低爆速炸药的发展现状及应用

发表时间:2021/7/1   来源:《科学与技术》2021年第7期   作者: 赵淑珍 闫新亮 许伟陈晨秦芬芬
[导读] 低爆速炸药的特点为密度低、爆速低以及威力低,其爆炸速度为1500m~2500m/s,目前低爆速炸药在许多行业中都得到了广泛应用。
        赵淑珍  闫新亮 许伟陈晨秦芬芬
        山西利民工业有限责任公司  驻太原地区第四军事代表室  山西利民工业有限责任公司
        摘要:低爆速炸药的特点为密度低、爆速低以及威力低,其爆炸速度为1500m~2500m/s,目前低爆速炸药在许多行业中都得到了广泛应用。本文对我国研究低爆速炸药的发展现状进行了总结,并阐述了其于工程爆破、地质勘探等领域的应用,并提出了低爆速炸药将来的发展形势。
        关键词:低爆速炸药;发展现状;应用
        低爆速炸药的原理为在炸药内部加入稀释剂,以减缓爆炸速度,一般应用于地震勘察、爆炸焊接等领域,随着对低爆速炸药越来越多的应用,对各品种低爆速炸药的发展进行探究与分析十分有必要。
        一、低爆速炸药的发展现状分析
        (一)主体为猛炸药的低爆速炸药
        运用金属化合物、轻质微分颗粒等能够对爆轰波的传播带来一定程度的阻碍,进而可以减缓炸药的爆炸速度。如:按照规定比例将梯恩梯以及钨粉进行融合,由此制作出来的炸药密度为0.77g/cm3,爆炸速度为2070m/s;还有研究者在制作低爆速炸药时选择惰性组分为材料,如膨胀珍珠岩等,此方式具有性能稳定、炸药湿度低、爆速可调整的优点。需要注意的是,制作主体为猛炸药的低爆速炸药要用到重金属类材料,容易对自然环境带来损害,在生产制作时存在较高的风险,并且投入的成本比较昂贵。
        (二)低爆速的膨化硝铵炸药
        有研究者在制作低爆速的膨化硝铵炸药时,在氧化剂的选择上采取了粉末状的硝酸铵作为材料,并添加可燃剂以及少许的高能添加剂进行混合,制作出的炸药爆炸速度为2100m~2800m/s。另外,还有部分研究者表示,将颗粒细且表面能够与燃料油产生积蓄的T粉与硝酸铵水溶液进行混合,形成重结晶后与硝酸铵表面产生积蓄,最后制成低爆速粉状类硝铵炸药,一般应用于爆炸焊接。此炸药具有成本低廉、不会对环境造成污染的优势,只是次炸药较难发生爆轰且传爆性能容易出现波动,很难保证金属复合板在爆炸焊接后的质量问题。
        (三)低爆速粉状乳化炸药
        有研究者在制作低爆速粉状乳化炸药时,使用岩石型乳化粉状炸药并添加定量的滑石粉和粗糠进行混合,制作出的炸药爆炸速度为3500m~3700m/s,一般应用于爆炸复合焊接领域。另外,还有研究者选取粉末类乳化炸药并定量加入两种添加剂,可以制作出高质量、性能优良的低爆速粉状乳化炸药,其爆炸速度为1800m~2100m/s。需要注意的是,乳化在高温环境下会产生一定的安全风险,且需要投入大量的精力、资源及成本,且产品极易结块,因此应避免长时间的贮存,否则会对低爆速粉状乳化炸药的应用带来不利影响。
        (四)低爆速铵油炸药
        低爆速铵油炸药的制作材料为油相材料、硝酸铵等,制作该炸药需要添加定量的稀释剂,制作出的低爆速铵油炸药中不含有猛药炸药成分。通过翻阅相关资料可以了解到,低爆速铵油炸药通常应用于金属焊接中,且需要多种原料混合制成,其自然堆积密度为0.62~0.77g/cm3,低爆速铵油炸药具备雷管敏感度,爆炸速度为2300m/s。制作该炸药的方式和流程不复杂,且投入的设备和成本不高,需要注意的其爆炸反应度不高,需要配备专门的起爆药,无法确保爆炸焊接的稳定性。
        (五)低爆速乳化炸药及水胶炸药
        有研究者提出炸药的能源和敏化剂可以通过乳化基质包覆气泡载体形成,再添加硝酸铵活化可以制作出粒状炸药,将此炸药放入23cm的井下进行传爆试验后能够证明,其爆炸速度需要达到1600m~2300m/s,此炸药的优势为爆炸反应度高。还有研究者制作分散剂时选取硝酸铵、硝酸钠作为氧化剂,将硝酸钾胺作为敏化剂,以及将碳酸钙作为消焰剂,并添加抗水粒状硝酸铵及聚苯乙烯塑料球,混合制作成分散剂,运用交联反应制作低爆速水胶炸药。此炸药的优势为爆炸力度强且爆炸速度快,上述两种低爆速炸药均呈粘稠状的胶质药态,较难进行布药。


        二、低爆速炸药的应用
        (一)控制爆破
        控制爆破中有一种较为常见的方式为光面爆破,与传统的爆破方式相比,其可以有效控制周边炸药产生的爆破作用,进而大幅度降低对围岩产生的干扰,保障了围岩的平稳性和施工的安全性。另外,在光面爆破中应用低爆速炸药还可以有效避免挖掘时间超出预期的现象发生,进而对提高爆破工程的整体质量和加快进度有一定帮助。在实施爆破工程时,其产生的震动会直接对高边坡的平稳性带来巨大影响,但如果此时将低爆速炸药应用其中便可以适当减轻爆破带来的影响,进而降低安全风险,避免出现安全事故。
        (二)金属爆炸焊接
        金属爆炸焊接是通过炸药爆炸的一刹那,形成一个极大的能源,以此使金属进行永久性的变形,融化且与原子间相结合,属于一种全新的焊接技术。金属爆炸焊接早于上个世纪八十年代通过将理论与实践相结合获取了一定的成就,并发展至今,现阶段通常将此技术应用于化工、石油、船只制造、药物制造、军事等领域中。在进行金属爆炸焊接的过程中,需要基于焊接材料的声速来选取爆炸速度相符的炸药,如低声速的材料需要选择与之相符的爆炸速度低的炸药,这样才可以将焊接产生的残余应力有效处理,进而提高焊接工程的整体质量。
        (三)地质勘探
        一般在进行地质勘探时,首先需要通过应用炸药将波源激发出来,其次基于地震波的传播及反射规律对获取的地震时间剖面进行分析,最后获得科学有效的反射波图,只有如此才可以对地质结构展开更加精确的判定,这对炸药也提出了一定的要求,需要其爆炸速度与地层的传播速度相似。中国华东地区及新疆塔里木地区等高沙土地区的地层均为流沙状,此中比较独特的地质结构对应的地震波传播速度为2000m/s左右,属于较低的范围,只有低爆速炸药的爆炸速度与其传播速度接近,选取此种炸药作为震源药柱能够有效将地质结构的分辨率提高。
        (四)煤矿开采
        国内于现阶段开采煤矿使用的煤矿爆破法中,最常应用的便是爆炸速度为3600m/s且密度为0.95~1.10g/cm3的矿用低爆速炸药。将此类炸药引爆后其于孔壁上作用出的冲击压力会极大限度超出岩石的极限抗压强度,会造成爆破区域附近的介质粉碎,严重损坏井巷围岩。选择不耦合炸药能够将爆破效果予以一定程度的优化,只是交易出现管道效应,可能会对煤矿井下的生产工作带来风险,而应用低爆速炸药不仅可以解决这一问题,还可以减轻瓦斯气体因爆炸受到的冲击,使炸药的安全性大幅度提升。由此可见采取低爆速炸药进行煤矿开采既可以将此项工程的质量提升,还可以在一定程度上避免安全事故的发生。
        (五)军事领域
        在抛撒子母弹时需要注意,既要确保子弹的抛撒速度符合标准,还要符合规定的抛撒姿态,并且需要保障抛撒子弹后完整的结构。装药起爆抛撒与活塞式抛撒等技术相比,结构更加简化且具有操控简单、安全稳定的优势,只是若中心爆管抛撒时的压力过大则极易损坏子弹,而以低爆速炸药作为抛撒药能够减缓子弹在抛撒时受到的冲击力,有效预防出现抛撒速度失控的现象。
        三、总结
        总而言之,低爆速炸药具有极大的发展潜力和广阔的研究空间,伴随我国经济的迅速发展以及科学技术的逐渐推进,社会也对低爆速炸药的生产、品质等方面提出了更高的要求。本文基于此对低爆速炸药将来的发展趋势提出了一些建议:选取并应用安全可靠的原材料进行制作,禁止应用对人体和自然环境造成危害的材料;简易化低爆速炸药的构成,制定科学合理的制作配方以及严格规定生产的各项环节。希望本文可以对后续展开的低爆速炸药相关研究提供参考价值,推动其将来的顺利发展。
        参考文献
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