11 - 13 mm,花岗岩13 - 15mm,辉绿岩18 - 21mm。     (3)炸药密度。大量实验证明,单质炸药的爆轰速度随着装药密度的增加而提高,且在一定范围内这种关系呈线性关系。对于正氧平衡和负氧平衡的混合炸药,情况比较复杂一些,开始是爆速随密度的增大而增大,随着密度继续增大,爆速开始下降,爆轰性能变坏。     对应于爆速最高的密度点,称为最佳密度。对于常规的硝铵炸药卷,最佳密度一般为1 g/cm3,即当炸药的密度低于1 g/cm3时,随着密度的降低其爆速也降低。因此,在石材开采时,应尽量降低炸药的装药密度,使其爆炸作用转化为准静态作用,以减少爆炸作用对石材形成的损伤。在保证爆裂管装药充实的前提下,稳定爆轰的装药密度为0.8 g/cm3,此时的爆速为1900 m/s,猛度为7mm左右。     (4)炸药的组分及氧平衡。为了降低炸药的猛度及爆速,我们向炸药中掺人了钝感剂,以减轻炸药对岩体的损伤。由于2号岩石炸药呈细粉状、流散性差,在小装药直径的情况下,装药较为困难,无法实现炸药的机械化装药。为此,经多次实验之后我们发现,炸药呈粒状时,不仅可以不影响其爆轰性能,还可以实现机械化装药,故爆裂管炸药的组分为:2号岩石炸药94%,钝感剂4%,赋形剂2%。     (5)炸药稳定爆轰的实现。在装药直径、装药密度等参数给出之后,炸药在炮孔中的稳定爆轰是最关键的问题,限制炸药在炮孔中的稳定爆轰主要有两个方面,即炸药的临界直径和炸药在炮孔中的管道效应。  在一定范围内,炸药爆速随装药直径的增加而增加,当直径小于某一数值时,爆轰便不能维持而自行熄灭,这个使爆轰得以传播下去的最小直径,称为该炸药的临界直径。研究结果表明,密度为0.7 g/cm3左右的纯硝酸铵的临界直径为100mm,炸药感度越高,其临界直径越小。实验表明:上述成分炸药的临界直径大于25mm,即我们设计的这一型号炸药达不到该种炸药的临界直径,为了模拟在炮孔中的情况,我们设计了Φ14mm的药卷,放入Φ40mm的钢管中进行模拟实验,结果炸药不完全爆轰,仅与雷管相接的一部分能爆轰,其余部分被炸成蛇状。     在不耦合装药时.装药起爆后产生的爆轰波向前方运动,它就像活塞推动前方空隙里的空气,从而形成一个高压、高速、超前运动的空气冲击波,使前方还未反应的炸药提前受到高温、高压的作用;而向侧向运动的波阵因遇到高密度和高强度的孔壁之后,则变为反射波和折射波,使后方正在反应的炸药层受到振动和搅和,这样,炸药的爆速逐渐降低以致熄爆,从而表现出明显的管道效应。实验表明,石材开采专用炸药的管道效应是十分明显的。     为了炸药的稳定爆轰,我们采用导爆索作为引爆源,其上下贯穿了炮孔,其引爆性能十分可靠,完全能够满足自上而下的传爆。     为了炸药卷在炮孔中传爆时不出现管道效应,我们每隔250mm设置一个套环,将管状空隙隔断为每段长250mm,即可消除管道效应。