煤矿许用炸药抗爆燃性定量检测技术的研究

设计了一种定量测试煤矿许用炸药抗爆燃性的检测技术,该检测技术采用样本容量n=6的小样本升降试验法,并统一采用黑火药作为主爆药卷。通过该检测技术对煤矿许用炸药及岩石型炸药进行了抗爆燃性能测试,结果表明：该检测技术适用于我国所有工业炸药的抗爆燃性测试,可以定量评价煤矿许用炸药的抗爆燃性,以及比较不同产品间的抗爆燃性。     

深水静压作用下含水炸药爆炸性能的研究

为得到含水炸药的爆速随静态压力变化的规律,采用特制的爆炸性能测试装置,通过改变静水表面的压力来模拟深水装药环境,对不同静压作用下两类含水炸药(乳化炸药和煤矿许用水胶炸药)的爆速进行测试。实验结果表明:含水炸药的爆速随着压力的增大而降低;乳化炸药受静态压力的影响较大,在静压力为0.3MPa下会发生拒爆,水胶炸药爆速下降率比较平缓稳定。同时,通过拟合得到了乳化炸药的爆速与压力和加压时间之间的关系式。本研究为含水炸药在水下爆破中的应用提供技术支持。     

乳化炸药的热分解特性

用差示扫描量热仪(DSC)测试了不同升温速率下二级和三级煤矿许用乳化炸药放热分解反应的起始温度和峰顶温度。用Kissinger法计算了该反应的动力学参数,得到了120℃、150℃和250℃时的反应速率常数。结果表明,随着配方中KCl和NaCl含量的增加,乳化炸药的安定性增加。提出了乳化炸药在生产过程中应注意的一些问题。     

含水炸药在静压作用下爆炸特性的实验研究

用特制的爆炸测试装置对不同静态压力作用下的两类含水炸药(乳化炸药和煤矿许用水胶炸药)的猛度进行测试.实验结果表明:不同的敏化方式和敏化剂对乳化炸药在静压作用下的爆炸性能有显著的影响.其中化学敏化的乳化炸药的猛度受静态压力影响最大,其在静压力为0.6MPa下拒爆,而玻璃微球敏化的乳化炸药的爆炸性能最好;膨胀珍珠岩敏化的乳化炸药和水胶炸药在静压力为0.1 ～ 0.6MPa范围内猛度值下降差值较小,水胶炸药的猛度下降率曲线比较平缓稳定.     

炮孔装药量与炮孔间距关系的研究

为了有效解决炮孔间距与炮孔用药量之间的合理性问题,运用爆炸力学理论和岩石力学理论,初步分析爆炸应力在岩体中产生破裂区的机制,并计算了炮孔中不耦合装药起爆后岩体中粉碎区和裂隙区的范围,建立了爆炸应力与裂缝区大小之间的关系,从理论上解决了炮孔装药量与炮孔间距之间的相互合理性问题。现场试验表明,对于一个掘进循环,炸药成本共减少约了17.8%;循环进尺增加了0.2 m;周边炮孔眼痕率超过92%;巷道成形质量好,不平整度下降到100 mm以内;取得了大块率小、巷道成型好、施工快的理想效果,既保证了工程质量,又降低了成本。     

氯化石蜡-52对乳胶基质稳定性影响的研究

采用热重-热流(TG-DSC)联用技术,在氮气气氛中根据不同升温速率分别对含0、1%、2%、3%氯化石蜡-52的4种乳胶基质热分解动力学进行研究,得到乳胶基质热分解反应的初始分解温度、单位放热量和表观活化能。采用高低温循环法和水溶法对乳胶基质的储存稳定性进行研究,得到乳胶基质中硝酸铵的析出量和溶失率。结果表明,当w氯化石蜡-52≤2%时,乳胶基质相对稳定,本研究对氯化石蜡-52应用于高威力煤矿许用乳化炸药的研究具有重要的参考价值。     

浇注六硝基六氮杂异伍兹烷基混合炸药驱动性能

为研究浇注六硝基六氮杂异伍兹烷（CL-20）基混合炸药的金属驱动特性,制备了CL-20∶端羟基聚丁二烯（HTPB)∶Al-Zn配比为84∶11∶5的浇注CL-20基炸药试样GWL. 测试GWL密度、爆速、爆压、机械感度以及快速烤燃、慢速烤燃和枪弹撞击3项不敏感特性,发现其炸药密度为1.78 g/cm³、爆速为8 750 m/s、爆压为33.21 GPa,不敏感试验反应等级均为燃烧,机械感度也符合炸药使用要求。采用50 mm标准圆筒试验测试了GWL炸药试样的做功能力,发现GWL炸药试样驱动圆筒在41 mm特征点上的速度为1 730 m/s. 应用有限元分析软件Autodyn时圆筒试验过程进行数值模拟计算,通过对比试验结果与数值模拟结果,得到GWL炸药的JWL状态方程;设计CL-20∶HTPB配比为89∶11的无金属粉炸药试样GC,在相同试验条件下测试了GC的机械感度与爆炸驱动能力,结果表明GC与GWL两种炸药试样驱动能力相当,但是GC炸药的机械感度高于GWL炸药。采用Autodyn软件建模对比研究了GWL炸药与C-1炸药和LX-14炸药的驱动能力,结果显示：GWL炸药驱动破片的终速比LX-14炸药高2.6%;其驱动性能优良,是一种高能低感度的新型CL-20基浇注炸药。     

含双芳-3发射药的灌注炸药爆轰性能

采用灌注成型工艺,将含敏化剂的含能灌注液填充于废弃的双芳-3发射药颗粒的空隙中,制备出灌注炸药。通过见证板试验、高速摄影、空中爆炸及水下爆炸试验分别研究了其爆轰性能、冲击波超压及能量输出特性。结果表明,采用灌注工艺,可制备性能优良的灌注炸药;随着敏化剂含量的增加,炸药的爆轰感度显著提高,但其爆速、冲击波超压及水下爆炸能量输出变化较小;该炸药的密度可达1.52 g·cm-3,爆速6600 m·s-1(Φ60 mm),比例距离为1.65～4.50 m·kg-1/3时TNT当量系数略大于1,比冲击波能及总能量分别为1.57,4.16 MJ·kg-1,高于常用的工业炸药,略低于TNT。     

一种新型熔铸炸药研究

以高能量密度材料DNTF与TNT的低共熔物为载体,研制了一种以奥克托今(HMX)为主体组分的新型熔铸炸药配方,其装药密度为1.86g·cm-3,爆速8800m·s-1,做功能力为159%TNT当量,可用做聚能战斗部和杀伤战斗部装药的基础配方。     

水浴加热对乳化炸药爆炸威力的影响

为了研究高温炮孔对水浴防护下乳化炸药爆炸威力的影响,采用100℃水浴加热模拟高温炮孔中防护下乳化炸药的环境温度,通过水下爆炸实验计算得到水下爆炸参数。结果表明:乳化炸药的爆速、冲击波冲量、比冲击波能、比气泡能以及总能量随着水浴加热时间的增加而下降,其中乳化炸药比气泡能与总能量随着水浴加热时间增加呈近似线性降低,水浴加热时间增加对比气泡能占总能量的比例变化影响较小,其比例保持在65%左右。     

填充介质对火药装药爆轰性能的影响

为了研究火药颗粒在不同介质中的爆轰性能,在火药颗粒空隙中分别均匀填充水、氧化剂溶液、氧化剂凝胶,通过板痕试验及测时仪法研究了不同填充物对火药装药爆轰性能的影响,并与无填充物的装药进行了对比;测试了灌注液的氧平衡对火药装药水下爆炸能量的影响。结果表明,水、氧化剂溶液、氧化剂凝胶等密实介质的加入,有利于爆轰冲击波的成长及传播,装药的爆速逐渐增加。火药颗粒装药中填充含氧化剂的密实介质后,能稳定爆轰并具有良好的爆轰性能,爆速6.4 km·s~(-1)。随着氧平衡的提高,火药装药的水下爆炸能量逐渐增加,总比能量与其氧平衡存在显著的线性关系。与岩石乳化炸药、铵油炸药相比,含火药装药的比冲击波能较高,其值大于1.0 kJ·g~(-1),总比能基本相当。     

一种应用于高温火区爆破中的不可逆起爆网路的耐温与传爆性能

针对发生在高温火区炮孔装药的误爆和早爆安全事故,采用传爆试验法、燃烧法、系统可靠性法则研究了一种应用于高温火区爆破的新型不可逆起爆网路,测试了金属爆炸索在高温环境中的耐温特性、不可逆起爆元件的传爆可靠性以及阻爆效果、评价并计算了整个爆破网路的安全性与可靠度。结果表明:炮孔内使用金属爆炸索比塑料导爆索耐高温安全时间长,降低了因高温造成炮孔误爆的概率;孔外部分包含的不可逆起爆元件具有类似于电路中二极管的作用,在爆破网路中起着单向安全控制作用,避免发生因单个炮孔的意外引发整个爆破网路误爆,保证了主网路的安全。当炮孔数达到64个时,不可逆起爆网路可靠度依然可达到99.99%,明显优于传统爆破网路。     

不同升温速率下炸药烤燃模拟计算分析

为了研究不同升温速率条件下炸药热反应规律,建立了炸药烤燃模型,利用计算流体力学软件,对固黑铝炸药(GHL)在不同升温速率下的烤燃过程进行了数值模拟计算.采用Arrhenius定律描述炸药自热反应,根据在1 K·min-1升温速率下固黑铝炸药烤燃实验测量的温度-时间曲线,确定了固黑铝炸药的活化能和指前因子分别为180.2 kJ·mol-1和2.1674 s-1; 分别对3.3 K·h-1,1 K·min-1,3 K·min-1和10 K·min-1四种不同升温速率下固黑铝炸药烤燃过程进行了数值模拟计算分析.结果表明,升温速率对炸药点火时间和点火位置有很大影响.升温速率增大,炸药点火时间缩短,点火位置从炸药内部移向炸药边缘.升温速率对炸药点火温度影响很小,但慢速烤燃下炸药点火时的环境温度比快速烤燃低.     

二级煤矿许用乳化炸药热分解动力学研究

利用DSC研究了二级煤矿许用乳化炸药的热分解过程。用Kissinger法、Flynn-Wall-Ozawa法和非线性等转化率法计算了其表观活化能Ea和指前因子A。atava-est k法结果表明:该过程的反应机理归属为三维扩散(圆柱形对称),机理函数为Ginstling-Broushtein方程。二级煤矿许用乳化炸药的热分解特征温度与乳化炸药实际生产过程中的乳化温度、敏化温度及其使用温度的比较表明二级煤矿许用乳化炸药有良好的热安全性。     

DNAN炸药烤燃特征

熔铸炸药在烤燃过程中会发生炸药熔化,影响炸药热反应过程。本文采用烤燃弹法,对熔铸载体炸药2,4-二硝基苯甲醚(DNAN)进行了烤燃实验,测量了炸药中心温度变化,分析了炸药熔化和反应情况。建立了熔铸炸药热反应计算模型。采用焓-孔隙率方法,计算分析了炸药熔化过程。考虑了炸药自热反应、热传导、熔化后的对流传热和空气的辐射传热。对炸药烤燃实验进行了数值模拟计算。通过与实验结果的比较,验证了计算的正确性。确定了DNAN炸药的活化能和指前因子分别为172 kJ·mol~(-1)和1.20×1011s~(-1)。计算分析了3.3 K·h~(-1)、0.3 K·min~(-1)、1.0 K·min~(-1)、3.0 K·min~(-1)、10 K·min~(-1)和60 K·min~(-1)六种不同加热速率下DNAN炸药的烤燃特征。在慢速烤燃下炸药完全熔化后才点火,而相对快速烤燃下炸药边缘点火,这时炸药内部还未完全熔化。得到了点火时刻的温度分布和液相分数分布。结果表明,在熔铸炸药烤燃中,加热速率对炸药点火前的状态影响很大,从而会影响炸药反应的激烈程度。