长江科学院-获奖成果详情国家科学技术进步奖

获奖名称: 条形装药开口爆炸破坏分区研究

获奖等级: 一等奖

获奖类别: 国家科学技术进步奖

授奖单位: 国务院

完成单位: 长江水利水电科学研究院、中国科学院力学研究所

获奖年度: 1986

获奖人员: 刘殿中、何广沂、朱传统、佟锦嶽、熊长汉、季月伦、刘华

成果简介:项目背景情况本项目为《七七工程设计》的分项目，七七工程主要研究岩石中的爆炸作用机理，以及岩石爆炸的安全防护技术，为军方提出并立项，长江水利水电科学研究院防护科配合军方开展了地下洞库爆炸安全试验等现场试验工作。项目组结合条形装药开口爆炸进行了大量现场试验，目的是研究条形装药开口爆炸破坏分区研究和影响范围，当药包长度增长到一定限度，长条药包爆破作用规律同集中药包相比将有质的飞跃。研究表明长条形药包抛掷堆积方向性好、抛距远，爆堆集中，两端侧很少有抛掷堆积，因此应用的领域越来越多。条形药包爆破作用效果主要可分为三个方面的问题：一是条形药包爆破破岩效应；二是条形药包抛掷堆积效应；三是条形药包爆破地震效应。项目组针对第一个问题开展了试验研究，揭示了条形装药开口爆炸破坏机理、破坏分区，以及各分区的破坏特征，为我国地下洞室工程爆炸安全积累了数据。主要技术创新（1）开展了条形装药开口爆炸破坏机理研究。条形药包中部冲击波阵面为柱形，传播速度高于两端，且随径向距离增大，波速逐渐衰减，这与原先人们的设想和理论计算相符合。端部冲击波阵面近似为半椭圆形，且逐渐向近半球形发展，椭球形波阵面有逐渐向中部扩展的趋势。（2）条形药包冲击波阵面的主要特征为：药包中部为柱形波。冲击波阵面速度最快；两端波阵面形状为近似椭圆形，冲击波速度小于中部柱面波速；端部45°斜方向冲击波速度最小，相应的能量密度也最小。（3）条形药包爆破破岩是爆炸产生的冲击波能、高压气体膨胀能和反射拉伸波共同对岩石作用，导致了岩石的破裂及漏斗坑的形成。但在条形药包漏斗坑的不同部位三种作用力的贡献各不相同。在药包和自由面之间的岩石破裂机制，主要是冲击波和高压气体的膨胀力驱使裂缝的发展，而反射波能引导裂缝发展方向，加速裂缝发展速度，并影响爆坑两侧最终边界面形状。尽管反射波不是主要直接拉裂破岩，但它干扰了裂缝发展方向，加速了介质的破裂速度,并对破裂范围起控制作用。端部介质和药包下部介质起初的破坏同药包上部一样，当反射波产生作用后，气体膨胀压对下部介质和端部介质作用能减小，其破裂发展速度减慢。推广应用情况相对于集中药包爆破来说，条形药包爆破的应用前景极为广阔，普通的钻孔爆破也是一种典型的条形药包爆破，在露天明挖、地下洞室开挖、料场开采等方面，都获得了极为广泛的应用。在洞室爆破方面，条形药包洞室爆破逐渐取代了集中药室洞室爆破，在露天矿山揭顶爆破、水利水电工程面板堆石坝坝料开采爆破、场地平整爆破方面获得了广泛应用。长江科学院采用条形药室洞室爆破，在天生桥一级水电站开采了面板堆石坝主堆石料数百万方，在港口湾水库、盘石头水库、崖羊山水库、紫坪铺水库堆石坝坝料开采中，成功应用了条形药包爆破技术。