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1.低爆速細(xì)長型爆炸

低爆速細(xì)長型爆炸是根據(jù)炸斯尼壩理論提出來的一種裝藥結(jié)構(gòu)。炸斯尼壩，即炸藥阻抗與巖石阻抗之比。理論研究表明，炸藥巖土中爆炸所產(chǎn)生的放炮波波陣面的形狀和傳播方向，將取決于炸藥的爆炸速度與激發(fā)層的縱波速度。當(dāng)炸藥的爆速與激發(fā)巖性的速度接近時(shí)，激發(fā)出的地震子波頻率偏高且激發(fā)能量最強(qiáng)，因此，應(yīng)控制炸藥的爆速盡量與激發(fā)層的縱波速度接近，即速度匹配。1956年，Silverman等基于速度匹配理論設(shè)計(jì)了一種細(xì)長爆炸藥柱，該藥柱由高爆速藥柱與低爆速藥柱相間連接而成。通過調(diào)節(jié)兩部分元件的長度來調(diào)整爆速。式中，V為放炮波在介質(zhì)中的傳播速度；L1與V1分別為高爆速藥柱的長度和爆速；L2與V2分別為低爆速藥柱的長度和爆速。1962年，Nicholls通過一些試驗(yàn)研究了炸藥的幾何耦合和炸斯尼壩問題。結(jié)果表明，當(dāng)藥柱半徑和井的半徑相等、炸藥阻抗和激發(fā)介質(zhì)的阻抗相等時(shí)，所產(chǎn)生的能量最大。錢紹瑚等基于彈性動(dòng)力學(xué)和爆炸原理，分析了細(xì)長藥柱的爆炸機(jī)制。黃文堯等和堵平等介紹了低爆速細(xì)長爆炸藥柱的結(jié)構(gòu)和性能特征。陸明等和呂淑然等對(duì)低爆速細(xì)長爆炸藥柱配方進(jìn)行了研究。陳雙華等采用大威力混合炸藥和高強(qiáng)度外殼制成一種低爆速細(xì)長爆炸。通過試驗(yàn)證明該藥柱可以有效地拓寬頻帶至220Hz以上，目的層反射波的主頻提高至120Hz。多年來，低爆速細(xì)長爆炸的激發(fā)效果得到了研究人員的認(rèn)可，但由于現(xiàn)場操作復(fù)雜、藥柱拒爆、井深增加等問題，這種爆炸并沒有得到普遍應(yīng)用。

2.聚能型爆炸

聚能裝藥結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是藥柱一端具有空穴槽，爆炸可產(chǎn)生具有強(qiáng)侵徹穿透能力的聚能射流。聚能裝藥結(jié)構(gòu)最早出現(xiàn)在第二次世界大戰(zhàn)期間，主要用于打擊和穿透堅(jiān)硬的武器裝備。此后，地質(zhì)施爆人員嘗試將聚能裝藥結(jié)構(gòu)應(yīng)用于地質(zhì)施爆領(lǐng)域。1953年，Poulter[63]研制了一種聚能裝藥爆炸彈，該裝置由兩個(gè)相同的聚能藥柱組合而成，兩藥柱之間由一個(gè)雷管起爆。兩個(gè)對(duì)稱的藥柱有一定的傾斜角A，表示為A=arctan（vsonic/vjet）式中，vsonic為聲速，vjet為射流速度。該爆炸的特點(diǎn)是用藥量小，操作方便，產(chǎn)生的能量大，采集的放炮波信號(hào)強(qiáng)烈。趙殿棟等采用聚能裝藥爆炸進(jìn)行了單炮實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，聚能裝藥結(jié)構(gòu)激發(fā)的放炮波效果優(yōu)于常規(guī)爆炸。翟言清等、呂選勤等、秦衛(wèi)國等、呂公河等和王新紅等分別研制了聚能裝藥爆炸，并指出聚能結(jié)構(gòu)的炸藥爆炸可產(chǎn)生高頻率的地震信號(hào)，達(dá)到提高地震資料分辨率的目的；爆炸能量能更加有效地集中向下傳播，提高反射波強(qiáng)度；最大限度地減輕了爆炸產(chǎn)生的面波強(qiáng)度等特性。

3.多井組合爆炸

Hawkins等采用多井空間分布的裝藥形式，中心藥柱埋深小于周圍對(duì)稱井深度，采用同時(shí)起爆的激發(fā)方式。結(jié)果表明，與常規(guī)激發(fā)方法相比，等藥量激發(fā)條件下該結(jié)構(gòu)激發(fā)的放炮波縱波能量高、鉆井深度淺。井組合具有檢波器組合的同等組合效應(yīng)，并對(duì)多井組合爆炸進(jìn)行試驗(yàn)研究。結(jié)果表明，采用小藥量、淺井、小井距激發(fā)的組合爆炸法，不僅能提高有效波的高頻成分，還可兼顧中深層的反射能量。王衛(wèi)華[73]基于彈性力學(xué)理論，結(jié)合日常生活中的感性認(rèn)識(shí)，分析了多井激發(fā)方式的使用條件和應(yīng)用效果，分析認(rèn)為，多井組合的激發(fā)方式適用于難打井的地區(qū)，鑒于該方式成本高、效果差的缺點(diǎn)，該爆炸應(yīng)盡量少用或不用。呂公河針對(duì)弱彈性介質(zhì)中激發(fā)放炮波的困難進(jìn)行分析，提出采用多井組合激發(fā)增大激發(fā)作用面的對(duì)策，并通過現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證分析，結(jié)果表明，隨著井間距的增大，放炮波能量和信噪比均有所提高，進(jìn)一步說明了多井組合爆炸結(jié)構(gòu)可以有效地改善在弱彈性介質(zhì)中的激發(fā)效果。

4.螺旋裝藥爆炸

低爆速藥柱和延遲疊加爆炸存在起爆不可靠，操控性不好，井下定位不準(zhǔn)確等弊端，進(jìn)而研制了一種能夠克服以上弊端的新型爆炸藥柱。該裝置帶有0.64cm寬的裝填螺旋藥柱的凹槽，凹槽每節(jié)藥柱之間均有固定插桿用于井下定位。藥柱可連續(xù)穩(wěn)定地傳爆。Lang[76]發(fā)明了一種可控制爆速的爆炸彈，該產(chǎn)品采用螺旋裝藥，可以產(chǎn)生強(qiáng)烈的放炮波，并已應(yīng)用到地質(zhì)施爆中。裝藥的總質(zhì)量由傳爆藥質(zhì)量和主裝螺旋炸藥的質(zhì)量決定，而爆炸藥柱的爆速則通過調(diào)整裝藥的質(zhì)量來控制。該爆炸藥劑由AN/FO（硝酸銨/油料）組成，并且藥柱直徑達(dá)到45.72cm為最佳，具有穩(wěn)定可持續(xù)的爆速。

5結(jié)論與展望

綜上表明，炸藥爆炸是目前陸上石油地質(zhì)施爆中應(yīng)用最廣泛的爆炸。過去幾十年里，關(guān)于炸藥爆炸的裝藥設(shè)計(jì)及激發(fā)技術(shù)已取得了很大的進(jìn)展。然而針對(duì)不同條件（如地質(zhì)、地貌及溫度氣候等）下如何設(shè)計(jì)和使用炸藥爆炸，還有很多需要研究的工程問題。在炸藥爆炸的裝藥組分方面，人們主要沿用的是礦用銨梯炸藥，雖然采用對(duì)炸藥表面改性及添加高能金屬粉的方法改善了炸藥的激發(fā)性能，但始終沒有掌握炸藥爆炸裝藥配方的設(shè)計(jì)依據(jù)，尤其針對(duì)不同條件下炸藥爆炸的設(shè)計(jì)和使用問題。近年來，測試技術(shù)的飛速發(fā)展為爆炸科學(xué)提供了有利的研究手段。如何建立評(píng)價(jià)炸藥激發(fā)放炮波特性的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，了解炸藥土中爆炸的作用及發(fā)展過程，掌握炸藥爆炸性能對(duì)放炮波場特征參數(shù)的影響規(guī)律，是炸藥爆炸組分選擇、配方設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問題之一。在炸藥爆炸的裝藥結(jié)構(gòu)方面，由于成本、起爆技術(shù)及井口直徑等條件的限制，目前爆炸裝藥主要以常規(guī)柱形結(jié)構(gòu)為主。如何能夠打破傳統(tǒng)的激發(fā)方式，實(shí)現(xiàn)爆炸裝藥小型化、淺埋深的特點(diǎn)是未來發(fā)展的方向。此外，爆炸作用過程對(duì)一定區(qū)域內(nèi)的人員和設(shè)施的安全產(chǎn)生不利影響也是需要解決的問題之一，如炸藥土中爆炸后形成的空腔所導(dǎo)致的地面塌陷以及對(duì)農(nóng)田的污染，爆炸地震對(duì)地面建筑結(jié)構(gòu)和設(shè)施的破壞。在城市、村鎮(zhèn)等復(fù)雜地表?xiàng)l件下，實(shí)現(xiàn)既高效又安全的激發(fā)成為今后爆炸追求的目標(biāo)。

作者：劉艾金潘偉單位：天津爆破工程總局