乳化炸药水工围堰拆除爆破的关键要素

乳化炸药具有油包水型的物理结构，无机氧化剂水溶液全部被连续油相屏障所保护。实践已证明，当乳化炸药浸入水中时，这种结构既能最大限度地减少硝酸铵等无机氧化剂在水中的溶解损失量，又能阻止外部水渗进乳胶基质中，因而乳化炸药具有良好的抗水性能。

1.与围堰拆除条件有关的乳化炸药主要爆炸特性

（1）爆轰敏感度变化范围大。适当调整乳化炸药配方、变化乳化工艺条件、控制炸药密度等，可以使炸药具有不同的爆轰敏感度。如常规使用的乳化炸药具有雷管感度；粒状铝粉含量较高或密度较高乳化炸药，则需较强的起爆药包才能引爆；散装乳化炸药，特别是混装乳化炸药，则需起爆体才能引爆。可根据不同的工程要求，选择合适的炸药品种，大多数围堰拆除，采用的是雷管感度的乳化炸药；而三峡工程三期RCC围堰倾倒拆除部分预置药室中采用的是无雷管感度的混装乳化炸药。

（2）炸药密度与爆速关系密切。乳化炸药密度的调节，是通过添加夹带气体的固体微粒或引入气泡来实现的，在一定装药条件下，乳化炸药的爆速随装药密度的增加逐渐增大，至一个最大值后然后减小直至爆轰中断。乳化炸药密度一般控制在1.05～1.30g／cm3为宜，同时经验表明，普通用途的乳化炸药的最佳密度应为1.15～1.25g／cm3，乳化炸药的爆速一般可达4000～5500m／s，珍珠岩敏化的乳化炸药的爆速普遍比玻璃微球或气泡敏化的爆速要低。有试验资料表明，在约束条件下乳化炸药的爆速与装药密度的关系如图3.2.1（a）所示，在无约束条件下乳化炸药的爆速与装药密度的关系如图3.2.2（b）所示［10］。

图3.2.1　乳化炸药的爆速与装药密度的关系

（a）有约束条件；（b）无约束条件

（3）水分含量对炸药性能有影响。水分含量的多少对乳化炸药的稳定性、密度和爆炸性能都有显著的影响，在一定水分含量范围内，乳化炸药的储存稳定性随着水分含量的增加而提高，其密度、爆速则随着水分含量的增加而减小。当水分含量从5%增加到10%的过程中，乳化炸药的爆速变化并不明显，但继续增加水分含量，爆速的下降趋势就比较明显了，爆速、猛度的最大值通常出现在水分含量为10%～12%的范围内。对于雷管感度的乳化炸药，其水分含量以低于15%为宜，10%～12%为佳；可泵送的非雷管感度的乳化炸药，其水分含量以低于20%为宜，15%～17%为佳。在一定的水分含量范围内，水分对乳化炸药的殉爆距离影响是微不足道的，当水分含量在8%～16%变化时，只要炸药密度基本保持一致，其殉爆距离不会发生明显变化。装药密度对殉爆距离的影响，在主发装药和被发装药中表现是不同的，当装药密度为0.95～1.25g／cm3时，主发装药密度的增高其殉爆距离随之增大，被发装药密度的增高其殉爆距离反而随之变小；当装药密度小于0.9g／cm3或大于1.25g／cm3 时，殉爆距离反而下降，特别是当装药密度大于1.3g／cm3后，殉爆距离几乎随密度增加直线下降。

2.围堰拆除乳化炸药选择原则

根据围堰拆除爆破的特点以及乳化炸药的特性，在炸药选择时应遵循以下原则：

（1）炸药的密度应大于1.1g／cm3。由于水的浮力作用，密度小的炸药将造成装药、堵塞困难。

（2）应有可靠的防水外包装。尽管乳化炸药本身防水性能较好，但由于围堰拆除爆破的装药条件比较恶劣，容易使外包装划伤、破裂，加之装药时间长，如使外包装破损的炸药长时间浸泡在水中，将使乳化炸药的含水量增加，影响炸药的爆炸性能。浸水时间长短对包装完好的炸药性能的影响，更多地体现在水的渗透使炸药的含水率增加，爆炸性能发生了变化，随着水深的加大，又加剧了其渗透能力的影响。

（3）药包结构应便于装药施工。对于浅孔，可选择软包装结构的药卷；对于深孔，应选择硬壳外包装结构的药卷。一般来讲，软包装药卷在装药过程中容易变形，对于垂直或倾斜角度较大的炮孔，由于水的作用，药卷沉降较慢，稍不注意就会发生卡孔现象；对于水平孔或倾斜角度较小的炮孔则需借助辅助装药措施才能装药到位，辅助送药装置又挤占了炮孔的部分空间，必须采用较小的药卷直径才能与之相适应，影响炮孔的爆破效率，而且装药速度慢。围堰拆除爆破大部分采用硬壳外包装的药卷，利用药卷外壳的强度，直接连续装药。

（4）炸药应具有一定抗压性能。在围堰拆除爆破中，炮孔内的药卷将承受一定的水压力，特别是在深水条件下，炮孔内的药卷在水压力的作用下将会发生变形，影响炸药密度，从而影响炸药的爆炸性能，严重时将会出现拒爆。因此，必须根据水深情况，选用相应抗压能力的乳化炸药。在三峡三期RCC围堰拆除爆破中，为检测水压对炸药爆速的影响，专门进行了浸水后的炸药在地面与一定压力情况下起爆的爆速对比实验，试验的炸药为φ75mm（2000g±50g，长度461mm±5mm）、φ60mm（2000g±50g，长度685mm±5mm）的高能乳化震源药柱（塑料外壳壁厚1.5mm），放在0.25MPa水压力的压力罐中，经24h浸泡后取出，发现塑料外壳药柱被压扁变形。分别在地面、0.25MPa水压力罐中用电雷管起爆并测试爆速，测试结果如下：φ75mm药卷在地面、0.25MPa水压力罐中测得的平均爆速分别为5291m／s、4950m／s，爆速下降率为6.5%；φ60mm 药卷在地面、0.25MPa水压力罐中测得的平均爆速分别为5263m／s、4854m／s，爆速下降率为7.8%。另外，对某一型号的混装乳化炸药，在40.0m水深条件下浸水7 天后取出，分别在露天、40m水深下起爆，用HandiTrap 爆速VOD 记录仪进行爆速测试，测得爆速分别为4808.2m／s、2774.3m／s，40m深水下爆速仅为露天爆速的57.7%，降低了43.3%。从试验实测资料可以看出：乳化炸药受水深的影响很大，在25m水深压力情况下起爆其爆速下降了6.5%～7.8%，当在40m水深压力情况下起爆其爆速下降竟然达到了43.3%，说明水深对炸药爆速的影响并不是与水深变化成直线变化关系，而是成曲线变化关系，在一定的水深范围内变化相对较小，而当达到一定的水深后则成急剧下降的变化趋势。这与“乳化炸药的爆速随着装药密度的增加逐渐增大到一个最大值然后减小直至爆轰中断”的结论一致。［10］

3.围堰拆除常用乳化炸药品种与性能(www.xing528.com)

（1）塑料薄膜外包装乳化炸药。2号岩石乳化炸药，具有可塑性强、抗水性能好、爆炸性能优良等特点。其主要技术指标见表3.2.1，可根据用户需要生产φ≥20mm各种规格的药卷。

表3.2.1　2号岩石乳化炸药主要技术指标

ORICA公司生产SenatelTM系列产品（MagnafracTM、MagnumTM、PowerfragTM）是一种高能量、高威力、具有雷管感度的防水型包装乳化炸药，产品直径规格为25～90mm；FortelTMTempusTM是一种高威力、具有起爆弹感度的包装乳化炸药，产品直径规格为90mm。据介绍，SenatelTM系列产品和FortelTMTempusTM均可用于最大水深不超过20m的水下爆破；如包装沿药卷长度方向划开，炸药在浸入水孔两周后仍可安全高效起爆。如图3.2.2所示为SenatelTM系列某型号产品（PowerfragTM）药卷，SenatelTM系列产品和FortelTMTempusTM技术特性见表3.2.2。

图3.2.2　SenatelTM系列产品（PowerfragTM）药卷

表3.2.2　SenatelTM系列产品和FortelTMTempusTM技术特性

① 相对有效能量（重量能、体积能）是相对于密度为0.8g／cm3、有效能量为2.3MJ／kg的ANFO而言，该能量是在100MPa压力下的理想爆轰基础上计算出的。
② 爆速由炸药密度、炮孔直径、温度及密闭程度决定，最低爆速是基于不受约束条件下被引爆的试验数据得出。

（2）震源药柱系列乳化炸药。震源药柱系列乳化炸药，以塑料壳体为包装物，如图3.2.3所示。采用塑化或压装等不同工艺制造的震源器材，抗水性、密封性良好，装药约束条件大，广泛用于石油、天然气、煤田等矿藏的地震勘测和水下爆破作业。乳化震源药柱技术性能指标见表3.2.3。

图3.2.3　乳化震源药柱外壳形状

表3.2.3　乳化震源药柱技术性能指标