溝褶效應

溝褶效應

溝褶效應(ditcheffect),又稱空氣間隙效應。當炸藥柱與炮孔壁間有間隙時,可能發生爆轟中斷或由爆轟轉變為燃燒的現象。

概述

溝褶效應也稱管道效應、間隙效應,是當藥卷與炮孔壁間存在空隙時,藥柱中爆轟波傳播過程所出現的自抑制(能量釋放逐漸減少直至熄爆)的現象。實踐表明,在小直徑炮孔爆破作業中,藥卷與炮孔壁間存在空隙的現象較為常見,故溝褶效應普遍存在,往往成為影響爆破效果的一種重要因素。

對溝褶效應的解釋有兩種:一種是爆轟產物壓縮藥卷和孔壁之間的間隙中有空氣,產生衝擊波,它超前於爆轟波並壓縮藥卷,使得藥卷的裝藥密度過大,對爆轟波的傳播有抑制作用;另外一種解釋認為,炸藥起爆後在爆轟波陣面的前方有一等離子層(離子光波),對前方未反應藥卷段的表層產生壓縮作用,使得藥卷壓實,裝藥密度過大,不利於該層炸藥爆炸反應的產生與進行。等離子波陣面和爆轟波陣面分開得越大,或者等離子波越強烈,這個表層穿透得就越深,能量衰減得就越大。隨著等離子波的進一步增強,就會引起藥包爆轟反應的熄滅。測試表明,等離子光波的速度約為4500m/s。

表現形式

(1)藥卷與孔壁之間的間隙尺寸在某一範圍內出現間隙效應,大於或小於此範圍內不出現。

(2)加大炸藥直徑,傳爆長度也加大。當銨梯炸藥含10%的TNT時,只能傳爆4卷;當含25%TNT時,傳爆
將近16卷(均為長期貯存的炸藥)。

(3)加大藥卷直徑,傳爆長度也加大。銨黑炸藥直徑35mm,炮孔直徑42mm,炮孔長度超過2.5m時出現間隙效應;當銨黑炸藥直徑42mm,炮孔直徑55mm,炮孔長度4.2m未出現間隙效應。

(4)在間隙效應產生拒爆處,即是試驗管破裂或隆起的終止點,也是炮窩起始點。炮窩長度與殘藥長度相同。

(5)炮窩內殘藥密度未改變,用雷管重新起爆仍能引爆。

消除方法

目前消除間隙效應的辦法主要採取以下幾點措施:
(1)對於硝銨類混合炸藥,出現間隙效應的間隙尺寸約為藥包直徑的0.12~0.1 3倍。傳播距離最小的間隙尺寸約為藥柱直徑的0.2倍。以直徑32mm的藥包為例,間隙尺寸儘量不要在4~7mm內。間隙尺寸小於藥包直徑的0.12倍時,由於增大了波的運動阻力和能量損耗,空氣衝擊波傳播速度衰減很快,波長很短,壓力作用時間很短,因此不會產生明顯的間隙效應,如果間隙尺寸大丁藥包直徑的0.1 3倍時,由於爆轟產物有較大的空間膨脹,間隙內爆轟產物的平均移動速度將減小到等於或小於爆轟速度,也不會產生明顯的間隙效應。

(2)改進裝藥結構可以消除或減弱間隙效應,具體措施有:

•在炮孔內連續藥柱上,每隔一段距離,加套硬紙板或其他材料做成的隔環,將間隙隔斷,阻止間隙內空氣衝擊波的傳播使其速度降低,使間隙效應減少;

•在條件允許時,在炮孔內充填水、砂等材料;

•在藥包外皮塗以厚為1mm漿糊狀黃泥層;

在深孔光爆中,周邊眼可採用導爆索傳爆的間隔裝藥,綁在竹片上,整體裝入孔內。

(3)採用低密度炸藥偶合散裝藥,可以消除間隙效應。

(4)研製細直徑的專用光爆炸藥或高威力導爆索。

(5)調整藥包直徑和炮孔直徑,使不偶合係數在不產生管道效應範圍內,但要和鑽眼效率結合起來考慮。

改善爆破效果

溝褶效應與炸藥配方、物理結構、包裝條件和加工工藝有關。下列技術措施可以減小或消除溝褶效應,改善爆破效果:

(1)選用不同的包裝塗覆物,如柏油瀝青、石蠟、蜂蠟等。

(2)調整炸藥配方和加工工藝,以縮小炸藥爆速與電漿速度間的差值。

(3)填塞電漿的傳播空隙,在炮孔中的每個藥卷間插上一層塑膠薄板或填上炮泥、用水或有機泡沫充填炮孔與藥卷之間的間隙。

(4)增大藥卷直徑。

(5)沿藥包全長放置導爆索起爆。

(6)採用散裝技術,使炸藥全部充填炮孔不留間隙,當然就沒有超前的等離子層存在。

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