高热环境下自适应型安全爆炸理论及力学机理研究

The applicant is studying the Colloid structure of heat-resistant and explosion diode to solve heat resistance of explosive and security of blasting network at blasting in high temperature coal mine. Some research work show that the explosion diode plays an one-way propagation of detonation waves role in network. The colloid insulation structure is not only having High specific heat capacity and flame-retardant performance, also solving the thermal safety problems of initiating explosive device. Based on the previous job, the project intends to study the mechanism of heat resistant structure emulsion explosive and gate function of explosive diode under high temperature environment, establishes the steady state heat transfer model of colloid insulation structure，analyze colloid structure of heat-resistant explosive adaptive theory and implementation method，study the effect on explosive detonation model, calculation method and the influence of explosion products and rock interaction under high temperature environment. The project improve the structure of heat-resistant explosive detonation model，temperature desensitization and explosive theory to ensure the security and reliability of explosive network.It establishes simulation fire area high heat environment temperature field and stress field of the model and measurement data on laboratorial condition by means of experimental study and theoretical analysis, numerical calculation method. In order to promote the popularization and application of fire area blasting technology of heat-resistant and blasting network technology. This project involves thermal explosion theory, chemical reaction kinetics, dynamics of explosion, heat transfer theory, explosives, mechanical design and other multi-disciplinary cross.

针对高温煤田火区爆破中的炸药耐热问题、爆破网络安全性问题，申请人研发了胶体耐热结构和爆炸二极管技术。已有研究表明：爆炸二极管具备良好的爆轰波单向导通的“门功能”，胶体结构具有良好的耐热性能，可解决火工品热安全问题。以此为基础，本项目研究高热环境中乳化炸药耐热结构机理和爆炸二极管门功能原理，建立胶体隔热结构的高热稳态传热模型，研究胶体结构炸药耐热自适应理论和实现方法，研究高热环境对炸药爆轰模型、计算方法、爆炸与岩体相互作用的影响，以及耐热结构炸药的爆轰模型、温度减敏和爆破理论，确定爆炸网络的安全性和可靠性。本项目采用实验研究、理论分析、数值计算的研究方法，建立实验室条件下模拟火区高热环境温度场和压力场的模型和实验方法，以期为火区爆破耐热技术和爆破网络技术的推广应用奠定基础。本项目涉及热爆炸理论、化学反应动力学、爆炸动力学、传热学、炸药学、机械设计等多学科。

高温火区爆破涉及火工品耐热、炸药安全性和性能衰减等系列问题，是目前尚未解决但工程急需、科学问题复杂的研究内容。本项目以此为背景，深入进行了火区爆破和含能材料的研究，取得的主要成果概述如下：.1、建立了高温火区孔内温度场分布特征.以宁夏石嘴山火区采区为研究对象，测量并建立了所有超过80℃炮孔中的温度分布，定义了中温炮孔、中高温孔、高温炮孔，确定了本项目所研究的温度分布区间(<300℃)。.2、建立高温对乳化炸药爆炸性能的影响规律并研发耐热及单向传爆技术.(1) 利用水浴、水下爆炸方法研究温度和加热时间对乳化炸药爆炸性能衰减影响规律，建立爆速、压力峰值等参量与高温的相关性。.(2) 利用化学储氢和物理储氢研发储氢炸药，建立储氢技术，发展氢热点的凝聚相炸药爆轰理论和物理储氢球壳模型，研究了储氢高能乳化炸药对于提升炸药的爆炸威力和做功效率的爆轰机理。.(3) 优选高分子树脂为耐热材料，确定其所形成胶体水的最佳配比，建立水分子分布特征，测定胶体水性能，研究了冲击波在胶体防护材料中的传播特性，分析了胶体材料流动性、组分等对冲击波的衰减效果。.(4) 结合火区爆破特点研发了自适应复合隔热胶体防护结构、导爆索-复合隔热胶体防护结构、乳化炸药-复合隔热胶体防护结构，利用胶体水实现孔内热交换，实现了导爆索、乳化炸药在火区中的安全使用。.(5)完成并优化了用于火区爆破传爆的爆炸二极管的设计，实现了爆炸网路中的单向传爆、反向阻爆功能。.3、钝感型黏土乳化炸药研究.(1) 利用黏土多孔特性，研发黏土型乳化炸药，实验建立黏土对乳化炸药爆炸性能的影响规律，确定了黏土颗粒影响炸药爆轰的阻隔效应和吸收效应，研究了储存期对黏土乳化炸药爆炸性能的影响，研发了自失效型乳化炸药。.(2) 研究了所研发的新型乳化炸药在爆炸焊接中的应用，发展了铜-铝、钛-钢等材料的爆炸焊接窗口理论，完善了相关表征方法，研究分析了焊接界面强度的影响因素。