[科普中国]-耦合装药

简介

岩石巷道的掘进方法主要有机械开挖、爆破两种，钻眼爆破广泛应用于中硬及以上岩石巷道的掘进。爆破效果受到爆破过程中各种因素的影响，其中最为突出的是装药结构。从炮孔直径与药卷直径的关系来说可以分为空气不耦合装药与耦合装药两种。不耦合装药结构的研究成果很多，耦合装药结构对爆破效果影响的研究还存在不足1。

装药结构最常采用的装药结构形式有：

①耦合装药——炸药直径与炮孔直径相同，药炸与炮孔壁之间不留间隙。

②不耦合装药——炸药直径小于炮孔直径，药炸与炮孔壁之间留有间隙。

③连续装药——炸药在炮孔内连续装填，不留间隔。

④间隔装药——炸药在炮孔内分段装填，装药之间由炮泥、木垫或空气柱隔开。

不同装药结构爆破过程压力分析空气不耦合装药时的炮孔孔壁压力峰值为690MPa，耦合装药时，压力峰值为2500MPa，从爆破的整个过程来看，在初始阶段，耦合装药较不耦合装药的压力峰值大，但随着距炸药中心距离的増大，爆破的继续发展，耦合装药与不耦合装药的压力峰值的差距逐渐减小，最后耦合装药的压力峰值较小2。

不同装药结构爆破过程X轴向压力分析空气不耦合装药时X方向的拉应力峰值为720MPa， 耦合装药时X 方向的拉应力峰值为2510MPa，从爆破的整个过程来看，在初始阶段，耦合装药较不耦合装药的应力峰值大的多，随着爆破的继续发展，耦合装药与不耦合装药的应力峰值的差距逐渐减小，最后耦合装药的压力峰值较小，可见，耦合装药较不耦合装药X方向应力的衰减速度快，作用时间短，可以认为耦合装药时爆炸禁区的岩石吸收大部分了炸药能量，导致岩石破碎程度高，应力波能量较小，衰减较快。

不同装药结构对爆破效果影响在炮孔近区耦合装药较不耦合装药的压力峰值大，但随着距炸药中心距离的増大，爆破的继续发展，耦合装药与不耦合装药的压力峰值的差距逐渐减小，最后耦合装药的压力峰值较小，耦合装药较不耦合装药应力衰减速度快，作用时间短。

所以，对控制爆破来说，不耦合装药结构由于应力作用时间长，能量分布均匀是非常合适的，但对于李保全：耦合装药对巷道掘进爆破效果影响的数值研究煤矿巷道掘进，在形成新的自由面的同时，尽量避免对围岩结构造成扰动，耦合装药结构使得炮孔近区的破碎程度大，大量吸收炸药爆炸能量，加快冲击波衰减，减小了对巷道围岩的扰动，且振速较低，更适合于煤矿巷道掘进3。

总结（1）耦合装药时的孔壁压力峰值与X轴向拉应力峰值，在爆破初始阶段较不耦合装药时大，随着距炸药中心距离的増大，爆破的继续发展，耦合装药与不耦合装药时的孔壁压力峰值与X轴向拉应力峰值差距逐渐减小，最后耦合装药时较小，耦合装药较不耦合装药应力衰减速度快，作用时间短，振速较小。

（2）耦合装药结构使得炮孔近区的破碎程度大，大量吸收炸药爆炸能量，加快冲击波衰减，减小了对巷道围岩的扰动，且振速较低，更适合于煤矿巷道掘进2。