公告：
钻爆法作为一种传统的岩石爆破技术，凭借其适用性广和施工技术成熟的优点，在矿山开采、隧道建设和地下空间开挖等工程领域中得到了广泛应用。炮孔堵塞是钻爆法施工中的一个关键环节，合理堵塞不仅能高效利用炸药能量，还能有效控制岩石的破碎程度。在钻爆法施工中，不同的堵塞条件对爆破效果具有很大的影响，基于不同工程条件合理选用堵塞材料，从而达到减少炸药用量并增加循环进尺的目的，这已成为工程爆破领域一个亟待解决的技术难题。
江汉大学姚颖康团队针对无堵塞、水袋堵塞、锚固剂堵塞和黏土堵塞的不同堵塞条件，采用高速摄影仪对堵塞段在爆破作用下的运动特性进行了详细观测。同时，利用自制的爆腔观测系统深入研究爆腔的损伤特征，并对钻孔面的应变特征进行系统分析。研究揭示了炮孔堵塞对爆破效果的影响规律，为工程设计提供理论依据。
不同堵塞条件的堵塞段运动特性分析
在爆破试验中，在各堵塞工况孔口的堵塞材料处粘接一枚小球，用来配合高速摄影仪记录堵塞段的运动特性。水袋堵塞作用时间最短为3.1 ms，锚固剂次之为4.2 ms，黏土堵塞作用时间最长为8.7 ms，分别是水袋堵塞作用时间的3倍和锚固剂堵塞作用时间的2倍。这表明黏土堵塞能够有效延长堵塞作用的时间，让爆生气体充分发挥“气楔作用”破碎岩体。
观测方案
堵塞段运动特性
爆腔损伤特征分析
爆腔观测系统由刻度杆、内窥镜和强光电筒组成，用其对各工况孔内深处与浅处的爆腔进行拍摄。选取各工况中距离孔底5~25 cm处（孔内深处）和距离孔底30~50 cm处（孔内浅处）的典型图像进行比较。黏土的堵塞作用不仅能增大孔壁周围岩体的径向损伤范围，也能增大炮孔轴向岩体损伤范围。因此，采用黏土堵塞可以扩大岩体损伤范围，增大工程爆破中的循环进尺，提高炮孔利用率。
爆腔观测系统
距离孔底5~25 cm处
距离孔底30~50 cm处
钻孔面应变特征分析
在钻孔面的竖直和水平方向粘贴应变片对钻孔面的应变数据进行采集，应变片间距均为12 cm。钻孔面的损伤演化主要受爆炸应力波、岩体表面反射作用、孔口应变向外传递和爆生气体对岩体的“气楔作用”的影响。同时可将炸药爆炸后钻孔面的应变曲线划分为4个阶段：180 μs应力波传播至岩体的钻孔面，应变曲线开始变化；300~800 μs应变曲线在拉压应变之间来回转换；800 μs左右爆生气体开始产生作用；1 400 μs后应变曲线逐渐趋于平稳。
应变片位置
钻孔面应变曲线
数值模拟对比研究
采用数值模拟的方法对两种工况的装药段与非装药段的孔壁压力及损伤演化区域进行对比。黏土堵塞对装药段孔壁压力的影响可忽略不计，黏土发挥堵塞作用后，其空气段孔壁压力是无堵塞工况对应位置处的13倍左右，堵塞段孔壁压力是无堵塞工况对应位置处的3倍左右；相较于无堵塞工况，黏土堵塞工况损伤范围更大，其损伤范围更大的区域主要体现在空气段和堵塞段区域，黏土堵塞工况的岩体损伤发育时间是无堵塞工况的1.7倍左右。
无堵塞
黏土堵塞
图岩体损伤区域
姚颖康
江汉大学教授、博士研究生导师。现任精细爆破全国重点实验室副主任，兼任中国力学学会工程爆破专业委员会秘书长、中国爆破行业协会专家委员会委员。主要从事建（构）筑物爆破拆除、岩土爆破和基础设施抗爆减爆等方面的教学与科研工作，主持国家自然科学基金面上项目、国家重点研发计划子课题、湖北省重点研发计划项目等各类项目10项，发表学术论文80余篇，授权发明专利30余项，获湖北省科技进步一等奖2项、二等奖1项，中国爆破行业协会科学技术奖一等奖3项，先后被评为武汉市优秀青年科技工作者、武汉市有突出贡献中青年专家。
《金属矿山》简介
《金属矿山》由中钢集团马鞍山矿山研究总院股份有限公司和中国金属学会主办，主编为中国工程院王运敏院士，现为北大中文核心期刊、中国科技论文统计源期刊（中国科技核心期刊）、中国精品科技期刊（F5000顶尖学术论文来源期刊）、中国百强报刊、RCCSE中国核心学术期刊（A）、中国期刊方阵双百期刊、国家百种重点期刊、华东地区优秀期刊，被美国化学文摘（CA）、美国剑桥科学文摘（CSA）、波兰哥白尼索引（IC）、日本科学技术振兴机构数据库（JST）等世界著名数据库收录。主要刊登金属矿山采矿、矿物加工、机电与自动化、安全环保、矿山测量、地质勘探等领域具有重大学术价值或工程推广价值的研究成果，优先报道受到国家重大科研项目资助的高水平研究成果。根据科技部中国科技信息研究所发布的《2024中国科技期刊引证报告（核心版）》，《金属矿山》核心总被引频次位列26种矿业工程技术学科核心期刊第1位；根据中国知网发布的《中国学术期刊影响因子年报》（2024版），《金属矿山》学科影响力位居73种矿业期刊第9位。
责编：曾文旭
编排：余思晨
审核：王小兵
声明：本文系转载自互联网，请读者仅作参考，并自行核实相关内容。若对该稿件内容有任何疑问或质疑，请立即与铁甲网联系，本网将迅速给您回应并做处理，再次感谢您的阅读与关注。