1問題的提出
爆破的汛漏鬥理論是工程爆破中最基本的理論之一,其核心是體積原理和爆破的幾何相似律,即藥包重量及埋藏位置與爆破漏鬥的形狀,大小之間存在一定的幾何相似關係,其相關的規律稱作爆破漏鬥特性,它是工程爆破設計中各種參數選取時的基本依據,同時也為爆破理論的研究提供現實的驗證。
早期和近期的許多爆破工作者如梅格裏尼、瓦利爾,沃班,別立道爾、豪柔、鮑列斯科夫,利文斯頓、杜瓦爾,哈裏斯、雷德帕斯等對集中藥包爆破漏鬥特性作了大量的試驗和研究工作,今天我們之所以能夠在集中藥包的各種應用中建立起一整套比較全麵,係統的設計方法,不能不歸功於他們所做的大量基礎性工作。目前,對集中藥包爆破漏鬥特性的認識不僅為深入一步開展爆破現象各方麵的理論研究拓寬了道路,而且可以在工程應用中通過爆破漏鬥特性來探討各種裝藥條件下介質破碎,拋擲堆積以及為炸藥岩石特性等一些爆破參數的設計問題,所有這些,都是建立在對藥包爆破漏鬥特性的全麵深入的了解基礎之上的。由此可見,爆破漏鬥特性的研究具有十分重要的意義。因此也曆來受到各國學者的極大重視。
目前工程上廣泛應用著兩類藥包,即集中藥包和延長藥包,在對這兩類藥包漏鬥特性的認識上,集中藥包遠較延長藥包深入、全麵而且比較係統化。其原因一方麵是由於應用曆史的不同所造成,另一方麵,由於長期以來人們沿用所謂等效集中藥包的設計方法來處理延長藥包的有關問題,並且在一定條件下確實能夠解決一些實際問題,從中反映兩類藥包之間的某些聯係,因而對專門、獨立地進行延長藥包爆破漏鬥特性的研究尚未產生強烈的必要感和緊迫感,導致長期以來對延長藥包的研究遠遠落後於現實的需要和發展。
近年來,隨著對延長藥包優越性的認識和鑽孔鑿岩機械的不斷更新和進步,延長藥包的應用範圍越來越廣。在某些領域甚至大有取代集中藥包的趨勢。長期沿用的等效概念及由此產生的一些設計計算方法,不僅延長藥包作用機理的理論性研究中暴露出越來越多的問題,而且直接給延長藥包的應用設計造成諸多不便。如爆破作用指數“值的問題,對集中藥包來說,它是全麵反映集中藥包爆破作用強弱的一個基本參數,其定義和應用意義都十分明確,,是工程設計中的一個重要參數。但引用到延長藥包上,則至今連如何定義都還是一個尚未解決的問題,更談不上兩者之間的等效和聯係了。由此可見,等效藥包的方法往往隻能反映兩類藥包間某一方麵的聯係,而難以得到全麵的等效關係,不能反映延長藥包自用問題。其中一個最基本的工作,就是開展對延長藥包爆破漏鬥特性研究,從而為各類工程應用提供可靠的理論和設計依據。
早期關於延長藥包漏鬥特性的研究記載,可見於比利時和德國的軍事爆破工程文獻。它們將平行於自由麵的延長藥包爆破漏鬥近似地看成三角柱體;對垂直於自由麵的延長藥包則一般采用集中藥包的計算公式,隻是最小抵抗線的計算要由藥柱中心算起;對爆破作用指數函數則在形式上進行一些修正;著名的鮑列斯科夫公式則被簡單地除以一個藥包間距而引用到延長藥包的計算上來。在延長藥包應用範圍不斷擴大的今天,上述關於漏鬥體積的簡單假定和單自由麵條件下平行與垂直布設的藥包形態已遠遠不能滿足實際工程的需要,因此對延長藥包漏鬥特性的研究必須區分各種不同的情況,摸清各種不同條件下的作用和表現形式,最後將它們統一起來,以從中獲得對延長藥包作用特征的全麵認識。
2延長藥包爆破漏鬥的基本類型及其應用
在延長藥包爆破特性的研究中一般都著眼於不同的布藥方式,邊界條件和藥包參數以及它們之間相互關係對漏鬥特性的影響,其相互變化是十分複雜的。從布藥方式來看,大致可分為水平、傾斜和垂直藥包三大類,邊界條件則有單自由麵、雙自由麵乃至多自由麵等數種不同情況;藥包自身的參數按不同的長徑比數值又可分為短柱,長柱以及弧形結構等,各種不同條件交叉組成的類型多達幾十種,但就工程應用而言,其基本類型有以下幾種:
2.1單自由麵的水平藥包
對此類型的研究可應用於平地挖溝,築壩,特別是對延長藥包基本作用機理的研究具有重要價值。
2.2傾斜單自由麵的水平藥包
a類可用於洞庫設計,b類可用於條形藥包拋擲築壩等技術的研究。
2.3藥包軸線平行於單自由麵的垂直藥包
對該類型的研究可為台階爆破等提供基礎研究數據,並可與第一類情況的對比更為準確地了解自由麵備件相同而藥包處於豎直狀態下的作用特點。
2.4兩自由麵條件下的垂直藥包
完全是深孔爆破的實際情況,它的研究對提高深孔爆破技術具有重要意識意義。
特殊情況,也是光麵爆破研究的基本模式%類則是地下采礦中崩落礦石的方法。此類爆破方法在工程爆破中,所占比例極大,其應用前景廣闊,很有研究的價值。
2.5水平單自由麵時的垂直藥包
對其爆破漏鬥特性的研究可用於提高預裂爆破和豎井開挖爆破技術。
2.6豎直壁麵時的水平藥包
其研究結果有助於探討地下工程及隧道的掏槽技術。
2.7兩自由麵條件下的水平藥包
可用於崩礦及隧道和平硐掘進開挖中的周邊刷邦爆破。
2.8水平放置的弧形藥包
它是定向爆破剝離等均要用到這種情況,對弧形藥包的研究具有十分廣闊的應用前景。
以上諸種情況下爆破漏鬥特性的研究對提高和完善工程爆破技術具有很高的應用價值。其中一、二、三、四)四種情況是最基本的已獲得對這四種條件下的爆破漏鬥特性,盡管所研究的深度明顯不足,但這些基本資料的獲得無疑對今後的研究會起到積極的促進作用。