盧良民（福建漳州久依久化工有限公司，福建 漳州 363000）

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乳化炸藥在水下爆破中抗水抗壓性能的實(shí)驗(yàn)與機(jī)理探討

盧良民（福建漳州久依久化工有限公司，福建 漳州 363000）

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷深化，乳化炸藥的應(yīng)用也得到了迅速的發(fā)展，在水下爆破工作中，乳化炸藥是非常適用的一種炸藥，為水下爆破工作帶來了較大的便利，然而乳化炸藥的性能會(huì)受到靜水壓的影響，并且該影響隨著水的深度的增加而增加，并且，乳化炸藥在水中浸泡的時(shí)間也會(huì)影響到其爆破的效果，另外，不同成分的乳化炸藥受到水壓的影響也不一樣，因此，需要將各種因素進(jìn)行綜合考慮，來研究水下爆破中乳化炸藥抗水抗壓的性能。本文利用一種通過改變靜水表面的壓力來模擬深水裝藥環(huán)境的實(shí)驗(yàn)裝置，用于實(shí)驗(yàn)室研究乳化炸藥是否能在深水裝藥環(huán)境中爆炸。

靜水壓；爆破；深水；浸泡；施壓

裝藥到起爆的時(shí)間在大型水下爆破施工中，通常需要經(jīng)歷漫長的時(shí)間，該過程短則幾個(gè)小時(shí)，長則幾十個(gè)小時(shí)，炸藥爆炸的性能一般都會(huì)受到靜水壓力和滲流作用的影響，因此，水下爆破的效果會(huì)受到較大的影響。隨著社會(huì)的進(jìn)步，乳化炸藥也得到了迅速的發(fā)展，其性能與工藝都有了較大的改善，并且，已經(jīng)成為了水下爆破施工在現(xiàn)階段最為適用的產(chǎn)品。因此研究乳化炸藥的抗水性能與抗壓性能有利于水下爆破工作的展開。

1　實(shí)驗(yàn)背景

乳化炸藥是泛指一類用乳化技術(shù)制備的使氧化劑鹽類水溶液的微滴，均勻分散在含有分散氣泡或空心玻璃微珠等多孔物質(zhì)的油相連續(xù)介質(zhì)中，形成一種油包水型（W/O）的乳膠狀含水工業(yè)炸藥。乳化炸藥是含水炸藥的一種。

乳化炸藥通常都是由硝酸銨等無機(jī)氧化劑鹽水溶液和油相燃料組分構(gòu)成的，一般不含單質(zhì)炸藥。按照炸藥起爆時(shí)的灼熱核（熱點(diǎn)）理論，在該類炸藥中均勻分布著的無數(shù)微小氣泡就成為炸藥起爆時(shí)的灼熱點(diǎn)。亦即在外界起爆沖量的機(jī)械能作用下被絕熱壓縮，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱能，微小氣泡不斷加熱升溫，在10-3～10-5s的極短時(shí)間形成一系列溫度高達(dá)400～600℃的灼熱點(diǎn)，從而激發(fā)炸藥爆轟。

為了使炸藥中產(chǎn)生灼熱點(diǎn)，獲得必要的爆、轟敏感度和足夠的爆炸能量，在敏化工序加入載有氣泡的材料如珍珠巖、空心玻璃微珠等，或者加入亞硝酸鈉溶液等與乳化炸藥中游離硝酸銨反應(yīng)以生成細(xì)小氣泡，從而調(diào)節(jié)炸藥密度，起到敏化作用。

乳化炸藥以往通常用于礦山開采、隧道掘進(jìn)等，乳化炸藥在設(shè)計(jì)方面較少考慮到其水下爆破的實(shí)際性能，炸藥在一定深度的水下爆破時(shí)，會(huì)有水分滲入其中，影響其爆破效果，并且，在水下，有靜水壓的存在，靜水壓力強(qiáng)度隨著水的深度的增加而增加，炸藥在受到靜水壓的作用之后，同樣會(huì)影響其起爆感度和作功能力。因此，通常需要明確炸藥產(chǎn)品的性能，明確其在一定水壓下的起爆感度等性能指標(biāo)，為了使乳化炸藥在實(shí)際應(yīng)用中具備較詳細(xì)的使用效果說明，需對其在水下爆破的情況進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，以便于將其投入到生產(chǎn)中。

目前，炸藥抗水性的測定方法可分為模擬實(shí)驗(yàn)測定法和現(xiàn)場實(shí)測法?，F(xiàn)場實(shí)測法：在含水炮孔中或是需要爆破的深水中進(jìn)行實(shí)際裝藥，浸泡一定時(shí)間（以現(xiàn)場可能發(fā)生的最長浸泡時(shí)間為準(zhǔn)，如8h等）后再引爆，以拒爆與否和爆破效果好壞來相對評價(jià)乳化炸藥的抗水性。這種測定方法與實(shí)際爆破作業(yè)的條件保持一致，測試結(jié)果比較符合客觀實(shí)際情況；但操作比較麻煩，萬一發(fā)生拒爆后，其盲炮處理不易。現(xiàn)有的模擬實(shí)驗(yàn)測定法只能測試乳化炸藥浸水前后爆炸性能衰減，無法測定炸藥在水壓作用的真實(shí)條件下起爆感度和爆炸性能，而在水下爆破工程中發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有模擬實(shí)驗(yàn)測定法判定能正常起爆的乳化炸藥在使用過程中常會(huì)發(fā)生拒爆現(xiàn)象，因此，能夠真實(shí)測定乳化炸藥在一定水壓作用下起爆感度和爆炸性能的實(shí)驗(yàn)裝置亟待被開發(fā)出來并加以應(yīng)用。

2　實(shí)驗(yàn)方法

在本次研究中，在實(shí)驗(yàn)室中將乳化炸藥進(jìn)行一定水壓下進(jìn)行模擬深水浸泡，達(dá)到設(shè)定時(shí)間后起爆受壓狀態(tài)下的乳化炸藥，同時(shí)也測定經(jīng)過模擬深水浸泡后解除水壓后的乳化炸藥、未經(jīng)模擬深水浸泡的乳化炸藥的性能。對比浸泡前后其性能的改變，以及研究其對爆炸效果的影響程度，從而判斷出乳化炸藥的抗水抗壓性能。

2.1實(shí)驗(yàn)原理

水下裝藥一共受到兩種壓力：①靜水表面的大氣壓；②靜水壓力。靜水表面的壓力會(huì)對水下裝藥的壓力產(chǎn)生直接影響，其中，水的深度越深，靜水壓力就會(huì)越大，要想在水深條件不足的情況下做出深水乳化炸藥的抗水抗壓實(shí)驗(yàn)，可以通過增加靜水表面大氣壓力的方式來實(shí)現(xiàn)，也可以將壓力管直接與炸藥管相連接，以達(dá)到直接增壓來模擬深水測試的目的，本文就是利用了最后一種原理來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。

2.2實(shí)驗(yàn)裝置與炸藥的選擇

本文中應(yīng)用到的實(shí)驗(yàn)裝置操作更加快捷簡便，安裝過程也比以往的同類裝置更加方便?？梢詫⒃撗b置進(jìn)行多次反復(fù)利用，本文中對爆炸管進(jìn)行加壓的方式有兩種選擇：①利用空氣壓縮機(jī)對炸藥管進(jìn)行加壓；②利用打氣筒對炸藥管進(jìn)行加壓。在該實(shí)驗(yàn)裝置中，實(shí)驗(yàn)具體操作如下：

（1）將待測試的炸藥藥卷裝進(jìn)爆炸管中。

（2）將裝有炸藥的爆炸管與施加壓力的管道進(jìn)行連接，在連接過程中，為確保試驗(yàn)的準(zhǔn)確性，要求爆炸管與管道密閉裝接，形成密閉腔體，同時(shí)引出炸藥引線等待后續(xù)引爆。

（3）腔體內(nèi)注水，注水量淹沒藥卷后，封閉注水口。

（4）利用加壓管對閉腔體進(jìn)行加壓，腔體內(nèi)乳化炸藥所受到的壓力應(yīng)滿足實(shí)驗(yàn)要求。

（5）起爆雷管，引爆待測試炸藥，并觀察在模擬深水壓力下，乳化炸藥的性能是否正常。圖1展示了該結(jié)構(gòu)裝置。

圖1　乳化炸藥模擬深水壓力下性能測試實(shí)驗(yàn)裝置

本裝置的核心在于雷管之導(dǎo)爆管（或電雷管腳線）和爆速探針出口處的密封。

在該實(shí)驗(yàn)中，選用A、B兩組炸藥。A、B兩組炸藥有相同的水相配方，但兩組炸藥的油相材料不同，采用化學(xué)敏化時(shí)敏化劑配方也不同。A組炸藥第一種是采用a配方化學(xué)敏化的乳化炸藥（記為Aa化學(xué)敏化），第二種是珍珠巖敏華的乳化炸藥（記為A珍珠巖），第三種是玻璃微球敏華的乳化炸藥（記為A玻璃微球）；B組炸藥第一種是采用b配方化學(xué)敏化的乳化炸藥 （記為Bb化學(xué)敏化），第二種是珍珠巖敏華的乳化炸藥（記為B珍珠巖）），第三種是玻璃微球敏華的乳化炸藥（記為B玻璃微球）。這兩組炸藥的生產(chǎn)工藝是相同的，具有可比性，我們選用的式樣沒有經(jīng)過任何的防水處理，且均為32mm的小藥卷。

2.3實(shí)驗(yàn)方案

（1）分別測試未經(jīng)浸水的兩組共六種炸藥的爆速，每個(gè)樣品測2次取平均值；

（2）將炸藥在壓力表表壓為0.1MPa、0.2MPa、0.3MPa水壓下浸水 8h，取出炸藥，觀察炸藥變化情況，分別測定爆速，每個(gè)樣品測2次取平均值；

（3）將炸藥在壓力表表壓為0.1MPa、0.2MPa、0.3MPa水壓下浸水8h后，分別測定兩組共六種炸藥在上述水壓作用下的爆速，每個(gè)樣品測2次取平均值。

2.4實(shí)驗(yàn)結(jié)果

經(jīng)過8h浸泡后的乳化炸藥，其包裹炸藥的蘸有石蠟牛皮紙有變軟現(xiàn)象，藥卷外觀基本保持原來形狀，但在藥卷兩端口的乳化炸藥出現(xiàn)較為嚴(yán)重的破乳現(xiàn)象，破乳炸藥厚度約為（2～4）mm左右。

在浸水時(shí)間相同的條件下，兩組炸藥在靜水壓力作用下的爆炸性能具有相同特點(diǎn)。對其施加的壓力越大，其爆破性能下降越快，對其施加的壓力越小，其爆破性能下降越慢。依據(jù)實(shí)驗(yàn)中的推理，本文中主要運(yùn)用對炸藥腔體進(jìn)行施壓的方式來模擬乳化炸藥在深水環(huán)境中的爆破效果，因此，在此實(shí)驗(yàn)研究中，對腔體施加的壓力越大，可代表在實(shí)際現(xiàn)場爆破過程中，水的深度越深，這就可以說明，在實(shí)際現(xiàn)場爆破的過程中，乳化炸藥的性能會(huì)隨著水的深度的增加而降低。兩組六種炸藥的測定結(jié)果見表1。

表1　六種炸藥的爆速測定結(jié)果

3　結(jié)論與分析

（1）由于化學(xué)敏化的乳化炸藥中微氣泡受壓逃逸、珍珠巖/玻璃微球受壓破裂導(dǎo)致乳化炸藥密度增大，乳化炸藥在深水壓力作用下，由于受到壓力的作用，其爆速、起爆感度明顯下降；

（2）玻璃微球敏化的乳化炸藥有較好的抗水壓性能；

（3）因乳化炸藥所采用的油相材料不同、化學(xué)敏化配方不同，化學(xué)敏化的乳化炸藥有不同的抗水壓性能；

（4）浸水受到較大壓力后取出能正常起爆的化學(xué)敏化的乳化炸藥在浸水帶壓時(shí)有可能拒爆；浸水受壓后取出乳化炸藥進(jìn)行測試存在誤判的可能；原因是解除壓力后炸藥中原有氣泡變大、炸藥密度變小，提高了炸藥的起爆感度；

（5）珍珠巖的抗壓性能差于玻璃微球，珍珠巖敏化的乳化炸藥抗水壓性能劣于玻璃微球敏化的乳化炸藥。

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盧良民（1967-），男，工程師，本科，主要從事工業(yè)炸藥生產(chǎn)技術(shù)研究工作。

TD235

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2095-2066（2016）16-0246-02

2016-5-20