D0I:10.13374/j.issn1001053x.1998.01.004 第20卷第1期 北京科技大学学报 Vol.20 No.1 1998年2月 Journal of University of Science and Technology Beijing Feb.1998 预裂一缓冲爆破中柱状孔间应力波作用分析 龚敏于亚伦齐金铎 北京科技大学资源工程学院，北京100083 摘要利用新型全息动光弹，以南芬矿高台阶靠帮控制爆破的现场参数为实验模拟基础，研究了 两预裂孔间应力波迭加的动态变化过程，在两炮孔均实行孔底和孔口同时起爆（四起爆点），并对 孔底进行加强装药条件下，获得了不同时刻的等差条纹图.发现沿炮孔方向应力波分布有很大不 同，提出了初始P波与后出现的S波迭加形成的波是所有波中最重要的部分，研究表明，孔底加强 装药是深孔孔底产生预裂效果的关键因素，孔底连线上应力场强度不受端部效应影响， 关键词预裂一缓冲爆破；等差条纹图；激光动光弹 分类号TD235.1 目前对深孔预裂爆破的效果、作用机理人们尚有一些争议！.例如：在药柱长度增加、底 部岩块夹制作用加强的条件下，孔底能否产生预裂效应；为改善底部爆破效果进行的孔底加 强装药是否有效；端部效应有无影响，其力学机理如何；起爆点位置和数目对爆破效果有何影 响，等等，但延长药包如深孔柱状爆破机理的研究比较困难.借助新型高速分幅红宝石激光动 光弹方法，本文以南芬矿高台阶靠帮控制爆破的现场参数为实验模拟基础，研究了相邻孔间 应力波迭加的动态变化过程，对预裂爆破机理的有关问题进行了探讨，并提出了相应看法. 1实验装置与实验设计 主要实验设备为激光全息动光弹，一次加载可记录4个不同时刻的动态等差条纹图.它 的原理及相关研究在文献中有详细论述B, E 炮孔参数按南芬矿高台阶爆破1：150缩小，如图1 D φ2 所示.两柱状孔孔径Φ2mm,孔深120mm,为模拟现场 爆破的孔底强化装药，在模型孔底用中5mm钻头进行了 扩孔，孔口堵塞30m,采用孔口孔底同时起爆，每一孔 口装PbN。8mg,孔底50mg作为起爆药，炮孔其余部位 沿轴线方向均匀装上DDNP153mg 250 实验结果及分析 图1实验模型设计图 图2是实验所获得的全息动光弹实验照片.4幅等差条纹图对应时刻，~【，分别为炸药 起爆后15,22,29,36μ5，根据条纹图及动态条纹判读方法确定了3个时刻的条纹级次，并计 1997-10-27龚敏男，30岁，讲师，硕士于亚伦男，60岁，教授 *国家自然科学基金资助课题(No.19572015)第 2 0卷 1 9 8年 第 1期 2月 北 京 科 技 大 学 学 报 J o u r n a l o f U n i v e r s i ty o f 灰 i e n e e a n d T e e h n o l o g y B e i ji n g V o l . 2 0 N o . l F e b 。 19 9 8 预裂一缓冲爆破中柱状孔 间应 力波作用分析 ’ 龚 敏 于 亚伦 齐金铎 北京科技大学 资源 工 程 学院 , 北京 10 0 0 83 摘要 利用新型全息动光弹 , 以南芬矿高台 阶靠 帮控 制爆 破的现场参数 为实验模 拟基础 , 研究 了 两预 裂孔 间应 力波迭加 的动态 变化过程 . 在两炮孔均实行孔底 和 孔 口 同时起爆 (四 起爆点 ) , 并 对 孔底 进行加 强装药条件下 , 获得 了不 同时刻的等差条 纹图 . 发现沿炮孔方 向应力波分布有很大 不 同 , 提 出 了初始 P 波与后 出现的 S 波迭加形成 的波是所有波 中最重要 的部分 . 研究表 明 , 孔底加 强 装药是深孔孔底产生预裂效果的关键 因素 , 孔底 连线上 应力 场强度不 受端部效应影响 . 关键 词 预裂 一 缓冲爆破 ; 等差条纹 图; 激光动光弹 分类 号 T D 2 3 5 . l 目前对深 孔 预裂爆破的效果 、 作用机 理人们 尚有 一些 争议 〔 ’ , ’ ] . 例如 : 在 药柱长度 增 加 、 底 部 岩 块夹制 作用加 强 的条件 下 , 孔 底能 否产 生预 裂效 应 ; 为 改善底 部 爆破 效 果进 行 的孔 底加 强装药是 否有效 ; 端部 效应 有无 影响 , 其 力学机理 如何 ; 起 爆点 位置 和数 目对爆 破效 果有 何影 响 , 等等 . 但延长 药包 如深 孔柱 状爆破 机 理 的研 究 比较 困难 . 借 助新 型 高速分 幅 红宝 石激 光动 光 弹方 法 , 本 文 以 南芬 矿 高台阶 靠帮控 制爆 破 的现场 参数 为实验 模 拟基 础 , 研 究 了相 邻 孔 间 应力波 迭加 的 动态变 化过 程 , 对预裂爆 破机理 的有 关问题 进行 了探讨 , 并提 出 了相应看 法 . 1 实验装置与实 验设计 主要 实验 设备为 激光 全息 动光 弹 , 一次加 载 可记 录 4 个不 同时 刻 的动态等差 条 纹 图 . 它 的原 理 及相 关 研究 在文献 中有详 细论 述 13, 4 ] . 炮 孔 参数按 南芬 矿高 台 阶爆 破 l : 1 50 缩 小 , 如 图 1 所 示 . 两 柱 状孔 孔 径 中Z m m , 孔 深 1 20 ~ . 为 模 拟 现 场 爆 破 的孔 底 强化 装药 , 在 模型孔 底用 中5 ~ 钻 头进 行 了 扩 孔 , 孔 口 堵 塞 30 r n r n , 采 用 孔 口 孔 底 同时起 爆 , 每 一孔 口 装 P b \ s m g , 孔底 50 m g 作 为起 爆药 , 炮孔 其余部 位 沿 轴线 方 向均 匀装上 D D NP 1 53 m .g 盯 {{ 李 - - 州卜、 气 13 0 印- 2 实验结 果及分析 图 1 实验模型设计 图 图 2 是 实验所 获 得 的全息 动光 弹 实验 照片 . 4 幅等 差条 纹 图对应时 刻 t ,一 气分别 为 炸药 起爆 后 巧 , 2 , 29 , 36 娜 , 根 据条 纹 图及 动态 条纹 判读 方 法确 定 了 3 个 时刻 的条纹级 次 , 并计 19 97 。 10 . 27 龚敏 男 . 30 岁 , 讲师 , 硕 士 于 亚 伦 男 , 60 岁 , 教授 ` 国 家 自然科学基金 资助 课题 ( N o . 19 5 7 2 0 】5) DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 1998. 01. 004