李泽华，李顺波，樊保龙，白和强，王洪强

(北方爆破科技有限公司， 北京 100089)

0 引言

乳化炸药现场混装技术是集原料运输、炸药现场混制、机械化装药为一体的先进爆破技术，该技术具有生产效率高、钻孔量少、劳动强度低等优势，且装药、制药过程安全，省略了传统袋装炸药的运输、保管、储存等中间环节，是目前大力提倡的一种爆破技术[1-2]。

在装药过程中，由于未将输药软管插到炮孔底部，或输药软管提升速度过快，极易造成炮孔内药柱的不连续，尤其当炮孔底部有水时，若积水未被完全排出，炮孔底部装药量不足，极易产生大块及根底。叶海旺等[3]指出：水孔装药时必须将输药软管放到炮孔底部开始装药，提升软管速度与装药速度同步，对操作人员和乳化炸药性能有非常严格的要求。张建洲等对乳化炸药如水性能进行了研究[4-5]。国内其他学者也开展了相关对研究工作[6-8]，炮孔内存水对爆破效果混装炸药的性能具有一定的影响性能，且随着炸药与水的接触面积增大，炸药在炮孔内停留时间的增加，炸药的抗水性能随之下降，最终影响爆破效果。为了研究炮孔中水深对现场混装炸药爆速的影响，本文对此进行试验研究。

1 试验方案

现场试验采用高度为2 m，内径为92 mm的透明管和外径100 mm钢管，将透明管装入钢管内部模拟炮孔，外部钢管起到约束作用。在钢管壁每隔10 cm开一个长40 cm、宽15 cm的观测窗。采用现场乳化炸药混装车进行装药，采用 30 mm的输药软管，装药速度控制在60 kg/min以内。为模拟输药软管未插到炮孔底部的情景，装药时输药软管出口距孔底约1.6 m，每根透明管中均注入约6 kg乳化炸药。

乳化炸药与水混合试验如图1所示，试验依炮孔中水深L的不同分为4组，每组试验3次，L分别为20 cm，50 cm，70 cm及100 cm。

图1 水孔混合

2 试验结果

2.1 水与乳化炸药混合情况

水与乳化炸药混合情况如图2所示。由图2（a）可知，当管中水深为20 cm时，对装药的影响不大，乳化炸药入水后冲至管底部，然后沿着管壁往上冲卷。待装药结束，可观察到管中底部留有少量小水泡，药柱连续，装药面上无水。

图2 水与乳化炸药混合情况

当管中水位为50 cm时，如图2（b）所示，从装药过程中可以看出，乳化炸药入水后不再连续，而是被水切成大小不一的散块，且由于水的缓冲作用，炸药入水后其下落速度迅速降低，到达管底时下落速度已很小。待装药完成，管中10 cm高度以下有水无炸药，而10 cm～40 cm段水的比例逐渐减小，40 cm～94 cm段水与药的混合较为均匀，水比例约为1/3，装药面高度为94 cm，药面上有2 cm高度的水。

当管中水位为70 cm时，观察装药过程可以发现，乳化炸药被水分割成大小不一的散块，入水后炸药下落速度迅速降低，无法到达管底。待装药完成，19 cm处以下无炸药，19 cm～40 cm段水的比例由大变小，而40 cm～63 cm段水比例却有增大的趋势，63 cm～80 cm处有一纯水柱，而81 cm以上水比例又逐渐减小，药面高度为110 cm，药面上有2 cm高度的水，如图2（c）所示。

当管中水位为100 cm时，观察装药过程可看到，乳化炸药被水切割成大小不一的散块，入水后炸药下落速度迅速降低，无法到达管底。待装药完成，48 cm以下被水充满，无炸药，而48 cm～60 cm段水的体积约占该段总体积的2/3，60 cm～64 cm段为纯水段，64 cm～146 cm段水体积比例逐渐减小，药面高度为146 cm，药面上有3 cm高的水，如图2（d）所示。

2.2 爆速测量

混装装药装入管中与水混合后的炸药爆速采用CA-5型5段爆速仪进行测量，图3为试验结构示意图，当炸药被引爆后，爆轰波传播至前一个探针时，爆轰波阵面中高度电离产物会导通探针，探针产生触发信号，测时器开始计时；当爆轰波传播至下一个探针时触发信号，测时器停止计时，继而开始触发下一段信号。由于探针间的距离Si已知，故相邻两个探针之间的平均爆速Vi可按式（1）计算：

式中，Vi为第i段的平均爆速；Si为第i段的两个探针之间的距离；ti为第i段时间。

图3 爆速测试

探针间的距离为S1=S2=S3=S4=30 cm。最后一个探针距管底10 cm。装药直径为90 mm，起爆弹采用直径为70 mm，重0.6 kg的2号岩石乳化炸药，因各透明管中装药高度差异，爆速段数也存在一定的差异。

爆破测试结果见表1。从表1可知，管内无水情况下的混装乳化炸药爆速平均值为5096 m/s；水位为20 cm时，装药后管中药柱连续，偶夹有小水泡，平均爆速略有降低；管中水位分别为50 cm及70 cm时，只在起爆端处测到爆速，且爆速较低；管中水位为1.0 m时，装药后炸药与水呈强烈混合状态，起爆后管内无法形成稳定爆轰，随即中断。由此可知，水的存在对炸药的传爆有着极大的影响，使得爆速降低，甚至产生拒爆。

在水孔装药过程中，呈现出3种混合模式，图4中给出简化的混合模型，从图4中可以看出，水的存在可以改变原装药的直径、隔断药柱形成不连续装药、药柱中夹杂大量的气泡。图中，d′为药柱有效直径，L′为水柱长度。

如图4（a）所示，水的存在，使得装药过程中，输药软管未完全插入底部，底部形成一段水间隔，在装药压力的作用下，水沿孔壁与软管之间的空隙上升，随着装药高度的增加，水挤压上升速度慢于软管提升速度，最终在药柱周围形成一圈水柱，改变装药的直径，在装药直径小于炸药临界爆炸直径的时候，会出现拒爆现象。

表1 爆速测试结果

图4 炸药与水混合模型

如图4（b）所示，在输药软管插入深度不够的情况下，会产生药柱被隔断的情况，隔断药柱的水层厚度L′＜工业炸药的殉爆距离L时，爆轰波挤压水柱，达到炸药的冲击波感度，炸药正常引爆；反之，会出现拒爆现象。

在图4（c）中药柱中混杂大量水泡，进一步降低了炸药的敏化性能，同时也进一步增加了炸药的临界爆炸直径，会导致出现拒爆现象产生。此外，装药密度过小，爆轰波不易穿透挡在前面的水泡，也会降低爆轰波的稳定性。

3 结论

现场混装炸药车装药过程中，输药软管未插到炮孔底部，造成炸药入水后改变原装药的直径，在药柱中形成一段水柱，使得装药不连续，且药柱中会夹杂大量水泡，从而改变原有装药结构和炸药化学性能，导致拒爆现象发生。在小孔径混装炸药车装药过程中，水的存在具有不利的影响，炮孔残存水的深度越大，对药柱性能影响越大，当水深为50 cm时，出现拒爆现象。现场装药过程中，小孔径现场混装炸药装药过程中应进行孔内排水作业，保证炸药的性能稳定。