[科普中國]-耦合裝藥

簡介

巖石巷道的掘進(jìn)方法主要有機(jī)械開挖、爆破兩種，鉆眼爆破廣泛應(yīng)用于中硬及以上巖石巷道的掘進(jìn)。爆破效果受到爆破過程中各種因素的影響，其中最為突出的是裝藥結(jié)構(gòu)。從炮孔直徑與藥卷直徑的關(guān)系來說可以分為空氣不耦合裝藥與耦合裝藥兩種。不耦合裝藥結(jié)構(gòu)的研究成果很多，耦合裝藥結(jié)構(gòu)對爆破效果影響的研究還存在不足1。

裝藥結(jié)構(gòu)最常采用的裝藥結(jié)構(gòu)形式有：

①耦合裝藥——炸藥直徑與炮孔直徑相同，藥炸與炮孔壁之間不留間隙。

②不耦合裝藥——炸藥直徑小于炮孔直徑，藥炸與炮孔壁之間留有間隙。

③連續(xù)裝藥——炸藥在炮孔內(nèi)連續(xù)裝填，不留間隔。

④間隔裝藥——炸藥在炮孔內(nèi)分段裝填，裝藥之間由炮泥、木墊或空氣柱隔開。

不同裝藥結(jié)構(gòu)爆破過程壓力分析空氣不耦合裝藥時的炮孔孔壁壓力峰值為690MPa，耦合裝藥時，壓力峰值為2500MPa，從爆破的整個過程來看，在初始階段，耦合裝藥較不耦合裝藥的壓力峰值大，但隨著距炸藥中心距離的増大，爆破的繼續(xù)發(fā)展，耦合裝藥與不耦合裝藥的壓力峰值的差距逐漸減小，最后耦合裝藥的壓力峰值較小2。

不同裝藥結(jié)構(gòu)爆破過程X軸向壓力分析空氣不耦合裝藥時X方向的拉應(yīng)力峰值為720MPa， 耦合裝藥時X 方向的拉應(yīng)力峰值為2510MPa，從爆破的整個過程來看，在初始階段，耦合裝藥較不耦合裝藥的應(yīng)力峰值大的多，隨著爆破的繼續(xù)發(fā)展，耦合裝藥與不耦合裝藥的應(yīng)力峰值的差距逐漸減小，最后耦合裝藥的壓力峰值較小，可見，耦合裝藥較不耦合裝藥X方向應(yīng)力的衰減速度快，作用時間短，可以認(rèn)為耦合裝藥時爆炸禁區(qū)的巖石吸收大部分了炸藥能量，導(dǎo)致巖石破碎程度高，應(yīng)力波能量較小，衰減較快。

不同裝藥結(jié)構(gòu)對爆破效果影響在炮孔近區(qū)耦合裝藥較不耦合裝藥的壓力峰值大，但隨著距炸藥中心距離的増大，爆破的繼續(xù)發(fā)展，耦合裝藥與不耦合裝藥的壓力峰值的差距逐漸減小，最后耦合裝藥的壓力峰值較小，耦合裝藥較不耦合裝藥應(yīng)力衰減速度快，作用時間短。

所以，對控制爆破來說，不耦合裝藥結(jié)構(gòu)由于應(yīng)力作用時間長，能量分布均勻是非常合適的，但對于李保全：耦合裝藥對巷道掘進(jìn)爆破效果影響的數(shù)值研究煤礦巷道掘進(jìn)，在形成新的自由面的同時，盡量避免對圍巖結(jié)構(gòu)造成擾動，耦合裝藥結(jié)構(gòu)使得炮孔近區(qū)的破碎程度大，大量吸收炸藥爆炸能量，加快沖擊波衰減，減小了對巷道圍巖的擾動，且振速較低，更適合于煤礦巷道掘進(jìn)3。

總結(jié)（1）耦合裝藥時的孔壁壓力峰值與X軸向拉應(yīng)力峰值，在爆破初始階段較不耦合裝藥時大，隨著距炸藥中心距離的増大，爆破的繼續(xù)發(fā)展，耦合裝藥與不耦合裝藥時的孔壁壓力峰值與X軸向拉應(yīng)力峰值差距逐漸減小，最后耦合裝藥時較小，耦合裝藥較不耦合裝藥應(yīng)力衰減速度快，作用時間短，振速較小。

（2）耦合裝藥結(jié)構(gòu)使得炮孔近區(qū)的破碎程度大，大量吸收炸藥爆炸能量，加快沖擊波衰減，減小了對巷道圍巖的擾動，且振速較低，更適合于煤礦巷道掘進(jìn)2。