定向卸压隔振爆破技术的特点及应用

1. 定向卸压隔振爆破隔振材料的隔振效果

定向卸压隔振爆破隔振面材料的隔振效果见表0-1。

表0-1　隔振护壁面材料的隔振效果试验

2. 定向卸压隔振爆破隔振材料力学效应的研究与试验

（1）当隔振护壁材料的特征阻抗大于炸药的特征阻抗（ ρmDm﹥ρ0D0）且爆轰波直接作用于材料壁时，除产生透射波外，尚有爆炸中心反射的压缩波。根据王树仁和魏有志[1]的研究，采用硬质塑性材料时反射波能量为总能量的10.0%～13.0%。

（2）由于炮孔轮廓线一侧药包外壳的隔振护壁材料的凹面朝向自由面，炸药爆炸时产生沟槽效应和反射效应，使爆炸应力波在临空面方向产生应力集中，增强临空方面的爆炸能量，有利于自由面一侧的岩石破碎，如图0-6。

图0-6　定向卸压隔振爆破有机玻璃高速摄影（西南科技大学环资学院中心实验室，2010 年12 月20 日）（UitimaAPX-RS 型数字式高速彩色相机，无频闪光源）

（3）隔振护壁凹形材料边部效应。爆炸波有效地将轮廓线内的爆破区岩体与保留岩体分割开，在爆炸初期炮孔两侧成130° 的角度裂纹之后，临空面（自由面）正面开始产生裂纹，这时两侧裂纹长度大于临空面方向的裂纹长度，往后两侧裂纹成180° 左右发展，这时临空面的裂纹长度赶上或超过两侧裂纹的长度，如图0-7。(www.xing528.com)

图0-7　护壁爆破模型试验爆破后裂纹扩展情况图（委托中国矿业大学现代爆破技术研究所，2007 年3 月）

A—炮孔护壁面一侧；B—炮孔临空（自由面）一侧；（1）、（2）、（3）—裂纹扩展的顺序

（4）隔振材料装药结构的端部效应。采用LS-DYNA 软件对定向卸压隔振爆破装药结构炮孔隔振一侧进行三维模拟的结果为：隔振装药上端压力为673 MPa，炸药下端压力为445 MPa，未装隔振材料的临空面（自由面）一侧的压力为452 MPa，装药结构炸药上端是没有隔振材料（自由面）的1.49 倍，隔振面一侧为243 MPa。装药结构的下端与未护壁面相近似（是临空面压力的0.985 倍）。这无疑是卸压隔振爆破隔振材料产生了端部效应的结果。

（5）炮孔底部空气间隔装药的延时效应。

底部空气间隔装药可降低炸药爆炸脉冲初始压力，延长爆炸作用时间，同时可以通过改变轴向不耦合值来调整脉冲初始压力和爆炸作用时间，从而增减降压效应，达到更好的破碎效果。

张凤元[11]研究表明，底部空气间隔装药降低了爆炸脉冲初始压力，使爆炸产物在介质内部作用的时间延长2～5 倍。

（6）炮孔无隔振护壁材料临空面（自由面）一侧爆破效果试验见表0-2 所示。

表0-2　隔振护壁面材料的隔振效果试验