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第 32 卷 第 1 期 2015 年 3 月 爆 破 BLASTING Vol. 32 No. 1  Mar. 2015 doi 10. 3963/ j. issn. 1001 -487X. 2015. 01. 024 现场混装炸药做功能力试验方法研究 郑思友 （中煤科工集团 淮北爆破技术研究院有限公司， 淮北 235000） 摘 要 做功能力是衡量炸药性能的一个重要指标， 现场混装炸药的爆轰感度相对较低， 其爆炸性能测试 需要大药量的试验方法， 故现场混装炸药的做功能力目前还没有较好的测试方法。为了研究现场混装炸药 的做功能力， 利用弹道抛掷试验测试了现场混装乳化炸药、 现场混装铵油炸药和现场混装重铵油炸药分别在 不同类型起爆药起爆下的做功能力。结果表明 弹道抛掷法试验药量较大， 可以满足用起爆药起爆现场混装 工业炸药的条件； 通过多次测试对比， 发现测试结果几乎不受起爆药做功的影响， 测试数据精度高， 结果可 靠， 能够满足测试现场混装工业炸药做功能力的技术条件。 关键词 工业炸药；现场混装炸药；做功能力；弹道抛掷试验；起爆药；爆轰；试验方法 中图分类号 TJ55； O69； TD235. 21 文献标识码 A 文章编号 1001 -487X （2015） 01 -0121 -05 Study of Testing on Power of Site Mixed Explosives ZHENG Si-you （Huaibei Blasting Technology Research Institute Co Ltd， China Coal Technology and Science Group， Huaibei 235000， China） Abstract The power of explosive was an important index for uating industrial explosives perance， while no effective of power uation of site mixed explosives was put forward due to the large dosage in the test and the low detonation sensitivity. To study the power of site mixed explosives， The power of site mixed emulsion， site mixed ANFO and site mixed heavy ANFO were tested respectively by ballistic projectile test with different kinds of initiating explosives. Results showed that large dosage met detonate site mixed explosives with initiating explosive. The test results were affected little by the power of initiating explosive compared to many other tests. This maybe an alternate for testing the power of site mixed explosives. Key words industrial explosive；site mixed explosives；power；ballistic projectile test；initiating explosive； detonation；test 收稿日期 2014 -11 -13 作者简介 郑思友 （1982 - ） 男， 工程师、 工学学士， 主要从事民用爆 破器材爆炸性能测试和工程爆破研究，（E-mail） waitzh qq. com。 炸药的现场混装技术是采用装药车将原材料运 送到爆破作业现场， 并通过控制系统把原材料按比 例进行混制后送入炮孔， 在炮孔内敏化形成炸药。 它是集原材料运输、 炸药现场混制、 机械化装药于一 体的先进装药技术， 具有装药效率高、 爆破质量好、 钻爆成本低、 使用方便安全等突出优点 ［1， 2］。混装 炸药生产模式是炸药生产、 爆破服务的发展方向。 目前国内使用的现场混装炸药主要以现场混装乳化 炸药、 现场混装铵油炸药和现场混装重铵油炸药为 主 ［3， 4］。现场混装炸药共同的爆轰特征是 爆轰敏 感度较低， 一般不具有雷管感度； 临界直径大， 爆轰 成长区宽， 小药量或小直径条件下不能达到稳定爆 轰。因此， 测试这类炸药的爆轰性能必须采用大药 量并且使用起爆药起爆进行试验。 炸药的做功能力和爆速是炸药的两个重要的爆 轰性能参数， 也是工程爆破设计必不可少的参考依 据。常用的一些测试工业炸药做功能力的试验方法 基本上都是在有雷管感度工业炸药的基础上设计 的， 试验药量较小， 不适合现场混装炸药这类具有特 殊爆轰特征的工业炸药的测试 ［5］。目前， 国内对现 场混装炸药的检测， 基本上只能检测炸药的外观、 密 度和爆速等指标， 做功能力还无法准确测定， 这对于 工程爆破中的能量控制乃至爆破工程质量控制都是 极为不利的。现场混装炸药应用领域及用量越来越 大， 因此， 准确测试这类炸药的做功能力具有重要的 现实意义。 1 试验方法及装置 弹道抛掷法是在国际上广泛应用的测试工业炸 药做功能力的一种方法。例如 德国 EXAM 检验所 很早便建立了弹道抛掷法用于工业炸药的做功能力 检测 ［6， 7］。弹道抛掷法测试工业炸药的做功能力具 有 试验药量大 （药量可达数百克） ， 试验重现性好， 测试结果准确、 可靠， 作功方式能够体现出炸药的爆 破抛掷能力， 能够比较客观地反映出工业炸药的做 功特点， 比较符合爆破实际 ［5， 8］； 不需要复杂的仪 器， 操作简单， 易于普及； 不产生铅污染， 环保， 且测 试成本低； 不仅能测试具有雷管感度的炸药， 而且能 测定无雷管感度的工业炸药等优点 ［9， 10］。 试验装置示意图如图 1 所示， 主要由钢筋混凝 土基础、 炮筒和钢盖等部分构成， 炮筒固定在混凝土 基座上， 筒轴线与地平面成 45角。测试时， 根据炸 药种类称取一定量的试样， 按炸药的原密度制成药 卷， 将待测药卷固定在炮筒中央， 使炸药轴线与炮筒 的轴线重合， 并使药卷的传爆方向与钢盖的抛掷方 向相同或相反。炸药爆炸作功使钢盖以 45角斜向 上抛出， 钢盖运动轨迹呈抛物线形， 由于钢盖运动速 度低 （10 20 ms -1） ， 空气阻力的影响较小， 可忽 略。测出钢盖被抛出的水平距离 L。利用抛掷距离 L 衡量炸药的做功能力， 也可换算成单位质量炸药 做功进行定量评价炸药做功能力。 图 1 弹道抛掷测试示意图 Fig. 1 Sketch of the ballistic projectile 由能量守恒定律， 钢盖的初始动能 E 可由式 （1） 表示 E 1 2 mV20 1 2 mgL（1） 式中 E 为钢盖获得的初始动能， J； m1为钢盖的质 量， 通常为200 kg； V0为钢盖初始速度， ms -1； g 为 重力加速度， 取 9. 81 ms -2； L 为钢盖被抛出的水 平距离， m。 则单位质量炸药作功由式 （2） 计算 W E m2 （2） 式中 W 为单位质量炸药对钢盖作功， Jg -1； E 为 钢盖获得的能量， J； m2为炸药的质量， g。 2 实验部分 2. 1 样品简介 试验所用样品选用了目前常用的三类现场混装 工业炸药品种， 分别是现场混装乳化炸药、 现场混装 铵油炸药和现场混装重铵油炸药， 每类均选用了 3 家采用不同技术的现场混装车生产的炸药样品， 分 别编为 1、 2和 3。 2. 2 结果与分析 2. 2. 1 现场混装炸药在不同起爆条件下的测试结果 称取 200 g 所测炸药样品分别用 TNT 和 2 号岩 石乳化炸药 （以下简称 2 号岩石） 作为起爆药柱， 药 量均为 100 g。试验前首先测试 100 g 起爆药柱的 做功能力值 （6 次平行试验的平均值） ， 并将其扣除。 每试样在各起爆药起爆下均平行试验 6 次， 取平均 值， 测试结果见表 1。 为了分析起爆药是否对测试结果有影响， 利用 数理统计方法对表 1 中炸药试样的测试数据进行差 异性分析， 分析比较被测试样在不同起爆药柱起爆 下的两组数据是否具有显著差异， 以验证利用弹道 抛掷试验采用起爆药柱起爆测试现场混装工业炸药 做功能力的可靠性。 当两组数据的总体方差未知时， 可用 F 检验比 较两组数据的方差。 F s2 1 s2 2 （3） 式中 F 为两个方差的比值； s 为标准差， 固定较大者 标准差值为 s1， 较小者为 s2。 计算出的统计量 F 值与 F 分布表中的临界值 F0. 05作比较 若 F F0. 05， 表示两个标准差有显著差 别， 否则表示两者没有显著差别。若两标准差没有 显著差异， 则对两组数据再进行 t 检验。 221爆 破 2015 年 3 月 表 1 炸药试样在不同传爆药下的测试结果 Table 1 Test results of explosives by different primers 试样种类编号起爆药柱 抛掷距离/ m平均值/ m标准差/ m 作功/ （Jg -1） 1 TNT15. 5815. 5615. 9716. 0315. 7015. 5715. 740. 2177. 2 2 号岩石15. 5915. 9315. 4815. 8316. 2316. 0015. 840. 2777. 7 现场混装 乳化炸药 2 TNT14. 4513. 9614. 2714. 2314. 7013. 8714. 250. 3169. 9 2 号岩石13. 6914. 4014. 7813. 9814. 2313. 8014. 150. 4169. 4 3 TNT16. 7516. 5917. 0616. 9217. 2016. 8016. 870. 2282. 7 2 号岩石17. 3117. 0016. 5016. 7916. 8217. 1516. 930. 2983. 0 1 TNT12. 6813. 4313. 2712. 6012. 7512. 9912. 950. 3463. 5 2 号岩石12. 4812. 8912. 6913. 2413. 2112. 9912. 920. 3063. 4 现场混装 铵油炸药 2 TNT13. 9013. 8113. 4513. 5513. 6813. 2413. 600. 2466. 7 2 号岩石13. 3012. 9513. 8213. 6613. 4013. 1813. 380. 3265. 6 3 TNT10. 5510. 3610. 2810. 5610. 6010. 9510. 550. 2351. 7 2 号岩石10. 799. 9810. 1510. 5510. 319. 8610. 270. 3550. 4 1 TNT12. 8312. 5914. 0413. 1013. 7513. 5813. 320. 5665. 3 2 号岩石12. 6513. 3813. 1413. 7312. 8214. 2613. 330. 6065. 4 现场混装 重铵油炸药 2 TNT13. 8013. 6613. 9914. 0314. 7214. 6014. 130. 4369. 3 2 号岩石13. 2014. 0513. 8114. 7913. 7514. 3013. 980. 5468. 6 3 TNT14. 9114. 7016. 0015. 2215. 7015. 4915. 340. 4975. 2 2 号岩石14. 8015. 4115. 5315. 7014. 2015. 0015. 110. 5674. 1 t χ1 - χ 2 s n 槡 2 （4） 式中 t 为 t 检验的统计量； χ1为第一组数据平均值； χ2为第二组数据平均值； s 为合并标准差， s s2 1 s 2 2 槡2 ； n 为每组数据自由度 （即数据个数） 。 将式 （3） 求出的 t 和 t 分布表中的 t 值比较， 若 t ≤t0. 05， 则表示两组数据没有显著差异； 否则， 表 示两组有显著差异。 把表 1 中各被测试样的数据分别带入式 （3） 和 式 （4） 计算， 计算分析结果见表 2。 表 2 测试结果的差异性数理分析 Table 2 Otherness mathematical analysis of test results 试样种类试样传爆药 χ SFF0. 05tt0. 05有无显著差异 1 TNT15. 740. 21 1. 654. 280. 722. 45无 2 号岩石15. 840. 27 现场混装 乳化炸药 2 TNT14. 250. 31 1. 754. 280. 482. 45无 2 号岩石14. 150. 41 3 TNT16. 870. 22 1. 744. 280. 402. 45无 2 号岩石16. 930. 29 1 TNT12. 950. 34 1. 284. 280. 162. 45无 2 号岩石12. 920. 30 现场混装 铵油炸药 2 TNT13. 600. 24 1. 784. 281. 352. 45无 2 号岩石13. 380. 32 3 TNT10. 550. 23 2. 324. 281. 642. 45无 2 号岩石10. 270. 35 1 TNT13. 320. 56 1. 154. 280. 032. 45无 2 号岩石13. 330. 60 现场混装 重铵油炸药 2 TNT14. 130. 43 1. 584. 280. 532. 45无 2 号岩石13. 980. 54 3 TNT15. 340. 49 1. 314. 280. 762. 45无 2 号岩石15. 110. 56 321第 32 卷 第 1 期 郑思友 现场混装炸药做功能力试验方法研究 试验证明， 弹道抛掷法可以测试现场混装工业 炸药的做功能力， 能够很好的反映出在不同工艺技 术条件生产的现场混装炸药做功能力上的差别。由 表 2 可知， 现场混装炸药在不同传爆药起爆下的两 组数据均没有显著差异， 可见， 弹道抛掷法测试现场 混装工业炸药的做功能力在保证能够完全爆轰的前 提下不受起爆药柱做功影响。从每个测试样品在相 同起爆药柱起爆的 6 次平行试验数据可看出， 试验 数据的一致性较好， 测试的 9 个试样 18 组数据的标 准偏差最大的只有 0. 60 m， 说明试验数据离散性很 小， 测试数据精确度高， 试验重复性好， 结果可靠。 试验证明， 利用弹道抛掷试验测试现场混装工业炸 药是可行的， 可以定量表征炸药的做功能力。 2. 2. 2 不同药量测试结果的相关性 称取不同质量的现场混装乳化炸药 1试样 （以 下简称 1乳化） 、现场混装铵油炸药 1试样 （以下 简称 1铵油） 和现场混装重铵油炸药 1试样 （以下 简称 1重铵油） ， 用 100 g 2 号岩石粉状乳化炸药 引爆， 考察药量与抛掷距离的关系， 结果见图 2。 图 2 抛掷距离与药量的关系 Fig. 2 A plot of projectile distance and explosive mass 从图 2 中药量与抛掷距离关系的曲线可看出， 抛掷距离随药量的增大而增加， 利用最小二乘法对 药量与抛掷距离进行线性分析， 分析结果见表 3。 表 3 抛掷距离与药量关系的线性分析结果 Table 3 The linear analysis results of projectile distance and explosive mass 试样一元线性回归方程相关系数标准误差/ m 1现场混装乳化炸药y 0. 0713x 1. 250. 99830. 38 1现场混装铵油炸药y 0. 0584x 0. 3440. 99280. 64 1现场混装重铵油炸药y 0. 067x -0. 0780. 99800. 38 由图 2 和表 3 可看出， 弹道抛掷试验测试的抛 掷距离与药量之间， 在试验药量范围内， 呈良好的线 性关系。三种炸药试样线性回归方程的相关系数都 在 0. 99 以上， 由此说明， 抛掷距离与药量的相关性 非常好。回归方程的标准误差用来表示实测 y 值偏 离回归线的大小， 即回归线的精度， 由表 3 中标准误 差数据可看出， 三种试样实测值与回归线最大偏差 只有 0. 64 m， 说明回归方程的精度较高， 测试结果 与线性回归线符合性较好。 试验证明 弹道抛掷法测试现场混装炸药的做 功能力值与药量之间具有良好的线性相关性， 试验 结果精度较高。 3 结论 （1） 利用弹道抛掷试验测试现场混装工业炸药 做功能力是可行的， 弹道抛掷法试验药量较大， 可以 采用起爆药起爆试样， 且起爆药做功几乎不影响测 试结果， 能满足现场混装工业炸药的试验要求。 （2） 弹道抛掷试验测试数据精度高， 试验数据 重复性好， 结果可靠， 且测试的是炸药爆炸对其作用 介质的抛掷能力， 做功方式与炸药在实际爆破中的 作用方式基本一致， 较符合爆破实际。 （3） 试验结果可用单位药量做功能量值定量表 示， 更有利于不同炸药做功能力比较。 （4） 弹道抛掷法测试的做功能力值与测试药量 之间， 在一定范围内具有良好的线性相关性。 参考文献 （References） ［1］ 汪旭光. 乳化炸药 ［M］ . 2 版. 北京 冶金工业出版社， 2008 405-406. ［2］ 佟彦军， 樊保龙， 孙伟博， 等. 现场混装炸药车在高海拔 露天煤矿的应用 ［J］ . 露天开采技术， 2011 （4） 31-34. ［2］ TONG Yan-jun， FAN Bao-long， SUN Wei-bo， et al. 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