D0I:10.13374/j.issn1001-053x.1960.01.010 9 水平深孔壓气装药 采礦牧研組麽气装药种研小组 一、研究目的 近年来由于国民經济的要求，柔矿工业得到飞跃的发展，深孔大量崩落染矿法的使 用愈来愈多，但关于深孔装技术还停留在人工装药的水平。人工装药不但劳动强度 大，.效幸低，而且#药質量不能得到保証，最愁影响了采矿的高效率。因此迅速使用机 械装药代替人工装就非常必要了。 深孔压气装药的研究就是力图用机械装药代替人工装药，並提高装霞量。 我們进行研究的内容有： 1.骰計性能优良的深孔鬓药器。 2.研究装药密度与压气压力，装药深度，药包重量等参数之間关系，並逃取最优 参数。 3.确定装药生产率。 根据上述的問題我們在武驗室展开了对水平深孔和垂道深孔装率的研究和武驗工 作，采用与矿山大体相似的模拟胞孔和相似材料炸药，器多次武验已获初步結果，使我 們滿意的認为水平深孔压气装药再經过一段工业究后，完全能在工业上应用。 实现上逃目的，便可以提高操破效果和减少鑽孔工程量，从而对降低采矿成本起着 良好的作用， 二、资驗室試險設備與相似材料 主要有三部分粗成，a)装药器；6)模拟跑孔，B)相似材料炸药。 1.装药器由以下几部分粗成： ①閉鎖頂盖； ②装莉器； ③装葯器尾部与铁管連接装道； ④铁管与铁箍的速接装橙； ⑤铁管； ⑥炸药喷口（带有四个固定刀片的管端） ⊙压气雨通开关； ⑧压力表；、 ⑨膠皮管。 其中装铁管共15根，每根畏度是2.2M。 2.模拟砲孔： 我們朵用內徑为180mm的无缝铁管米模拟实际矿山的深孔，共有雨节，一节民10M
水 平 深 孔 屡 气 装 药 采磺 教研组 廖 气 装药科研 小沮 一 、 研究 目的 近 年来 由于国民舰 济的要求 ， 采矿工业得到 飞跃的发展 ， 深 孔大量崩落采矿法的使 用愈来愈多 ， 但关于深 孔装莉技术还停留在人工装药的水平 。 人工 装药 不但 劳动 强度 大 ， 效率低 ， 而 且拳药鬓量不能得到保征 ， 最豁影响 了采矿的 高效率。 因此超速使 用机 械装药代替人工装药就非常必耍 了 。 深 孔压 气装药的研先就是 力图用机械装莉代替人工装药 ， 兹提高装药鬓量 。 我们进行研究的 内容有 参数 。 毅舒性能优良的深孔装系芍器 。 研究装药密度与压 气压 力 ， 装药深度 ， 剩包重量等参数之 简关系 ， 兹选取最 优 确定装药生产率 。 根据 上述 的 简题我们在 就撇室展 开 了对水平深 孔和垂遭深 孔装率的研究 和 试 墩 工 作 ， 采用与矿山大体相似的模拟袍 孔和相似材料炸药 ， 趣 多次藏脆已 获初步桔果 ， 使我 们满意的既为水平深孔压气装药再趣过一段工 业研究后 ， 完全能在工 业 应 用 。 实现 上 述目的 ， 便 可以 提高爆破效果 和诚少澄孔工程量 ， 从而 对降 低采矿成 本起 着 良好的作用 ， 二 、 贵孩室拭脆殷铺舆相似材料 主要有 三部分粗成 ， 装药器 夕 模拟袍 孔 ， 的 相似材料 炸药 。 装药器 由以 下几部分粗成 ①阴敛顶盖 ②装莉器 ⑧装莉器尾部与政管速 接装遏 ④敛管与铁箍的速 接装遭 。 敛管 ④ 炸药吱 口 带有 四 个 固定 刀片 的 管端 ①压 气雨 通 开关 ⑧压 力表 、 ④腰皮管 。 其 中装铁管共巧根 ， 模拟袍 孔 簿摺采用 内视为 每 根畏度是 。 加 的 无糙铁管来 漠拟实际 扩 山的深 孔 ， 共有雨 节 ， 一节 畏 ， DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．1960．01．010
-10- 解院學粮 、一节長2.1M做为调量装药密度，和观查装药中一些现像。 3。相似材料炸药： 相似材料炸药和硝敛炸药相似。 a,制造相似炸药所需材来： ①相似材料炸药（鳊沫、黄土） ②制造药巷的衹，应采用与实际矿山用做药巷的衹相似，在实驗中采用較次的牛皮紙 ①石臘，涂药包用， ④与药包内徑相似的木棒（表面要求光滑）制做药包用。 6.配比： 采用保持一定湿度的黄土其此重为1.13克/立方公分，細度与炸药相似。 躬沫比重为0.2克/立方公分，要求它的細度要經1.0~1.5m的篩篩过，也就是說 窳細愈好。 使配出来的相似材料炸药的容重为1，而經过卧算具体积比是：.躬沫比黄土等于 1:6,其重最比是：躬沫此黄土等于1：34 B,药包惡規格：为滿足实驗的要求，有以下几种規格，在直徑相同的情况下有四 种不同的重量：1.5kg;2.0kg;2.5kg;3.0kg。 三、实驗方法及压氟装萧理稀公式 目前关于这方面的文献資很少，我們按着苏联的一篇资料开始了骰計制做。由于是 新的技术間粗，所以先在弑驗室内，以模拟现编炮孔着手进行弑驗。 首先將装药器按所需的長度萝配起来插入模拟炮孔内，接通乐气，然后打开装药器 后盖將药包从装药器尾部装人，关后盖，开启压气手閥粥即可途人孔底，之后再装第二 第三个药包等。 在装药器内，药包受压气推动迅速冲向孔底（装怒点)，並自动压实。药包受力 如图1 周1 根据公式 f-F=ma (1) (f-F)S=mv2 (2) v2=2aS (3)
一一 一 一 翎 陇 李 权 、 一节异 做 为浏量琴药密度 ， 和聪查装药中一些现像 。 相似材料炸病 相似材料炸药和稍孩炸药相似 。 制 造相似炸药所需材宾 ①相似材料炸药 据沫 、 黄土 ②制造药巷的袄 ， 应采用与实际 矿 山 用做 莉巷的机相似 ， 在实段 中采用较次的牛皮概 石服 ， 涂药包用 ， ④与药包 内视相似的木捧 表面要求光滑 制做 莉包 用 。 配比 采用保特一定退度的 黄土其此 重为 克 立方公分 ， 细度与 炸药相似 。 据沫此 重为 卿立方公分 ， 要求它 的寿画度耍慈 石〔 丽 的爵爵冠 也就是靓 愈栩愈好 。 使配 出来的相似材料炸药的容重为 ， 而趣 过舒算具体积此是 据沫此 黄 土 等 于 七 ， 其重最此是 豁球此 黄土等于 药包 忍规格 为浦足实敬的耍求 ， 有以 下几 种规格 ， 在直视柑同的情 况下有 四 种 不 的重二量 业 队 血 。 三 、 实魏方法及压氛装鹅理猫公式 目前 关于这方面 的文献查很少 ， 我朽按着苏联的一篇瓷料开始了毅扑制 做 。 由于是 新的技术简题 ， 所以 先在截徽 室内 ， 以模拟现锡炮孔着手进行靛麟 。 首先将装药器按所需的是度装配起 来捕入模拟炮孔 内 ， 接通 压 气 ， 然后 打开装药器 后 盖将药包从装药器尾部装入 ， 关后盖 ， 开 启压 气手阴药即可 忿人 孔底 ， 之 后再装第二 第三 个药包等 。 在装药器 内 ， 药包受压 气推动越速冲向孔底 装莉命冬点 ， 亚 自动压实 。 药包受力 如 图 圈 权据公式 一 白 一 圣 砂 二
第八期 -11- f一作用在药包上的力（压气压力）。 m一一药包霞量。(G=mg) S一孔深（装药距离）。 V一药包愁速：。 a—一药包加速度。 F一药包与管壁摩棕力。 由公式(2)可知：药包的压实程度（即装黏密度）主要决定于药@到达装憝点 时动能的大小。 四、实驗結果 (一)装药花度与药包重量的关系： 骸实验是在压力一定，装药距离一定下进行的。 由公式(2)可知当f=常数，S=常数时，装粥花度口随G堆火（即是F增大） 而逐撕减小，其关系可用理論曲線图2表示。 阁2 药爬座线每装药密成夹季碘战 倒3药包重量與装蜗密醐案曲線
络 八 期 一 一 － 作用在药包上的 力 压 气压 力 。 一一药包熨量 。 一 － 孔深 装药距 离 。 － 蔚包桩速度 。 － 药包 加速度 。 － 药包与 管壁 摩擦力 。 由公式 夕可知 药包的压实程度 即装药密度 主要决 定于药必到达装药籽点 时动 能 的大小 。 四 、 实魏枯 果 一 装药密度与药包重量的关 系 敏实撇是在压 力一定 ， 装药距 离一定 下进行的 。 由公式 〔 可知 当 常数 ， 常数时少装鹅密度 ， 随 增大 〔即是 增大 而逐渐诚小 ， 其关系可 用理谕曲腺 图 表 示 。 －一 ︸ 喻 三吕贾百 夕声 圆 药巴重货碱药击反灸季曲找 一一一 从 户产一 一 甲 声心脚 丰一 一 一 一一一二 ” 。 国 药包重 量典装药 密 闭 系曲 稼
-12- 钢院學報 根据实驗粘果发1可翰制出p-G的实际曲腺，見图3。 表1 名称 药包重量 孔 深 备 註 铜号 (公斤) (大气压 公尺) 臨公麝 1 1.5 4.8 18 1.16 2 2.0 4.8 18 1.20 3 2.5 4.8 18 1.25 Y 3.0 4.8 18 1.10 由图1可以看出，装药密度随药包重量的增加而增加，但至一定限度后，装药樒度 不但不增，反而下降下来。 理論曲線与笑际曲線定性此較发现曲線左牛部雨者是一致的，右牛部則很不一致， 理論曲線是随G增大而减小，而实际曲線則随G增大而P增加。这种差異产生的原因是 很多实际影响因素在理論公式中无法考虑，其主要的因素是当药包重量过小时，在装药 器管內运动非常不稳定，衡击管壁使动能消耗很大，使装药密度下降。这一事实也可以由 苏联的关资材說明。資料指出在压力为4.5 大气压，管長3.5公尺时，药包重量由75克喻 至350克。則装药密度由1.15增加至1.30。 証实了曲線左端装药密度随药包增加而增火 是正确的。· 通过图3p-G实际曲線可以很方便的 选出在最优装药密度下的药包重量。 (二)装药密度与孔深的关系： 骸实驗是在压气压力一定，药包重量一 固4 定（最优装药密度的重量）的条件下进行的。 由公式(2)可知当f=常数，·G=常数(G=mg=常数)时，S增大，·則V也增 大（劲能增大），也就是，随$的增大而增大。其关系是一直線見图4。 这个关系也可用苏联实驗数据看出中随8增大而增大的关系。見是2 表2 名称 装药器管長 压 装药密度 瓶号 公·尺 (大气压 (克/公分) 备 註 1 1.10 2 10 5 1.15 3 80 5 1.18 根据实驗黏果列于表3和图5
一 加 一 根据实欲枯果表 可箱制 出 价一 的实 际 曲腺 ， 兑 图 。 如 院 罄 粗 表 、 兹 担巴卫 卜 一 经口一巴一二 护 药包重量 公斤 气 压 大气压 公 尺 密 度 克 公 分， ‘ … 一︷土， 一 由 图 可以 看出 ， 装药密度 随药包重量的增 加而增 加 ， 但至一定限度后 ， 装药密度 不但不增 ， 反而下降下来 。 理蒲曲腺与实际 曲徐 定性比较发现 曲腺左半部雨者是一致的 ， 右 半部 很不一致 ， 理输 曲腺是随 增 大而伊诚小 ， 而 实际 曲徐助确 增 天而 伊 增 加。 这种差具产生的原 因是 很多实际影响 因素在理篇公式 中无法考虑 ， 其主要的 因素是 当药包重量过小 时 ， 在装药 器管内运动 非常不稳定 ， 衡击管壁使动能消耗很大 ， 使装药密度下降 。 这一事 实也可以 百 苏联 的 关 瓷材税 明 。 查料指 出在压 力 为 大气压 ， 管畏 公尺时 ， 药包重量 由 克增 至 克 。 则装药密度 由 增 加至 扔 。 鑫 靓实 了曲腺 左端装药密度随药包增 加而增大 ’ 是正确的 。 · 通过 图 护一 实际 曲腺 可以 很方 便 的 选 出在最优装药密度下 的药包 重量 。 二 装药密度与 孔深 的关 系 敌实盼是 在压 气压 力一 定 ， 莉包 重量一 定 最优装药密度的重量 的条 件下进行的 。 圆 由公式 可知 当 二 常数 ， 常数 一 二 常数 时 ， 增大 ， · 也增 大 动能增大 ， 也就是 ， 随 的增大而 增 大 。 其关系是一道腺觅 图 。 这个关 系也 可 用苏联实肠数据看出 矽随 增大 而增大的 关系 。 尾 友 表 、 、 名 称 「。 。 一 ‘ 子芝希可 声 西译 一趣 一 号 权 管身 尺 气 压 大气 压 装 药 密 度 克 公分 备 鼓 权据 实脆精果列于表 和图
第八期 -18-… 表3 名称 装药器管長 压 装懑密度 药包重量 辐号 (公尺) (大气压) (克/公分3) (公斤) 1 7 4.8 0.74 2.5 2 12 4.8 1.33 2.5 3 18 4.8 1.25 2.5 4 20 4.8 0.84 2.5 报贰每爱药签度的关歡谛战 3 0 124618202224262830 周5眼深與装鹣密度的湖系 由图5可看出，起初装药密度随斐药断离增加而較快的增加，但当装药距离到达一 定数值后（实际h線上为14米）装药密度就到达最大，装药距离超过14米后，装药密度 則锾慢的下降。 上逃实验秸果与理論黏果並不完全相符，这种差别同样由于理論公式中沒有考虑有 关影响因素的秸果。这些因数有： 2.压气与装药器管壁阻力影响：当装药距离愈最时，这种阻力念大，压气压头損 失就愈大。使憝速度降低，則装药密度也降低。 2.反风阻力影晌；由于运送药包的压气不可能消失于孔内，一定要反出孔外。这 部分气流造成药包前进的阻力，这一阻力随孔深增加伽而增加，孔深减小而减小（因易于 排除)孔深就造成憝速度减小，使密药度下降。 3.冲击能量损失：当管子不直时，由于药包与管躂冲击而减低了称速度，使装药 密度减小。 由子上迦因素彩响，管子愈長反而使装药密度下降。如果骰法克服上逃影响因素， 使装药密度随管子玲加而增加，其意义很天的。 通过图5的曲線可以确定在滿足装药密度条件下深孔的長度。有助于深孔大最崩矿 朵矿法参数显确定
第 八 期 一 一 表 装芜芍器 管畏 气 压 · 装薄密度 药包 重量 棍号 、 、 一 装麟管畏 公尺 ， 大气压 克 公分 “ 公斤 七︸一上了 孟了 理赚每裘药害度的关像曲城 体 ， 一 阳 了石 屠 夕 夕 吐 ，石 了 刁含‘本卜蕊，阮叮，‘ 扣失比口到，月口门活了目︻︸。“ 圈 眼深 舆 装药 密 度 好 阴 系 由图 可 看出 ， 起 初装莉密度随装 药距离增 加而较快的增 加 ， 但 当装药距离 到达一 定数值后 实 际 曲腺 上 为 米 装 药密度就 到达最大 ， 装 药距离超过 米后 ， 装药密度 援慢的下降 。 上述实 墩拮果与理 益拮果业不完蚕相 符 ， 这 种差别 同样 由于理 流公式 中没有考虑有 关影响 因素的拮果 。 这些 因数有 压 气与装莉器 管壁 阻力影响 当装药距离愈畏 时 ， 这种 阻力愈大 ， 压 气压 头揖 失就愈大 。 使籽速度降低 ， 则装莉密度也降低 。 反 风 阻 力影响 由于返迭莉包 的犀气 不可 能渭失于 孔内 ， 一定 要反 川 孔外、 这 部分气流造成 莉包前进 的 阻力 ， 这一 阻 力随 孔深增 加而 增 加 ， 孔深诚小而 喊小 因易于 排除 孔深 就造成枉速度诚小 ， 使密药度下降 。 之 冲 击能量捐 失 当管子不渣时 ， 由于药包与管壁 冲击而诚低 了籽速度 ， 使装药 密度诚小 。 由于上述 因素影响 ， 管子愈 反反而使装 药密度下降 。 如 果毅法克服 上述影响 因素 ， 使装药密度随管子增加而增 加 ， 共意 义很夭的 。 通过图 的 曲腺可以 确定在浦足装莉密度条 件下深孔的畏度。 有助于深 孔大量 崩矿 采矿法参数留确定