提高聚能效果技术研究
聚能效应在岩石定向断裂控制爆破中的研究
１ 聚 能 效应
聚能 效应 又 叫空心 效应或 诺 尔曼效 应 ，它是 利
［ 稿 日期 】 ２０ 收 ０５—０ ３—２ ；修 回 日期 ８ ２０ ０５—０ ６—０ ６
２ 岩石 裂缝起 裂机 理
成 的切 缝 有 明 显 的定 向作 用 ，使爆 生 气 体 的 能 量 沿 预定 方 向 集 中 ，裂 纹 的定 向 断裂 控 制 效 果 良好 ，表 明 该 法 是
一
种 比 较理 想 的 断 裂 控 制 爆 破 技 术 ；研 究 成 果 对 相 关 理 论 研 究 和 现 场 应 用 均有 一 定 的 指 导 意 义 ，该 法 将 会 成 为
准 静态 载荷作用下 ，起裂 、扩展 、形成炮 孔 间 的贯 通 裂纹 。这种 高速 、高能量 密 度的金 属射流 与 目标
靶 作用 时 ，穿透效果大 大超过 无罩聚 能装药 。 聚能 药 卷岩 石定 向断裂爆破采 用 特殊 的装 药 结构 如 图 ２
所示 。
国学 者 对该技 术应 用在 石油 开发 、井 巷掘 进 以及金
．
聚能 效 应 在 岩 石定 向断裂 控 制爆 破 中 的研究
罗 勇 ，沈 兆武
（ 中国科 学技 术大 学力 学与机械 工 程 系，合肥 ２ ０２ ） ３０ ６
［ 摘要 ］ 针对目前石材开采面临的问题，对采用聚能药包岩石定向断裂控制爆破技术时的裂缝 （ 纹）起裂和
扩 展 的机 理 进 行 了探 讨 ， 同时 对 该 法 的爆 破 参数 进 行 了 设 计 ；实 验 室 和 现 场 试 验 验 证 结 果 表 明 ，由 聚 能 射 流 形
聚能超能灶工作原理
聚能超能灶工作原理聚能超能灶是一种新型的高效能厨具设备，以其高效、环保、节能等特点，受到了越来越多人的关注和喜爱。
其工作原理主要是利用电子加热技术和以及高效聚能反射技术，将电能转化为热能实现烹饪加热效果。
下面我们将详细介绍聚能超能灶的工作原理。
一、电子加热技术聚能超能灶采用电子加热技术，即利用电能直接转化为热能的原理进行加热。
整个加热过程不用像传统炉灶那样需要燃烧气体或燃料进行加热，消除了火源和燃气对环境的危害，同时也减少了能源的浪费，非常环保和节能。
电子加热技术利用了电阻加热的原理，即利用电流通过特制的电阻体时，会因为电阻产生热量，这种热量会被传导到聚能超能灶的加热区域中，从而完成热能的转化。
相对于传统的燃气加热技术，电子加热技术更加高效，同时也更加精准。
二、高效聚能反射技术在电子加热技术的基础上，聚能超能灶还采用了高效聚能反射技术，这是聚能超能灶的关键技术之一。
通过聚能反射技术，能够将电子加热所产生的热能，快速有效地转移到锅底，从而实现快速加热和更好的烹饪效果。
聚能反射技术利用了特制的聚能反射板，在加热区域上方设置了聚能反射板，这样便可以将上方空间的热量反射到下方锅底，从而实现快速加热和高效传热的效果。
聚能反射技术的效率非常高，比传统的炉灶加热效率高出几倍，同时也可以减少热能的浪费和热量损失。
三、智能控制技术除了电子加热技术和高效聚能反射技术，聚能超能灶还采用了智能控制技术，通过智能升温、保温、关机等功能，实现了更加便捷和高效的烹饪体验。
具体来说，聚能超能灶采用了智能温控技术，可以根据不同的调理方法，自动控制火力大小和温度，并通过温度传感器实时监测锅底的温度，以保证食物的烹饪质量。
聚能超能灶还具有智能定时、预约等功能，让用户在做菜时更加省心、省力。
聚能超能灶的工作原理主要是基于电子加热技术和高效聚能反射技术，并通过智能控制技术实现更加便捷和高效的烹饪体验。
相对于传统的炉灶，聚能超能灶具有更高的加热效率、更低的能源消耗、更环保的特点，是一种非常值得推广的新型厨具设备。
聚能爆破在岩巷掘进中的应用
聚能爆破在岩巷掘进中的应用1. 引言1.1 背景介绍聚能爆破技术是一种高效、环保的爆破方法，通过对炸药能量、参数进行合理控制，实现岩石的高效破碎。
相比传统爆破技术，聚能爆破具有爆破效果好、震动小、粉碎度高、炸药利用率高等优势。
在岩巷掘进中应用聚能爆破技术能够有效提高掘进效率，降低工程成本，保障施工安全。
本文将从聚能爆破技术概述、应用特点、优势、操作流程和案例分析等方面对聚能爆破在岩巷掘进中的应用进行深入探讨，旨在探索聚能爆破技术在岩巷掘进中的实际效果和发展前景。
1.2 问题提出在岩巷掘进过程中，传统爆破技术存在着诸多问题，比如震动、振动、喷射等不利因素对周边岩体的影响较大，给地质环境和工程施工带来了一定的风险和困难。
如何有效克服这些问题，提高岩巷掘进的安全性、效率性和经济性，成为了当前岩巷工程领域急需解决的关键问题。
1.3 研究目的研究目的是为了探讨聚能爆破技术在岩巷掘进中的应用情况，对其在提高工程效率、降低成本、保障人员安全等方面的作用进行深入分析。
通过本研究，可以更好地了解聚能爆破技术在岩巷掘进中的特点和优势，为工程施工提供科学的技术支持。
借助案例分析，可以进一步验证聚能爆破技术在实际工程中的效果，为工程设计和施工提供参考依据。
通过对聚能爆破技术在岩巷掘进中的研究，可以为相关领域的技术创新和工程实践提供理论支持和实践指导，促进行业的发展和进步。
通过总结研究结果，可以为进一步推广和应用聚能爆破技术提供借鉴，为工程建设质量和效率的提升提供有益参考。
2. 正文2.1 聚能爆破技术概述聚能爆破技术是一种以聚能装置为核心的新型爆破技术，其主要原理是利用高能合金产生的高温高压气体来实现对爆破药剂的快速分解和释放能量，从而达到高效爆破的目的。
相比传统爆破技术，聚能爆破技术具有爆破效率高、振动小、粉尘少、环保等优点。
聚能爆破技术主要包括装置、药剂和雷管三个部分。
装置部分包括聚能装置和启爆机构，聚能装置负责将电能转化为高能合金的化学能，启爆机构则起到引爆药剂的作用。
装药位置对深孔聚能爆破数值模拟与应用研究
装药位置对深孔聚能爆破数值模拟与应用研究齐庆杰;赵尤信;周新华;沈志远;贾新雷【摘要】为研究不同装药位置对深部聚能爆破增透的效果,构建了不同装药位置的数值模型,运用理论分析、数值模拟和现场应用相结合的方法,分析了深孔聚能爆破不同装药位置周围的应力分布和裂隙发育状态,开展工程试验考察了周围抽采钻孔瓦斯浓度和瓦斯纯量的变化.研究结果表明:不同装药位置相比,中端装药时爆破有效影响范围较大、应力作用时间较长,里端装药时较小,外端装药时最小;聚能爆破中端装药,其爆轰波和应力波作用于煤体的时间较长且应力值更大,爆破产生的裂隙深度主要在轴向上加深,轴向裂隙和径向裂隙比其他装药方式均有增加;爆炸产生的爆生气体与空气波二次作用产生反射波,延长了作用时间,有助于裂隙扩展,加速了赋存瓦斯解吸和流动,爆破效果更好;深部聚能爆破中部装药能够有效地提高煤层的透气性和瓦斯抽采率.【期刊名称】《中国安全生产科学技术》【年(卷),期】2018(014)011【总页数】6页(P33-38)【关键词】深孔聚能爆破;不同装药位置;数值模拟;应力分析;裂隙发育;抽采效果【作者】齐庆杰;赵尤信;周新华;沈志远;贾新雷【作者单位】辽宁工程技术大学安全科学与工程学院,辽宁阜新123000;矿山热动力灾害与防治教育部重点实验室,辽宁阜新123000;辽宁工程技术大学安全科学与工程学院,辽宁阜新123000;矿山热动力灾害与防治教育部重点实验室,辽宁阜新123000;辽宁工程技术大学安全科学与工程学院,辽宁阜新123000;矿山热动力灾害与防治教育部重点实验室,辽宁阜新123000;辽宁工程技术大学安全科学与工程学院,辽宁阜新123000;矿山热动力灾害与防治教育部重点实验室,辽宁阜新123000;辽宁工程技术大学安全科学与工程学院,辽宁阜新123000;矿山热动力灾害与防治教育部重点实验室,辽宁阜新123000【正文语种】中文【中图分类】X9360 引言我国煤炭赋存的地质条件比较复杂，其开采难度较大，我国重点煤矿中，有三分之二以上的煤矿属于高瓦斯突出矿井，大部分煤层是低透气性煤层，其瓦斯抽放难度较大是我国煤矿安全开采的一大难题[1]。
聚能效应在岩土工程爆破中的应用研究
聚能效应在岩土工程爆破中的应用研究本文对聚能药包应用于岩石定向断裂爆破进行了研究。
随着科学技术的发展，越来越多地牵涉到聚能装药对岩土的侵彻问题。
为了获得平整的岩石开挖面和井巷轮廓线，提高石料开采的成材率，同时，为了降低巷道围岩受损伤的程度，以便提高其稳定性能，普通的光面爆破已经不能适应生产的需求，而在其基础上发展起来的岩石定向断裂爆破得到了广泛的应用，聚能药包岩石定向断裂爆破就是一种用药量少，效果好的方法。
线型聚能装药切割岩石爆破的过程是一个十分复杂的二维非定常流动力学过程，而且岩石的性质相当复杂，各种裂隙、节理发育，给理论计算和现场实验带来许多困难。
本文首先对聚能射流的侵彻机理进行了分析，总结了前人研究的聚能射流侵彻的工程计算，并给出了定常理想不可压缩、准定常理想不可压缩、考虑靶体强度的准定常不可压缩的聚能射流对靶体侵彻深度的表达式，以及聚能射流的径向侵彻计算公式和聚能射流形成的临界条件，即药型罩的压垮速度必须小于材料的体积声速，否则射流将是非凝聚的和扩散的。
同时，本文总结了爆破理论的形成及发展，对爆炸应力波在岩体中的传播特性进行了分析。
基于爆炸动力学、岩石断裂力学理论，从宏观上对聚能药包用于岩石定向断裂爆破时导向切裂缝的形成，切缝尖端裂纹的形成、起裂、扩展和贯通进行了研究，以及对装药结构、用药量和炮孔间距的设计进行了理论阐述，给出了主要爆破参数计算公式；同时从分子微观结构的作用势来对聚能效应做了一些探讨与分析。
将炮孔周围岩体看成具有圆形孔道的无限大弹性体，称粉碎区以外的裂隙扩展范围为塑性区，裂缝(隙)区以外为弹性区。
应用爆破冲击波理论，推导了炮孔周围的粉碎区、裂缝(隙)区内的应力大小及各区的范围，从理论上建立了炮孔装药量与致裂范围即炮孔间距之间的关系。
从理论上对炮孔堵塞物的作用机理及其在炮孔中运动规律的进行了探讨，推导出了炮孔。
高铁隧道可溶岩地层聚能光面爆破开挖技术
Science and Technology & Innovation｜科技与创新2024年第02期DOI：10.15913/ki.kjycx.2024.02.034高铁隧道可溶岩地层聚能光面爆破开挖技术杨学营（中铁三局集团广东建设工程有限公司，广东广州511493）摘要：某高铁隧道洞身穿越可溶岩、岩堆及断层破碎带，隧道施工面临缓倾软质岩隧底变形、拱部塌方、岩溶段突水突泥等风险源。
为确保隧道施工安全，减少和控制隧道超欠挖量，利用聚能爆破爆破能集中、方向相对准确等特点，提高了隧道周边轮廓成型效果，优化增大隧道周边眼间距，减少钻孔量和火工品消耗量，同时减少周边眼装药量，降低爆破对周边围岩的振动影响。
现场实际数据显示，采用聚能爆破在隧道超欠挖量、喷射混凝土用量分别是采用光面爆破方法相同指标的28.6%、45.3%，取得了良好的应用效果。
关键词：高铁隧道；聚能爆破；超欠挖；消耗量中图分类号：U455 文献标志码：A 文章编号：2095-6835（2024）02-0117-03目前在基础设施隧道及地下工程特殊工况下的爆破案例越来越多，爆破施工减振消声及光面爆破效果要求也越来越高。
国内外学者和技术人员关于爆破振动减少爆破噪声等有害效应的研究成果不断见诸报道。
陈庆等（2005）[1]从雷管段间延时时间控制、单段起爆药量控制、循环进尺控制及周边预裂爆破等几个方面开展爆破振动控制技术研究与应用。
采用数码电子与塑料导爆管雷管的混合起爆网路可以达到很好的减振效果，同时能节省电子雷管50%～80%，成本优势明显[2]。
城市硬岩隧道爆破中采用大直径单中空直孔掏槽在炮眼利用率、减振效果方面均具有良好的应用效果，且振动速度控制在2 cm/s内，并在青岛地铁一期工程中得到了成功应用。
在隔振方法及新型隔振器材的研究方面，在招宝山隧道的控制爆破施工过程中，研究采用先掏槽区拉槽+周边光面爆破的控制爆破技术，确保了近距离（4 m间隔）双管隧道等结构安全[3]。
聚能器在核物理中的应用研究
聚能器在核物理中的应用研究一、引言聚能器是一种利用物理原理将高能粒子聚焦于一点，从而实现高能粒子束的流强度增大的装置。
聚能器应用广泛，尤其在核物理中具有重要的应用价值。
本文将从聚能器的基本原理出发，阐述聚能器在核物理中的应用研究。
二、聚能器的基本原理聚能器是通过多极电场将粒子束聚焦于一点的，因此其基本原理可简单描述为：在多极电场中，粒子束中的粒子被堆积于电子磁场最强的区域，形成高密度的束流，从而增强粒子束的流强度。
在聚能器中，多极电场的形状和位置对聚焦效果有很大影响。
主要有以下几种：1. 磁性聚能器：利用磁场偏转粒子，形成一定的聚焦效果。
具体来说，可以采用四极磁铁（quadrupole magnet）或六极磁铁（sextupole magnet）等，使粒子束在聚焦点处聚束。
2. 电静聚能器：利用电气场偏转粒子，形成一定的聚焦效果。
主要有线性减速器（linear accelerator）或环形加速器（cyclotron）等。
3. 电动聚能器：利用多极电场聚焦粒子，主要有单极磁场和多极磁场聚能器两种。
其中，多极磁场聚能器比单极磁场聚能器更为实用，因为多极电场反转方向后可以得到良好的聚焦效果。
三、聚能器在核物理中的应用聚能器在核物理中的应用主要有以下几个方面：1. 粒子束驱动惯性约束聚变粒子束驱动惯性约束聚变（particle beam-driven inertial confinement fusion，PBICF）是一种将高能粒子束注入惯性约束聚变靶的技术，实现热核聚变能释放的过程。
在这个过程中，需要将高能粒子束聚集到极小的空间尺度上，可以利用多极磁场聚能器实现。
2. 离子激发离子激发是指通过高能离子束轰击物质，使离子的束流能够激发物质中的原子或分子。
通过控制离子束的能量，可以实现对物质样品的精准削切。
此时可以采用聚焦能量的方法实现。
3. 原子物理研究聚能器的应用还包括原子物理研究领域。
在这个过程中，需要将高能粒子束注入到原子结构中，从而探测原子内部结构或原子核物理特性。
聚能水压爆破技术研究进展
聚能水压爆破技术是我国著名爆破专家何广沂教授提出的,是将传统线性聚能爆破和水压爆破的优点融合发展而成的。
1968-1979年，何广沂研制了几种聚能药包，进行了多次穿孔试验，并将聚能爆破技术逐步应用于岩土工程中。
自1991年开始，何广沂等又在公路石方开挖中开展了大量的水压爆破现场试验,逐步形成了露天深孔水压爆破技术；1997年该技术通过了部级鉴定并获得了“国内外首创"的高度评价；基于该技术的成功应用，何广沂在1998年开始研究“隧道掘进水压爆破技术〃，并于2002年通过了重庆市科委组织的专家鉴定；2016年研发出了聚能水压爆破技术2018年出版的《隧道掘进聚能水压爆破新技术》也被鉴定为国际领先水平，书中对该技术作出了"三提高一保护"（提高炸药能量利用率、提高施工效率、提高经济效益和保护环境）的评价。
同时,经诸多学者和工程技术人员的研究证实，其具有节能（聚能水压作用节约了炸药）、减排（水起到雾化降尘作用）的优势，符合绿色施工要求，逐渐在路基、隧道、矿山、水利等工程中得到了应用。
本文综述了聚能水压爆破技术的理论研究和工程应用现状指出了应用中存在的问题,并对后续研究提出了建议,以期为该技术的进一步推广应用提供参考。
1聚能水压爆破机理研究进展1.1聚能水压爆破研究现状1996年，陈士海等提出水在爆炸气体膨胀作用下产生的"水楔"效应有利于裂纹的进一步扩展以及岩石的进一步破碎，理论计算结果表明，水压爆破裂纹的贯穿长度约为传统爆破的10倍。
2001年，江杰才等进一步优化了ABS聚能管，通过控制爆炸后应力波的传播方向，达到了聚能爆破的目的。
2003年，何满潮等提出了双向聚能拉伸爆破新技术，并研发了相应的聚能装置。
2007年,韩国工程师JEONG 等研究发现，水压预裂与普通预裂相比，水压爆破传能效率明显提升。
2009年，刘永胜等在空气介质耦合切筑药包装药结构的基础上，结合含水炮孔爆破技术成果提出了一种新的水耦合切缝药包装药结构,并利用射流理论对该装药结构作用下岩石的开裂机理进行了探讨;罗勇等通过理论计算和现场试验分析了水不耦合下的爆破压力和作用时长等参数,发现水压控制爆破可达到降尘、加快施工进度等效果。
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提高聚能效果技术研究
摘要:论述了聚能装药的形成聚能效应机理,还有最新理论成果,药罩的结构、材料、加工等因素对聚能效应的影响;指出了成型装药的发展方向,复合药罩的使用,对爆轰波形的控制,是提高聚能效果的突破口。
关键词:聚能药罩成型装药
1 聚能装药形成射流机制
这种装药是有两部分组成,第一部分为带起爆装置的药柱,第二部分是带空穴的凹孔,这种装药被称为空心装药。
空穴可以是锥形、喇叭形、半球形等,比p3.2 药罩结构进展
药罩的结构对聚能效果起决定性作用。
对于铜药型罩,当药罩的锥角大于140°时,射流与杵之间的速度很小,不存在速度梯度,射流和杵不再分开,形成了高速的弹丸。
彭庆明[3]和刘文翰[4]得出了设计爆炸成型弹丸药型罩的准则:圆锥形和半球罩的锥角在130°～160°,延展性好的锥角大一些;半球罩的曲率半径要在R=1.0DK～1.36DK(DK为装药直径)。
典型的射流装药是小锥角罩装药,锥角在30°～70°之间,形成的射流稳定、速度高、延伸性好,侵彻能力强。
当药型罩锥角小于30°时,射流易出现不稳定的现象。
当锥角大于70°后,射流侵彻深度随锥角的
增大而大幅度下降,超过140°后,不能形成射流,而形成质量较大的射弹。
郁金香罩的设计,为适应大炸高,产生速度梯度小的射流,提高炸药的利用率,罩顶部微元可得到比较充分的加速。
在给定装药量的情况下,该种装药对靶板的侵彻孔直径最大。
双锥罩设计,提高锥形罩顶部区域利用率。
由于顶部锥角比底部锥角小,双锥罩产生的射流头部速度高,速度梯度大,速度分布成明显的非线性,具有良好的延伸性。
选择适当的炸高,可大幅度地提高侵彻能力。
该种装药通过变罩壁厚设计,射流头部速度可超过10km/s。
喇叭罩设计,克服双锥罩装药锥角变化的不连续性。
锥角30°,从顶部到底部锥角逐渐增大。
由于锥角连续变化,可以得到高速高延伸率的射流。
在给定装药量的情况下,该种装药对均质钢装甲的侵彻深度最深。
半球罩设计,产生的射流头部速度低(4km/s～6km/s),药罩利用率高,占药型罩质量的60%～80%,射流头尾速度差不大,没有明显射流与杵分界线,在大炸高条件侵彻效果好。
裂锥罩设计,装药结构聚能罩母线明显长于普通爆炸成型弹丸聚能罩母线,扩大了能量接收面积。
当主装炸药被起爆后,聚能罩在炸药爆炸作用下,首先产生压合运动,上部形成的高速射流从空孔穿出,下部在压合作用下与聚能罩碰撞复合形成弹丸。
3.3 其它方面
当前药型罩由不烧结粉末制成,根据需要在药罩不同位置赋予不同金属材料。
欧美国家采用的电子背散射衍射技术[5]研究金属药罩显微组织晶体学特性,采用电铸研制、电子束沉积、旋压加工等技术制造药型罩。
4 结语
影响聚能装药效果的因素较多,除了药型罩的因素(材料、加工、结构)外,还有装药参数、壳体约束条件、起爆方式等。
然而,药型罩影响聚能效果的主体。
随着计算机技术和计算方法的发展,数值仿真在研究中将起很大作用。
复合药型罩将爆轰压力与材料性能相结合,可使成型装药达到很好的性能,是最具潜力的发展方向。
参考文献
[1] CarleoneJ:the American Institute of Aeornautiesnad Astronauties,1993.
[2] ChoupC,FlisWJ.explosives,Pyrotechnies,1986,11:99～104.
[3] 彭庆明.自锻破片战斗部设计方法的讨论[J].陕西:中国兵工
学会弹药分会,1984:41～51.
[4] 刘文翰.球缺形药型罩自锻弹丸近似计算讨论[J].爆轰波与冲击波,1991(2):1～13.
[5] 胡士廉,田文怀,等.电铸药型罩的电子背散射衍射分析[J].兵器材料科学与工程,2000,23(4):51～54.。