不耦合系数对爆破效果影响的分析

不耦合装药对爆破的影响

装药在炮孔内的安置方式称为装药结果，它是影响爆破效果的重要因素。最常采用的装药结构形式有：

耦合装药 ——药包直径与孔径直径相同，药包与孔壁之间不留间隙。 不耦合装药——药包直径小于炮孔直径，药包与炮孔壁之间留有间隙。 连续装药——炸药在炮孔内连续装填，不留间隙。

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。

药包与孔壁的不耦合程度用不耦合系数来表示，即炮孔直径与药包直径的比值：

R 耦合=d 孔/d 药

从公式中看出，当R=1，药包与孔壁完全耦合；当R ＞1时，药包与孔壁不耦合，说明药包与孔壁间存在空气间隔，由于炸药与岩石的波阻抗均为空气的波阻抗的10000倍，在不耦合情况下，爆炸能量从炸药传播到空气，再由空气传播到岩石的过程中严重衰减。由于考虑装药的可行性问题，只要药包和孔壁之间存在空气间隙，这种损失不可避免。

（1） 不耦合系数对应变的影响

在石灰石中采用密度为1.4g/cm ³和爆速为6000m/s 的硝化甘油炸药进行爆破试验，若改变不耦合系数R ，则在距离爆源相同距离的地点测得的反应幅度值与R 的关系，如图1—1。可以看出，当R=1，孔壁岩体中的相对应变为1.0，当逐渐增大R 时，应变幅值也逐渐下降。岩石的相对应变值近视与R 的1.5次幂成反比。

相对应变

不耦合系数

图1—1 相对应变与不耦合

系数的关系

（2） 不耦合系数R 对切向最大应力的影响

实验是在铅块上进行，在铅块上钻若干个直径不同的炮孔，用直径不变的DDNP 炸药做成药包进行实验。当改变不耦合系数R 时，测得孔壁上的切向最大应力σ与不耦合系数R 的关系如图1—2所示。从图纸得知，随着R 值增大，σ值呈指数函数下降

不耦合系数

图1—2 切向最大应力与不耦合系数的关系

σm a x (×1000

M P a )

（3） 不耦合系数R 对切向应力的影响

同样以铅块进行实验，测得孔壁上的切向应力随时间的变化关系乳图1—3，这种关系说明，当R=1.1时，出现了陡峭的尖峰波面，当R 增大至2.5时，波形变平缓。由图说明，当R=2.5时，作用在孔壁的压力主要是炮轰气体产物的膨胀

压力。

时间（μs）(a) R=1.1

图1—3 孔壁上切向应力随时间变化的关系

σ

(×1

000M P a )

σ

(×1

000M P

a )

时间（μs）(a) R=1.1

从上述实验的结果同样可以得出，当R＞1时，药包爆炸时的爆轰波对孔壁的冲击效应减缓，孔壁的最大切向应力急剧下降，这对爆破坚硬致密的岩石来说，是非常不利的。但对光面、预裂以及其他需要控制孔壁岩石过度粉碎的爆破来说，常借助增大不耦合系数来控制爆轰波对孔壁的冲击作用

综上所述：

1、目前地采厂人工打钻炮眼孔径为42cm，所用炸药（乳化、硝铵）药

卷直径为32cm，不耦合系数为1.31。凿岩台车打钻孔径为45cm，不

耦合系数为1.41。

2、针对于坚硬致密的岩石，不耦合系数越大，爆轰能量会越弱，切向应

力越小，爆破效果也越差。经过咨询多位爆破人员意见，台车打钻不

耦合系数1.41，相比人工打钻1.31的系数，影响不会太大，且炸药

药卷直径较难改变，现场炮眼布置时，适当缩近炮眼距离即可。

3、台车1.41的不耦合系数，有利于提高周边孔的半孔率，增强光爆效

果。

4、目前，台车打钻，掏槽眼眼深为3.3m，周边眼也为3.3m。为减少材

料消耗，达到节能效果，个人认为周边眼可少打0.2m，即孔深只打

到3.1m便可。