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炸藥的爆轟、爆速與間隙效應

  
評論: 更新日期:2011年02月09日

 爆轟是炸藥在瞬間發(fā)生分解應應的一種特定形式,其實質(zhì)是爆轟波有炸藥中的傳播。爆轟波是炸藥爆轟時的前陣面,是帶沖擊波的化學應區(qū),爆轟波是爆轟作用的激發(fā)源。爆轟的特點是:
  
 ?。?)化學反應區(qū)很薄,凝聚相炸藥的化學反應區(qū)厚度在0.5mm~2.5mm之間;
  
 ?。?)化學反應區(qū)以常速傳播,該速度大于炸藥中的聲速。
  
 ?。?)在波陣面上產(chǎn)生很高的溫度梯度和壓力梯度。
  
  一、爆速
  

  炸藥中爆轟波傳播的速度稱為爆速。常用炸藥的爆速在2500m\s~7000m/s之間。影響炸藥爆速的因素有:
  
 ?。?)藥柱直徑。爆速隨藥柱直徑增大而增大,當藥柱直徑增大到一定值后,爆速即可接近理想爆速成藥柱為理想封閉,爆轟產(chǎn)物不發(fā)生徑向流動時即可達到理想爆速)。反之,減少藥柱直徑,爆速將相應降低。當藥柱直徑減小到定值后,爆轟波就不再能穩(wěn)定傳播,最終將導致熄爆,這是因為有效能量已減少到不能再到持爆轟波穩(wěn)定傳播。爆轟波能穩(wěn)定傳播的最小藥柱直徑稱為臨界直徑,臨界直徑的爆速成稱為臨界爆速。
  
 ?。?)炸藥密度。對于單質(zhì)炸藥,爆速隨密度的增大而增大;對于混合炸藥,密度與爆速的關系比較復雜。在一定范圍內(nèi),噌大密度能提高理想爆速;但超過這個范圍繼續(xù)增大密度,就會導致爆速下降,最終導致熄爆。
  
  (3)炸藥粒度。粒度雖不會影響炸藥的理想爆速,但減小粒度一般能提高炸藥的反應速度,減小反應時間和反應區(qū)厚度,從而減小臨界直徑,提高爆速。
  
  (4)藥柱外殼。藥柱外殼不會影響炸藥的理想爆速。但外殼能減小炸藥的臨界直徑,所以當藥柱直徑較小,爆速距理想爆速相差較大時,增強外殼可提高爆速,其效果與加大藥柱直徑相同。
  
  二、間隙效應
  

  混合炸藥細長連續(xù)藥柱,通常在空氣中都能正常傳爆。但在炮眼內(nèi),如果藥柱與炮眼孔壁間存在間隙,常常會發(fā)生爆轟中斷或爆轟轉變?yōu)槿紵默F(xiàn)象。這種現(xiàn)象稱為間隙效應(曾叫溝槽效應或管道效應)。它不僅降低了爆破效果,而且在瓦斯礦井中進行爆破時,若炸藥發(fā)生燃燒,就有引發(fā)事故的可能。
  
  間隙效應產(chǎn)生的原因是:當藥柱爆轟時,在空氣間隙內(nèi)產(chǎn)生超前于爆轟波傳播的空氣沖擊波。在沖擊波壓力作用下,炸藥內(nèi)產(chǎn)生白藥柱表面向內(nèi)傳播的壓縮波,使藥柱發(fā)生變形,壓縮藥柱表面形成錐形壓縮區(qū)。壓縮區(qū)可視為惰性層,從而減小了藥柱直徑,當藥柱直徑減小到小于臨界直徑時,即可導致爆轟中斷。另外,當超前爆轟波的空氣沖擊波過后將產(chǎn)堆反向的稀疏波,反向稀疏波將削弱爆轟波的傳播。
  
  在爆破工程中,間隙效應不僅影響爆破效果,而且影響安今.特別是在有瓦斯煤塵爆炸危險的礦井中危害更大。因此,在工程實踐中應盡可能地消除間隙效應。消除間隙效應的措施有:
  
  (1)采用耦合散裝炸藥消除徑向間隙,可以從根本上克服間隙效應;
  
  (2)采用硝酸銨類混合炸藥,產(chǎn)生間隙效應的可能性較小;
  
  (3)在連續(xù)藥柱上,隔一定距離(或在相臨藥卷連接端處)套上硬紙板或其他材料做成的隔環(huán),其外徑稍小于炮眼直徑,將間隙隔斷,以阻止間隙內(nèi)空氣沖擊波的傳播或削弱其強度;
  
  (4)采用臨界直徑小,爆轟性能好,對間隙效應抵抗力大的炸藥。

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