水介质换能爆破技术
水利工程施工爆孔资料

水利工程施工爆孔资料一、爆破原理爆破是利用高能量物质爆炸释放大量气体和冲击波作用于岩石或土壤,使其瞬间破碎的一种工程技术。
爆破的原理主要包括以下几点:1. 爆破能量爆破能量是指在爆破作业中释放的能量大小,通常用TNT当量表示。
根据爆炸物的类型和量来确定爆破能量,确保能够达到破碎目标。
2. 爆炸波传播爆炸波是由爆炸物爆炸产生的高速气体流动形成的冲击波,具有很强的破碎作用。
在爆破作业中,要合理设计爆破方案,控制爆炸波的传播方向和范围,避免对周围环境造成危害。
3. 爆破碎石爆破作业通过释放大量能量,使岩石或土壤瞬间破碎成小颗粒,便于后续清理和处理。
根据工程需要,可以调整爆破参数,控制碎石的粒度和分布。
二、爆破方案设计在水利工程施工中,爆破方案设计是至关重要的一环,直接影响到爆破效果和安全性。
爆破方案设计主要包括以下几个步骤:1. 确定爆破目标首先要明确爆破目标,包括岩石或土壤的种类、硬度、裂缝情况等。
根据实际情况确定爆破区域和爆破参数,制定合理的方案。
2. 爆破参数计算根据爆破目标和工程要求,计算爆破参数,包括爆炸物种类、爆破孔径和深度、装药量、起爆方式等。
要确保每一项参数都符合安全标准,避免意外事件发生。
3. 爆破孔设计根据爆破参数,设计爆破孔的位置、排列方式和布点密度。
要保证爆破孔的布置合理,达到最佳的爆破效果,避免形成过量岩屑和碎石。
4. 安全考虑在爆破方案设计过程中,要充分考虑安全因素,做好爆破区域的封闭和警示工作,确保周围人员和设施的安全。
同时要对爆破作业进行严格监控,保证施工过程中不发生危险事件。
三、安全措施在水利工程施工中,爆破作业是一个高风险的环节,必须严格遵守安全操作规程,采取有效的安全措施。
以下是一些常见的安全措施:1. 确保爆炸物品质选用正规渠道采购的爆炸物,严禁使用劣质产品或过期物品。
避免装药失效或爆炸事故发生。
2. 制定详细方案在爆破作业前,必须制定详细的爆破方案,并经过专业人员审查批准。
水电水利工程石方爆破方案

水电水利工程石方爆破方案一、项目概况水电水利工程是指对水资源进行开发利用,保护水资源,防治水灾,调节水文,工程采用大型机械设备和科学技术,对石方进行爆破作业,以便于后续施工和建设工程的进行。
本项目拟对具体石方进行爆破作业,以完成工程建设任务。
二、作业地点及环境条件本次爆破作业地点位于XX省XX市XX县,是水电水利工程建设的重要部分。
地理环境复杂,地形较为陡峭,植被茂密,环境情况较为恶劣。
需要对石方进行爆破,以便于后续施工和建设工程。
三、工程方案1. 爆破设计(1)根据石方的具体情况和实际需要,结合地质勘察结果,制定爆破设计方案。
确定爆破的具体位置、方向、药量、孔深、孔径等参数。
(2)在爆破设计中应充分考虑特殊地质条件和环境要求,确保爆破作业的安全性和有效性。
(3)根据地质勘察结果,制定相应的爆破参数,包括药量、孔深、孔径等,以确保爆破能够达到预期效果。
2. 爆破准备(1)根据爆破设计方案准备爆破所需的各种设备和材料,确保爆破作业的顺利进行。
(2)对爆破现场进行清理、平整,确保爆破安全和效果。
(3)对爆破现场进行周围环境的管控和安全防护,确保爆破作业过程中不造成次生灾害。
3. 爆破作业(1)按照规定的爆破设计方案,进行孔道布置和装药作业。
(2)对每个爆破孔进行仔细检查和确认,确保装药的准确度和安全性。
(3)进行爆破作业前的警告和排查,确保周围环境的安全。
4. 爆破后处理(1)对爆破后的石方进行清理和整理,为后续的施工和建设工程做好准备。
(2)进行爆破现场的环境恢复和保护工作,确保爆破作业不造成环境污染和生态破坏。
(3)对爆破作业的效果进行评估和总结,为今后类似工程的爆破作业提供经验和借鉴。
四、安全保障1. 严格执行爆破作业的安全操作规程,确保作业人员的安全和施工环境的安全。
2. 对爆破现场进行严格的安全管控和周围环境的安全防护,确保爆破作业不造成次生灾害。
3. 对现场作业人员进行安全培训和技术指导,提高他们的安全意识和技术水平,减少事故发生的可能性。
爆破技术培训PPT水下爆破

10.3.3 施工方法
(1)药包加工 宜采用防水炸药,按设计单药包重量加 工,使用塑料薄膜(口袋),将药包捆扎 成长方体体。 长、宽、高之比宜为 3:1.5:1 为防止药包漂浮,必须按 1:1 或1:2 配重,配重材料可采用块石或砂包。 投放之前插入 2 发并联起爆雷管。
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(2)药包投放
船投法(定位船、投药船): 适应大 面积炸礁。
缺点:水上作业船舶设备较多, 施工工艺相对比较复杂。
应用范围:水电、航道、港口、 码头、水上拆除爆破等广泛使用。
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10.2.2 水下钻孔爆破设计
10.2.2.1 布孔原则 钻径: D=100-150mm
孔距、排距:
D100 a=2.0-2.5m b=1.5-2.5m D150 a=3.0-3.5m b=2.5-3.5m
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水上作业安全
1、作业人员必须穿救生衣、戴安全帽。 2、爆破水域的危险边界,设立禁航信号、 警告标志;并布置警戒船舶及警戒人员。 3、危险区内被保护对像的安全防护措施。 4、使用电爆器材要防止船舶杂散电流。 5、雷暴、大雾、大风(6级)浪高超过 0.8m、水位陡涨陡落时禁止水上爆破作业。
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练习题
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10.5 水下岩塞爆破
10.5.1 岩塞爆破设计要点 ⑴ 岩塞位置确定 通过钻孔、潜水等勘察手段确定岩塞 的岩性、构造、水下地形及岩塞厚度。 ⑵ 爆破方案选择 岩塞爆破必须一次成功,通常采用钻 孔爆破、硐室爆破或两种结合的爆破方法。
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药包布置与计算
⑴ 钻孔爆破:参照水下钻孔爆破设计。 ⑵ 硐室爆破:参照陆上硐室爆破设计 计算,考虑水体的压力与阻力,一般较陆 地增加 10% ~ 30%。
潜水员敷设法 :适应流速缓,复杂情 况的水下炸礁。
水介质换能爆破成功的案例

水介质换能爆破成功的案例水介质换能爆破是一项先进的爆破技术,它通过在岩石的裂隙中注入水和能量,在瞬间形成巨大压力,从而实现岩石的破碎。
这种技术在工程领域中被广泛应用,例如隧道施工、矿山爆破等。
本文将介绍一些水介质换能爆破成功的案例,并对其背后的原理和影响因素进行深度探讨。
案例一:某隧道工程在某隧道工程中,由于岩石地层坚硬,采用传统的爆破方法效果不佳。
隧道施工方决定尝试水介质换能爆破技术,以提高施工效率和安全性。
在施工现场,先是对岩石进行了详细的勘探和分析,确定了合适的换能器和注水管路。
随后,在岩石的关键裂隙中注入水,再利用换能器提供的高能脉冲波瞬间产生巨大压力,成功地将岩石破碎。
通过水介质换能爆破技术,该隧道工程的施工效率大幅提高,且安全性也得到了保证。
案例二:某矿山爆破在某矿山爆破作业中,原本使用的炸药量很大,且对周围环境和人员存在较大危险。
为了改善爆破效果和环境安全,矿山方决定尝试水介质换能爆破技术。
在爆破前,对矿石进行了细致的分析,确定了爆破点和注水路径。
在岩石的关键裂隙中注入水,并使用适当的换能器产生高能量脉冲波。
换能器的能量释放瞬间形成爆破效果,成功地将矿石粉碎。
通过水介质换能爆破技术,该矿山的爆破效果得到了显著改善,炸药用量大幅降低,同时环境和人员的安全性也提高了。
在以上案例中,水介质换能爆破技术的成功应用离不开以下几个关键因素:1. 岩石环境的分析与选择:在进行水介质换能爆破前,需要对岩石的物理、化学性质进行充分了解,确定合适的注水路径和换能器选择。
2. 换能器的设计和性能:选择合适的换能器对于水介质换能爆破的成功至关重要。
换能器需要能够提供足够的能量脉冲波,并具备可靠的性能以保证爆破效果。
3. 水介质的注入方式和能量传递:水的注入方式和能量传递过程会影响爆破效果。
要根据岩石的特性选择合适的注水路径和注水方式,确保能量能够准确地传递到岩石裂隙中。
水介质换能爆破技术的成功应用,不仅提高了工程施工效率和安全性,也减少了采矿行业对环境的影响。
爆破工程施工

• 指以硝酸铵为主要成分的一大类炸药的总称。 • 1)铵梯炸药 • 主要由硝酸铵、梯恩梯和木粉配成。(有毒,我国2008
后逐步禁用)
• a.分类(按其应用条件不同分): • (a)露天铵梯:多用于露天爆破对氧平衡值要求低 • (b)岩石铵梯:用于无瓦斯、矿尘爆炸的地下工程,严
格限制有毒气体生成,接近零氧平衡
• 3.氧平衡:炸药分解时的氧化情况
• (1)零氧平衡:指炸药爆炸后,炸药中的氧恰 好能够使炸药中的碳、氢完全氧化生成二氧化碳 和水,无剩余氧。
• (2)正氧平衡:如有多余的氧,就会再把炸药 中的氮氧化成一氧化氮或二氧化氮,称正氧平衡。
• (3)负氧平衡:如炸药中的氧含量不足,则炸 药中的碳一部分只能氧化成一氧化碳,称为负氧 平衡。
①随着临空面的增多,单位耗药量随之减少,多 个自由面时:二个取0.83q;三个取0.67q
②上述q值均以标准炸药为基准,如采用其他炸 药,用药量应乘以炸药爆力换算系数e。
(2#岩石铵梯炸药为标准炸药)
e=B0/B B0:标准炸药的爆力 B:采用炸药的爆力
以上未能反映对爆破质量、岩石破碎程度、爆破均 匀程度提出要求。但实际工程爆破中要复杂的多,因 此,要结合现场条件,吸取成功经验,选择符合实际 情况的计算方法。
(理想情况下的爆破,主要是建立物理、力学模型 )
爆破时,最靠近炸药处的土石受 到的压力最大,其破坏程亦愈大。
固结性岩石:便被粉碎; 可塑性土层:被压缩成腔室。 爆破作用划分如下:
1-压缩圈(破碎圈); ; 2-抛掷圈 3-松动圈; 4-震动圈。
2.爆破漏斗
A.概念:当药包埋设较浅,爆破后将形成以药包中心为顶点 的倒圆锥形爆破坑。 它的大小不仅与装药量的多少有关,而且与岩石的破碎 难易程度有关。岩石的破碎难易程度普遍采用岩石的坚硬 系数f值有关 爆破漏斗三要素是指最小抵抗线W、爆破漏斗半径r 和爆 破漏斗作用半径R。
水介质换能爆破成功的案例

水介质换能爆破成功的案例在我国南方的一个古村庄,有一座历史悠久的石山,当地人称之为“神仙山”。
这座石山是当地的自然地标,也是游客们喜爱的旅游景点。
然而,由于石山内部存在大量难以开采的石块,导致其无法充分利用其旅游资源。
为了解决这个问题,当地政府决定采用水介质换能爆破技术对石山进行开采,以期能够推动当地的旅游经济发展。
为了确保水介质换能爆破技术的成功运用,当地政府积极与专业的爆破公司合作。
经过详细的测量和分析,爆破专家确定了最佳的爆破方案,并且进行了精确的爆破参数计算。
在施工前,专业人员对周边环境和附近居民进行了全面的安全宣传工作,确保了施工过程的安全。
在施工开始之前,首先在石山内部挖掘了一条水平的隧道,并在隧道内部铺设了高压水管。
随后,大量的水被注入水管,并通过泵力将水推送到石山内部。
爆破专家使用水与岩石之间的压力差来实现换能爆破,这种方法非常环保,没有危害周边环境和居民的安全。
在施工过程中,专业人员根据爆破参数向水管内注入了一定量的爆破药剂。
随着药剂的注入,高压水力逐渐将药剂压入岩石中,形成了内部的爆破压力。
当内部压力达到最大值时,爆破药剂产生的爆炸能量会迅速释放,并将岩石炸碎。
在爆破过程中,周围居民会听到嘈杂的声音和震感,但由于远离施工区域,居民的生活和财产安全没有受到影响。
经过连续几次的爆破作业,石山内部的石块逐渐被成功炸碎。
专业人员定期进行现场检查和评估,确保爆破过程的效果。
经过几个月的持续努力,整座石山内部的石块都被炸碎,大部分岩石被顺利挖掘出来,为当地的旅游经济发展奠定了坚实的基础。
水介质换能爆破技术的成功应用不仅解决了石山开采难题,同时也有效促进了当地的旅游经济发展。
如今,步入“神仙山”的游客络绎不绝,欣赏着石山壮丽的景色。
这个成功的爆破案例不仅在当地受到了极高的赞誉,也成为其他地方对于解决类似问题的借鉴和思考的案例。
水介质换能爆破技术综述

粒度 与 普通 爆 破相 比较 为均 匀 、大块 率 降低 、基本 无爆
破 . 个 别 可 控制 住 2 0 m 范 阳芹仃 , 爆 堆集 I { 1 方便挖 装 卡 ¨ 运 输 作 业 .故 成 本 F降 2 ( ) ~2 5 。 闪 此 施
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水 介 质 换 能 爆 破 技 术综 述
秦 健 飞 秦 如 霞/ 中 国水 利 水 电 第 八工 程 局 有 限 司
【 摘 要 】 水 利 水 电 等 工 程 的 岩 石 开 挖 最 常 用 的 就 是 钻 爆 法 , 然 而 自从 炸 药 用 于 工 程 爆 破 以 来 .炸 药 爆 炸 的 能 量 有 效 利 用 率 一 直 维 持 在 一 个 较 低 的 水 平 。 如 何 提 高 炸 药 能 量 的 有 效 利 用 率 、 降 低 爆 破 危 害 、 降 低 爆 破 作
业施 工成 本 ,成 为 工程爆破 科技 工 作者孜 孜追 求的 目标 。本 文从 爆破 热 力学和 物 质化 学 的理 念 出发 ,推 出水 介 质换能 爆破新 技 术 ,能 大幅度 地提 高 炸药爆 炸能 量的有 效利 用率 、降低 爆破 危 害 、降低 爆破 作 业施 工成本 、 提 高爆破 施工 质量 和安全 度 ,对提 高我 国爆破技 术 水平具 有现 实意义 。
工程爆破理论与技术系列培训之水下爆破

围堰结构爆破拆除技术
三.几类典型围堰结构爆破拆除的基本方法
1、混凝土防渗心墙土石围堰结构爆破拆除法。 混凝土心墙是一道现场连续建筑的高大刚性墙体,必须爆破 破碎后才能清运。为此,采用沿墙体中轴线布置一排垂直 超深孔钻爆法设计最为适宜。而炮孔参数则应按挤压破碎 相似条件选定。炮孔装药结构宜采用间隔耦合(准耦合) 药卷,起爆药包放置须根据炮孔装药长度布设,各自选用 上、下正反向起爆药包微差延时爆破。
爆炸参数与悬挂关系
H ⊿h h R H
R
h ⊿h Q
水下爆破
水下爆破工程技术
爆破次数与相对沉陷关系
相 对 沉 陷 砂砾层
碎石层
爆炸夯实次数
水下爆破
水下爆破工程技术
深埋药包爆破压密法 1、药包与埋深的关系 Q=K1h3=0.055h3 2 、有效埋深度: he=K2Q1/3=4.0Q1/3 3、单个药包最大影响半径R: RMax=K3Q1/3 4、单个药包有效压密半径Re=K4Q1/3 5、药包间距:a=b=Re
水下爆破
水下爆破工程技术
4、钻孔爆破施工技术
钻孔平台:自升式水上升降平台;
凿岩型式:双管式回转冲击凿岩机; 装药机具:密封圆桶装药器具、气压装药器、水压装药器。 火工材料:耐水耐压火工品材料; 起爆器材:遥控起爆。
水下爆破
水下爆破工程技术
5、目前平台技术 (1)、固定支架平台:水浅、水速慢,作业船 无法作业的水中;平台在爆破区上。 (2)、浮式作业平台:依靠锚缆固定移动型平台。 作业机具固定于其上。 (3)、永久型专业钻孔爆破船。
水下爆破
水下爆破工程技术
(四)水下岩塞爆破 1、岩塞爆破的技术难点 ① 岩塞口的位置、形式、参数; ② 对环境结构物的保护; ③ 岩塞爆破施工的生产安全保证。 2、勘察设计与测量 ① 勘察现场与岩性 ② 位置选择原则: 符合洞口设计要求;有利设计,一次爆通; 岩塞厚度保证强度与稳定要求;
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水介质换能爆破技术秦健飞秦如霞中国水电八局湖南长沙410004摘要:自从炸药用于工程爆破以来,炸药爆炸的能量有效利用率一直维持在一个较低的水平。
如何提高炸药能量的有效利用率、降低爆破危害、降低爆破作业施工成本成为工程爆破科技工作者孜孜追求的目标。
本文从爆破热力学和物质化学的理念出发,提出水介质换能爆破新技术,能够较大幅度地提高炸药能量的有效利用率、降低爆破危害、降低爆破作业施工成本。
关键词:爆炸热力学系统;水介质换能爆破技术;最优值M;爆破水柱装置Blasting technology of water mediumenergy transfeQin jian-fei Qin ru-xiaSinohydro Bureau Eight Changsha,Hunan 410004 China Abstract:Since the explosive was used in engineering, the effective utilization rate of the energy of explosive explosion has been maintained at a low level. How to improve the effective utilization of explosive energy rate, reduce the harm of blasting and reduce blasting cost of construction operations become scientific and technical workers in engineering blasting diligently pursue the goal.The blasting from thermodynamics and chemical concept of water transfer medium to a new blasting technique was put forward, and can greatly improve the effective utilization of explosive energy rate, reduce the harm of blasting and reduce the construction cost of blasting operation.Key words: Explosion thermodynamics system; Blasting technology of water medium energy transfe; optimum value M; blasting water column device 1技术背景1.1炸药爆破技术自从炸药发明以来人们都在为提高炸药能量的有效利用、减小炸药爆炸的危害作用进行不懈努力,但是效果至今仍然不十分理想,炸药爆炸能量利用率仍然停留在20%~30%一个不高的水平。
2007年铁道建筑设计院何广沂教授等对“节能环保工程爆破”进行了总结〔1〕,并且出版了专著和申报了专利——《工程水压爆破炮眼及其爆破法》〔2〕(ZL200710051361.9)该技术方案记载有其爆破技术原理为“由于炮眼的水袋中有水,在水中传播的冲击波对水不可压缩,爆炸能量无损失地经过水传递到炮眼围岩中,这种无能量损失的应力波十分有利于岩石破碎,此外水产生‘水楔’效应,更利于岩石破碎”。
但是该技术方案仍存在下述不足:(1)该技术方案认为其破岩机理是靠水的不可压缩性挤压岩石,即利用在水中传播的冲击波对水不可压缩的特性,故要求水袋与炮孔紧密接触,其水袋厚度≮0.8mm等等,但事实上水在炮孔中炸药爆炸后会气化或发生化学反应生成新物质,并非不可压缩的液态水,与假设边界条件矛盾。
(2)该技术方案已申请近十年,但是其应用仍然局限于在“中铁集团”内部的隧道开挖中推广阶段,在互联网没有见到普遍采用和用于其他爆破行业的报道,究其原因主要是在施工中该技术方案要求水袋与炮孔紧密接触,因此在露天深孔爆破将水袋放入炮孔过程中,尽管水袋壁很厚,但是由于下落的冲击力容易发生破裂,导致水袋破损或水袋破损也无从发现。
(3)施工工艺麻烦,在洞挖时对“炮眼”的堵塞要求繁琐苛刻,如对于炮孔堵塞炮泥材料要求为,土:砂:水=7.5:1:1.5并且需要用专用设备炮泥机加工制作成直径34~35mm,长度20~25cm不软不硬的炮泥卷进行堵塞炮孔,施工单位难以实施或难以严格按要求执行。
(4)对“炮眼”中的水的质量没有在理论上确定一个有依据的数值,让人无法认定一个确定值。
换句话说,没有从理论上对水参与炸药爆炸的内在破岩机理作出切合客观实际的分析评判。
因此,虽然有一定的效果实际实施存在较大的难度和疑点,致使在内部推广也受阻,故该项技术至今仍然难以在全国爆破行业普遍推广应用。
尽管如此,何广沂教授等仍然不失为致力于提高炸药爆炸能量利用率的先行者。
1.2 二氧化碳爆破技术近几年国内引进国外80年代的二氧化碳爆破法,其爆破机理为:二氧化碳气体在一定的高压下可转变为液态,通过高压泵将液态的二氧化碳压缩至圆柱体容器(爆破筒)内,装入安全膜、破裂片、导热棒和密封圈,拧紧合金帽即完成了爆破前的准备工作。
将爆破筒和起爆器及电源线携至爆破现场,把爆破筒插入钻孔中固定好,连接起爆器电源。
当微电流通过高导热棒时,产生高温击穿安全膜,瞬间将液态二氧化碳气化,急剧膨胀产生高压冲击波致泄压阀自动打开,被爆介质受二氧化碳气体膨胀作用完成爆破作业,并且爆破振动危害小。
其破岩机理为CO2由液体变为气体的瞬时以冲击波/应力波和高压气体膨胀做功破碎岩石。
虽然二氧化碳爆危害小,但爆破效果不是十分理想,一般破碎粒度在1.0m3左右甚至更大,见图1.1,且目前只能实施单排爆破,换句话说其爆破规模在一次300~500m3左右。
因此在不允许使用炸药或限制爆破飞石的复杂条件下的工程爆破有其优势,应用范围有较大的限制。
且其配套设备成本高,一般在60~80万元人民币,增加了爆破作业的附加成本。
尽管二氧化碳获取方便(工业生产采用高温煅烧石灰石即可得到)但二氧化碳爆排放会对空气造成污染、会对大气产生温室效应,与环保低碳背道而驰,因此大规模用于一般工程爆破目前有一定的难度。
图1.1 二氧化碳爆破法效果照片Figure 1.1 carbon dioxide blasting effect pictures1.3水介质换能爆破技术的研发在前人研究的基础上,分析研究以往各类爆破技术的不足,经过长期的试验、研究,催产了“水介质换能爆破技术”,该技术既具备“二氧化碳爆”的优点,又提高了炸药爆炸的能量利用率,由于“水介质换能爆破技术”施工工艺与普通炸药爆破无异,且成本比普通炸药爆破和“二氧化碳爆”都低廉,因此更能适用于各种工程爆破。
2 水介质换能爆破技术的效果“水介质换能爆破技术”从炸药爆炸的热力学、化学机理出发,提出简单便捷的技术解决方法,能够较大幅度提高炸药能量的有效利用率、减小炸药爆炸的危害作用,并且实施方法简单易行,与现行的各种炸药爆破作业施工工艺没有多大差异,但效果更好,在相同爆破介质的条件下减少炸药单耗20%~30%,爆破振动减小20%~30%,爆破烟尘降低40%~90%,爆破介质破碎粒度与普通爆破相比较为均匀、大块率降低、基本无爆破飞石,个别飞石可控制在20.0m以内且爆堆集中方便挖装和运输作业,故成本下降20~25%。
因此施工单位容易接受,便于在全国水利水电、矿山、公路、铁路各种爆破行业普遍推广应用。
“水介质换能爆破技术”既可以用于各种孔径的钻孔爆破(浅孔、深孔、洞挖、明挖)也可以用于药室爆破、既可以用于水上爆破也可以用于水下爆破,还可以在各种各样的拆除爆破中应用以降低爆破振动危害和减少爆破飞石和爆破烟尘,应用范围极为广泛。
3 水介质换能爆破机理3.1有水炮孔的爆破现象在观察分析在地下水位比较高的有水炮孔爆破时“其爆破声响(爆破噪音)、爆破扬尘、爆破振动、爆破飞石都比较小”的现象后发现,在“爆炸热力学系统”中,由于水介质的存在可以缓解炸药的爆炸危害。
3.2 爆炸热力学系统为了从热力学、化学的角度来研究“水介质换能爆破技术”的机理,我们引入“爆炸热力学系统”这个新概念。
所谓“爆炸热力学系统”是指爆破作业中需要使用炸药对岩石、混凝土等介质进行破碎时在介质中人为造成一定的装药腔后埋设炸药及起爆系统并堵塞封闭的整个爆破体系称之为“爆炸热力学系统”。
在没有水介质参与的情况下,当引爆“爆炸热力学系统”后,炸药爆炸瞬时生成的高温高压爆生物质将对爆破介质产生挤压破碎并且伴生爆破地震波、空气冲击波、光、声、爆破飞石等危害效应。
在有水介质参与的情况下,当引爆“爆炸热力学系统”后,水介质将参与炸药爆炸的化学反应共同生成新的物质并主要以急剧膨胀的方式挤压、破碎爆破介质,同时爆破危害作用也得到最大程度的缓解、削弱。
3.3水介质换能爆破机理炸药爆炸是一种瞬时发生的化学反应,这一化学反应生成新的物质并在极短时间内释放大量的能。
由于炸药爆炸是瞬时发生,“爆炸热力学系统”来不及和爆破介质发生热交换,因此可以把“爆炸热力学系统”当作绝热系统看待。
这样从热力学角度分析可知,如果在“爆炸热力学系统”中加入“一定量”的水,按照热力学定律和物质不灭定律(质量守恒定律),炸药爆炸所释放的能将转换为水的内能,水在常压状态下当温度达到2000℃时开始分解为氢和氧,积蓄了炸药爆炸能的水和炸药共生的爆生气态物质在炸药爆炸的3000℃的高温10×104MPa的高压条件下将进一步发生化学反应生成新的物质。
计算表明,这些高温高压爆生气态物质其体积在标准状况下比原来增加了1200多倍,由于这些气态物质受到高度压缩,因此积蓄了巨大的势能,它将遵循瞬时爆轰论的“爆轰产物的飞散遵循等距离面组规律”,主要以急剧膨胀做功的方式挤压爆破介质使爆破介质破碎,完成爆破作业〔3〕,见图3.1。
图3.1 水介质参与炸药爆炸主要以急剧膨胀做功示意图Figure 3.1 water medium in explosive mainly swelling power diagram另一方面从物质化学结构观点看,化学键的断裂和形成是物质在化学变化中系统发生能量变化的主要原因。
一个化学反应过程,本质上就是旧化学键断裂和新化学键形成的过程〔4〕。
在“爆炸热力学系统”中由于水介质的加入,使水和炸药共同参与化学反应,即水的化学键发生一个断裂后再形成的过程,见图3.2。
这一能量变化(能量转换)的化学反应过程也就相对延缓了“爆炸热力学系统”瞬时爆轰的时程。