安徽理工大学 化学工程学院 江多琨

掏槽爆破是影响隧道或井巷爆破进尺的重要因素，提高掏槽爆破效率隧道或井巷深孔掘进爆破中亟待解决的问题。掏槽爆破的影响因素较多，炸药的性质是影响掏槽爆破效果的因素之一。本文，笔者结合国内外的研究现状，分析了炸药的密度、压力减敏和爆速等性质对掏槽爆破的影响。

一、掏槽爆破的作用机理

1.爆破作用机理。爆破理论认为，埋入无限岩石中的炸药爆炸后，产生强冲击波和大量高温高压爆生气体。由于炸药爆炸后产生的压力远大于介质的动抗压强度，使炮孔周围一定范围内的岩石被强烈压缩、粉碎，形成粉碎区；炸药爆炸产生的能量有较大一部分消耗在岩石破碎上，剩下的能量以冲击波的方式透射到介质内部，以应力波形式向岩体内部传播。应力波过后，爆生气体产生准静态应力场，并楔入岩石的损伤裂纹中，在裂纹尖端产生应力集中效应，使裂纹进一步扩展。

2.空孔效应。炸药的爆炸作用为应力波与高压爆轰气体的综合作用，经过力学计算及实验结果可知：在高压爆轰气体的准静态应力场中，空孔是应力集中的地方，因此，岩石中最容易从空孔处发生破裂。随传播距离增大，冲击波衰变成爆炸应力波，冲击波的强度和破坏性均有所减弱；与冲击波不同，应力波衰减较缓，作用时间较长。岩石中爆炸应力波参数主要包括应力峰值、作用时间、应力波冲量和应力波比能等，这些参数可要用来衡量应力波的对介质破坏能力。如图1所示，A为装药孔，B为控制孔，B 孔对A 孔具有应力集中效应。A 孔起爆后，在其周围激起爆炸应力波向外传播，随着距离的增加，在相邻炮孔连线方向出现最大拉应力。

图1 空孔的应力集中效应

3.槽腔的形成过程。掏槽爆破的效果与槽腔的形成有较大的联系，以空孔为掏槽爆破的第一自由面，为岩石中裂隙的扩展提供空间。槽眼中的炸药爆炸后，岩石在应力波的和爆生气体的共同作用下破碎，并在爆生气体的推动下抛掷出来，形成固气二相流，并形成第二自由面。在第二自由面形成后，后继炮孔爆炸后，槽腔的体积继续增大，为整个断面的爆破提供更大的自由面，从而提高掏槽爆破的效率。

二、炸药的爆炸特性对掏槽爆破的影响

1.炸药的密度对掏槽爆破的影响。炸药的密度对炮孔的设计影响很大，当装药量一定的条件下，低密度炸药的装药系数较大，能量的分布均匀，不会对岩石局部产生较大的破坏。当炸药的密度较高时，炸药爆炸产生的爆生气体和冲击波对岩石的破坏较大，而且采用分段装药可能导致后期爆炸的炸药造成影响。

2.炸药的减敏特性对掏槽爆破的影响。岩石的破碎程度对掘进的效率影响较大，在运输过程中，块度较大的岩石不利于巷道内的运输，搬运过程也较困难，影响施工效率。在炸药密度一定的情况下，为减小掘进断面的岩石块度，采用分段装药的方法，提高块度较大部分的岩石周围的装药量。

炸药的减敏特性对掏槽爆破的影响较大。在分段装药的炮孔中每段炸药都通过雷管引爆，为得到较好的爆破效果，采用延期的方法。当前一段炸药爆炸后，产生较大的爆炸压力。压力通过堵塞介质传到后段炸药，在压力的作用下，炸药的敏感程度降低，不具有雷管感度，使炸药残留在炮孔中。残留在炮孔中的炸药对工程造成很多的安全隐患，威胁施工人员的安全。在处理残药的过程中，影响施工的进度，给工程带来不必要的麻烦。所以在采用分段装药的装药结构时，考虑炸药的减敏特性很有必要。分段装药结构如图2所示。

图2 分段装药结构

3.炸药的爆速对掏槽爆破的影响。炸药的爆速是衡量炸药爆炸威力的一个重要指标，炸药的爆速越高，其破坏力越强。在掏槽爆破的过程中，根据工程实际需要选择合适的炸药，尽量减小爆破对巷道围岩的损伤。

在药量一定的条件下，爆速越高，炸药产生的应力波和爆生气体对周围围岩的损伤越大，这对后期的巷道支护和整个巷道的稳定性都是不利的。在多次爆破过程中，岩石受爆炸荷载的累积作用，岩石最终被破坏，巷道围岩失稳，对后期的巷道支护和整个巷道周围的岩体的长期稳定有影响。