铝纤维混合燃料激波破岩管作用机理研究
发布时间：2021-07-23 08:57
随着社会的不断进步,人们对于发展的质量提出了新的要求,希望在更加安全、环保的条件下工作和生活,以往的一些对环境影响较大的粗放式发展方式亟待转型。在爆破领域,雷管和炸药是被广泛使用的爆破器材。但是大量使用爆破器材进行爆破作业会产生很多负面效应,比如爆破产生的炮烟和粉尘污染、爆炸产生的振动损伤、飞石的远距离破坏、冲击波和噪声等,这些公害均无法消除,会给使用地区带来众多的影响。为了尽量避免使用炸药而又能达到相应的效果,本文提出一种非炸药破岩方法,并验证了其可行性。该方法的主体思想是利用铝纤维和乙醇作为能源,在密闭管道内爆燃反应产生高压气体激波和射流,冲击周围孔壁岩体,在岩石中产生裂隙并使裂隙继续扩展、贯通,从而达到破碎岩石的目的。围绕该破岩方法做了一些基础性工作。给出了详细的设计及使用说明,介绍了依照该方法设计的破岩管。使用动载系数法校核了破岩管的强度,给出了计算破岩管内安全反应压力的公式,在破岩管内半径a=0.011m,外半径b=0.0185 m的情况下得出安全的管内许用压力为113.7 MPa。预先进行强度校核保障了实验和使用的安全。针对铝纤维用量对破岩效果的影响问题,从理论和实验两方面...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１炸药爆炸事故现场??
?第１章绪论???针对这一发展趋势，本文提出一种非炸药爆炸破岩的新方法。本方法利用铝??纤维和乙醇作为能源，在密闭的破岩管内装入由铝纤维乙醇混合物制成的能量条，??将破岩管置入岩石炮孔内，向破岩管中压入适当压力的氧气，再对铝纤维高压放??电点火，迫使铝纤维和燃料爆燃，通过破岩管上设置的泄能口产生高压气体激波??和射流，对岩石冲击作用，达到破碎岩石的目的。本文所做的工作是对非炸药破??岩方法的一个补充，提供另一种选择和探索。??１．２国内外研究现状??１．２．?１非炸药爆炸破岩??使用炸药的爆炸破岩方法是目前主流的破岩方法，其破岩机理可用图１．２来??辅助说明：??图１．２炸药爆炸对岩石破坏作用示意图［１６］??卜径向裂隙：２－环向裂隙；Ｒｐ－岩石破裂区银ｒｃ－药包桃Ｒ？－岩石粉碎区雜??起爆后，当炮孔里的炸药爆炸时，爆轰压力在极短时间内急剧增加，并在炸??药周围的岩石中激发起冲击波，冲击波强度远远超过岩石的动态抗压强度，在冲??击波的作用下，一定范围内的岩石受到粉碎性破坏，形成粉碎区。冲击波通过粉??３??
?第３章破岩装置设计及强度校核???３．?２．２内置能量条??铝是一活性很高的金属材料，在高温氧环境下可发生爆炸性的燃烧，铝粉??常被作为高能燃料加入到乳化炸药、ＴＮＴ、黑索金等炸药中［９５］。铝纤维（见图??３．２）与铝粉相比，强度高、比表面积小，提前氧化量少，活性保持效果明显且??铝纤维在制作、运输和使用过程中相较于铝粉更安全、环保，使用更方便。??．．．．?■?■■?．．．?．．．．．??－ｗｗ??图３．?２铝纤维束??乙醇是一种常用燃料，充分燃烧反应后生成水和二氧化碳，在破岩管中乙??醇充分燃烧产生的水蒸气和二氧化碳气体可以作为反应能量做功的传递介质。??公式（３．１）为铝纤维、乙醇与氧气充分燃烧反应方程式。??４Ａ１?＋?Ｃ２Ｈ６０?＋?６０２?—?２ＡＩ２０３?＋?２Ｃ０２?＋?３Ｈ２０?（３．?１）??为了保证安全，将铝纤维和乙醇用塑料薄膜袋制成能量条，见图３．３。使用??时，将能量条置入破岩管内，密封后再压入高压氧气。这样在点火之前燃料和??氧气彼此隔绝，杜绝事故的发生。此外，能量条内的铝纤维和乙醇分布更均匀，??使得反应更加充分。??………。，…ｗ＂麵??图３．?３破岩管内所用能量条??３．?２．?３定压封堵块??２１??
【参考文献】：
期刊论文
[1]浅析大型挖掘机液压破碎锤的安装与调试[J]. 李景,吕宗辉. 装备制造技术. 2019(12)
[2]螺旋管聚能药包根底光面爆破机理研究及应用[J]. 邓永兴,张中雷,管志强,杨中树,马宏昊,沈兆武. 爆炸与冲击. 2020(01)
[3]高温高压对微波破岩效果的影响模拟研究[J]. 胡亮,马兰荣,谷磊,李丹丹,韩艳浓. 石油钻探技术. 2019(02)
[4]抛掷雷管引爆炸药 群死群伤教训惨痛——辽宁本溪龙新矿业有限公司思山岭铁矿“6.5”重大炸药爆炸事故分析[J]. 张丽. 吉林劳动保护. 2018(09)
[5]二氧化碳液-气相变膨胀破岩技术及应用[J]. 夏军,陶良云,李必红,周明安. 工程爆破. 2018(03)
[6]液态CO2相变致裂破岩与炸药破岩综合对比分析[J]. 陶明,赵华涛,李夕兵,马敖. 爆破. 2018(02)
[7]液态CO2相变破岩技术述评研究[J]. 谢晓锋,李夕兵,李启月,马海鹏,方莹,刘小雄. 铁道科学与工程学报. 2018(06)
[8]桥梁铰缝加固用环氧树脂力学性能的影响因素分析[J]. 张富奎,王晖,张军林,魏强,吴来帝. 中国建材科技. 2018(02)
[9]非爆破破岩法研究综述[J]. 谢兴华,张小康. 煤矿爆破. 2017(06)
[10]Rock-breaking mechanism and experimental analysis of confined blasting of borehole surrounding rock[J]. Liu Changyou,Yang Jingxuan,Yu Bin. International Journal of Mining Science and Technology. 2017(05)
博士论文
[1]爆炸的动静作用破岩与动态裂纹扩展机理研究[D]. 王雁冰.中国矿业大学(北京) 2016
[2]铝纤维炸药爆炸性能与力学性能研究[D]. 林谋金.中国科学技术大学 2014
[3]有机玻璃方管内瓦斯爆燃火焰传播特性研究[D]. 汪泉.中国科学技术大学 2013
[4]铝纤维复合炸药研究[D]. 廖学燕.中国科学技术大学 2010
硕士论文
[1]金属燃烧剂燃爆特性实验研究[D]. 赵金钢.南京理工大学 2018
[2]基于近场动力学理论的脆性材料破坏机理的研究[D]. 石宏顺.贵州大学 2017
[3]圆柱形环氧树脂胶对接结构单轴与多轴疲劳性能研究[D]. 王增威.郑州大学 2016
[4]新型含铝炸药爆轰特性及其在土壤中爆炸效应研究[D]. 万晓智.中国科学技术大学 2015
[5]静态破碎剂破岩机理试验研究[D]. 桂良玉.中国矿业大学（北京） 2008
[6]钻孔劈裂器破岩机理的数值模拟研究[D]. 刘海卫.武汉理工大学 2007
本文编号：3298988
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１炸药爆炸事故现场??
?第１章绪论???针对这一发展趋势，本文提出一种非炸药爆炸破岩的新方法。本方法利用铝??纤维和乙醇作为能源，在密闭的破岩管内装入由铝纤维乙醇混合物制成的能量条，??将破岩管置入岩石炮孔内，向破岩管中压入适当压力的氧气，再对铝纤维高压放??电点火，迫使铝纤维和燃料爆燃，通过破岩管上设置的泄能口产生高压气体激波??和射流，对岩石冲击作用，达到破碎岩石的目的。本文所做的工作是对非炸药破??岩方法的一个补充，提供另一种选择和探索。??１．２国内外研究现状??１．２．?１非炸药爆炸破岩??使用炸药的爆炸破岩方法是目前主流的破岩方法，其破岩机理可用图１．２来??辅助说明：??图１．２炸药爆炸对岩石破坏作用示意图［１６］??卜径向裂隙：２－环向裂隙；Ｒｐ－岩石破裂区银ｒｃ－药包桃Ｒ？－岩石粉碎区雜??起爆后，当炮孔里的炸药爆炸时，爆轰压力在极短时间内急剧增加，并在炸??药周围的岩石中激发起冲击波，冲击波强度远远超过岩石的动态抗压强度，在冲??击波的作用下，一定范围内的岩石受到粉碎性破坏，形成粉碎区。冲击波通过粉??３??
?第３章破岩装置设计及强度校核???３．?２．２内置能量条??铝是一活性很高的金属材料，在高温氧环境下可发生爆炸性的燃烧，铝粉??常被作为高能燃料加入到乳化炸药、ＴＮＴ、黑索金等炸药中［９５］。铝纤维（见图??３．２）与铝粉相比，强度高、比表面积小，提前氧化量少，活性保持效果明显且??铝纤维在制作、运输和使用过程中相较于铝粉更安全、环保，使用更方便。??．．．．?■?■■?．．．?．．．．．??－ｗｗ??图３．?２铝纤维束??乙醇是一种常用燃料，充分燃烧反应后生成水和二氧化碳，在破岩管中乙??醇充分燃烧产生的水蒸气和二氧化碳气体可以作为反应能量做功的传递介质。??公式（３．１）为铝纤维、乙醇与氧气充分燃烧反应方程式。??４Ａ１?＋?Ｃ２Ｈ６０?＋?６０２?—?２ＡＩ２０３?＋?２Ｃ０２?＋?３Ｈ２０?（３．?１）??为了保证安全，将铝纤维和乙醇用塑料薄膜袋制成能量条，见图３．３。使用??时，将能量条置入破岩管内，密封后再压入高压氧气。这样在点火之前燃料和??氧气彼此隔绝，杜绝事故的发生。此外，能量条内的铝纤维和乙醇分布更均匀，??使得反应更加充分。??………。，…ｗ＂麵??图３．?３破岩管内所用能量条??３．?２．?３定压封堵块??２１??
【参考文献】：
期刊论文
[1]浅析大型挖掘机液压破碎锤的安装与调试[J]. 李景,吕宗辉. 装备制造技术. 2019(12)
[2]螺旋管聚能药包根底光面爆破机理研究及应用[J]. 邓永兴,张中雷,管志强,杨中树,马宏昊,沈兆武. 爆炸与冲击. 2020(01)
[3]高温高压对微波破岩效果的影响模拟研究[J]. 胡亮,马兰荣,谷磊,李丹丹,韩艳浓. 石油钻探技术. 2019(02)
[4]抛掷雷管引爆炸药 群死群伤教训惨痛——辽宁本溪龙新矿业有限公司思山岭铁矿“6.5”重大炸药爆炸事故分析[J]. 张丽. 吉林劳动保护. 2018(09)
[5]二氧化碳液-气相变膨胀破岩技术及应用[J]. 夏军,陶良云,李必红,周明安. 工程爆破. 2018(03)
[6]液态CO2相变致裂破岩与炸药破岩综合对比分析[J]. 陶明,赵华涛,李夕兵,马敖. 爆破. 2018(02)
[7]液态CO2相变破岩技术述评研究[J]. 谢晓锋,李夕兵,李启月,马海鹏,方莹,刘小雄. 铁道科学与工程学报. 2018(06)
[8]桥梁铰缝加固用环氧树脂力学性能的影响因素分析[J]. 张富奎,王晖,张军林,魏强,吴来帝. 中国建材科技. 2018(02)
[9]非爆破破岩法研究综述[J]. 谢兴华,张小康. 煤矿爆破. 2017(06)
[10]Rock-breaking mechanism and experimental analysis of confined blasting of borehole surrounding rock[J]. Liu Changyou,Yang Jingxuan,Yu Bin. International Journal of Mining Science and Technology. 2017(05)
博士论文
[1]爆炸的动静作用破岩与动态裂纹扩展机理研究[D]. 王雁冰.中国矿业大学(北京) 2016
[2]铝纤维炸药爆炸性能与力学性能研究[D]. 林谋金.中国科学技术大学 2014
[3]有机玻璃方管内瓦斯爆燃火焰传播特性研究[D]. 汪泉.中国科学技术大学 2013
[4]铝纤维复合炸药研究[D]. 廖学燕.中国科学技术大学 2010
硕士论文
[1]金属燃烧剂燃爆特性实验研究[D]. 赵金钢.南京理工大学 2018
[2]基于近场动力学理论的脆性材料破坏机理的研究[D]. 石宏顺.贵州大学 2017
[3]圆柱形环氧树脂胶对接结构单轴与多轴疲劳性能研究[D]. 王增威.郑州大学 2016
[4]新型含铝炸药爆轰特性及其在土壤中爆炸效应研究[D]. 万晓智.中国科学技术大学 2015
[5]静态破碎剂破岩机理试验研究[D]. 桂良玉.中国矿业大学（北京） 2008
[6]钻孔劈裂器破岩机理的数值模拟研究[D]. 刘海卫.武汉理工大学 2007
本文编号：3298988
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