Page 145 - 《爆炸与冲击》2023年第2期

第 43 卷 第 2 期 爆 炸 与 冲 击 Vol. 43, No. 2
2023 年 2 月 EXPLOSION AND SHOCK WAVES Feb., 2023

DOI：10.11883/bzycj-2022-0081

爆破中双线型聚能药包最佳成缝角度 *

尤元元 ，崔正荣 ，张西良 ，游 帅 ，康一强 ，肖成龙 ，鲁非相 1,2
1,2
1,2
1,2
1,2
3
3
（1. 中国矿业大学 (北京) 深部岩土力学与地下工程国家重点实验室，北京 100083；
2. 中国矿业大学 (北京) 力学与建筑工程学院，北京 100083；
3. 中钢集团马鞍山矿山研究总院股份有限公司，安徽 马鞍山 243000）
摘要： 为探究聚能张开角对双线型聚能药包结构炸药有效利用率和聚能效应的影响，通过瞬时爆轰假说理论对
有效聚能炸药边界方程进行推导，分析不同聚能张开角聚能装药结构炸药的有效利用率；通过水泥砂浆物理模型试
验，研究不同聚能张开角预裂孔成缝规律；采用 LS-DYNA 数值模拟软件，建立不同聚能张开角数值模型，揭示不同聚
能张开角的双线型聚能结构药包射流的侵彻过程。研究结果表明聚能张开角为 75°时，炸药产生聚能效应的有效利用
率最大；聚能结构药包聚能槽张开角为 75°时，预裂孔成缝效果明显优于聚能槽张开角为 60°的聚能结构药包，沿聚能
槽方向应力集中效应和侵彻深度最佳，炮孔壁上岩石单元最先达到应力峰值。针对聚能张开角为 75°的双线型聚能结
构药包开展了不同岩性预裂爆破现场试验，板岩和白云岩两种不同岩性，在孔距增大 20% 的条件下，双线型聚能预裂
爆破效果优于常规预裂爆破。
关键词： 聚能结构药包；聚能张开角；有效利用率；LS-DYNA；应力峰值；预裂爆破
中图分类号： O389 国标学科代码： 13035 文献标志码： A

Optimum seam forming angle of bilinear shaped
charge in engineering blasting

1,2
1,2
3
3
YOU Yuanyuan , CUI Zhengrong , ZHANG Xiliang , YOU Shuai ,
1,2
1,2
KANG Yiqiang , XIAO Chenglong , LU Feixiang 1,2
(1. State Key Laboratory for Geomechanics and Deep Underground Engineering, China University of Mining and Technology
(Beijing), Beijing 100083, China;
2. School of Mechanics and Civil Engineering, China University of Mining and Technology ( Beijing), Beijing 100083, China;
3. Sinosteel Maanshan General Institute of Mining Research Co Ltd, Maanshan 243000, Anhui, China)
Abstract: To explore the influences of the opening angle of bilinear shaped charge on the effective utilization rate and energy
gathering effect, the boundary equation of effective shaped charge was deduced through the theory of instantaneous detonation
hypothesis. The effective utilization ratio of the shaped charge structure blasting with 60°, 65°, 70°, 75°, and 80° shaped charge
angles was analyzed using the visual implicit functions of SymPy package based on Python language. Through the physical
model tests of single-hole Plexiglas and double-hole cement mortar, the crack formation law of pre-cracked holes with different
energy-gathering opening angles was studied. Using the LS-DYNA numerical simulation software, five numerical models with
energy-gathered opening angles of 60°, 65°, 70°, 75°, and 80° were established to reveal the penetration process of the bilinear
energy-gathered structure charge jet and the stress evolution law of the rock unit on the blast-hole wall with different energy-
gathered opening angles. The research results show that the effective utilization ratio of the shaped explosives is the highest

* 收稿日期： 2022-03-04；修回日期： 2022-05-30
基金项目： 国家自然科学基金（51934001）
第一作者： 尤元元（1993－ ），男，博士研究生，990925905@qq.com
通信作者： 崔正荣（1975－ ），男，硕士，高级工程师，cuizr2005@126.com

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