側(cè)向起爆條件下的爆炸能量分布及其對破巖效果的影響＊

冷振東，盧文波，范 勇，3，陳 明，嚴 鵬

（1．武漢大學(xué)水資源與水電工程科學(xué)國家重點實驗室，湖北 武漢430072；2．中國葛洲壩集團易普力股份有限公司，重慶401121；3．三峽大學(xué)水利與環(huán)境學(xué)院，湖北宜昌443002）

側(cè)向起爆條件下的爆炸能量分布及其對破巖效果的影響＊

冷振東1，2，盧文波1，范 勇1，3，陳 明1，嚴 鵬1

（1．武漢大學(xué)水資源與水電工程科學(xué)國家重點實驗室，湖北 武漢430072；2．中國葛洲壩集團易普力股份有限公司，重慶401121；3．三峽大學(xué)水利與環(huán)境學(xué)院，湖北宜昌443002）

為了提高不同巖石中爆破破巖的能量利用率，分析了導(dǎo)爆索側(cè)向起爆和一端起爆條件下的爆炸沖擊能和爆生氣體能的分布規(guī)律，并結(jié)合響水溝過渡料爆破開采實驗，對比了這兩種起爆方式下的爆破塊度級配曲線。結(jié)果表明，側(cè)向起爆和一端起爆條件下的爆炸沖擊能和爆生氣體能的分布有著很大差異?？梢酝ㄟ^改變起爆方式來調(diào)整用于爆破破巖的沖擊能和氣體能的比例，以提高爆破破巖的能量利用率。此在基礎(chǔ)上，提出了不同強度巖體中起爆方式選擇的原則，導(dǎo)爆索側(cè)向起爆適用于軟巖和裂隙巖體的爆破破碎以及輪廓爆破，而在硬巖中的級配料爆破開采則不宜采用側(cè)向起爆。

巖石爆破；破碎效應(yīng)；起爆方式；能量分布；沖擊能；氣體能

中深孔爆破技術(shù)因其高效性已被廣泛運用在礦山開采、路塹開挖和水電工程等施工中，光面爆破和預(yù)裂爆破技術(shù)也已經(jīng)被普遍用來控制輪廓成形和超欠挖。在中深孔爆破和輪廓爆破中，經(jīng)常采用導(dǎo)爆索沿柱狀炸藥軸向并敷的裝藥結(jié)構(gòu)，以導(dǎo)爆索側(cè)向起爆藥柱的方式進行傳爆。目前對于導(dǎo)爆索側(cè)向起爆的傳爆特性已有一些研究，K．Liang等［1］測定了并敷段炸藥的爆速，發(fā)現(xiàn)不同爆速炸藥經(jīng)過相互激爆以后，并敷段將沿軸向以其中較高的爆速進行傳爆，在較短時間內(nèi)完成爆轟過程。C．M．Lownds等［2］在實驗中發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)爆索起爆后不會立即引起高速爆轟，而形成低速的始終跟隨導(dǎo)爆索爆轟波的橫向爆轟波。W．I．Duvall等［3］采用短藥柱在花崗巖中開展了一端起爆和軸向起爆（導(dǎo)爆索置于藥柱的中軸線）的對比實驗，發(fā)現(xiàn)軸向起爆在巖體中產(chǎn)生的徑向應(yīng)變有更短的上升時間，但他們未研究側(cè)向起爆的爆破效果。

炸藥爆炸后，一部分能量直接以沖擊波的形式作用在炮孔周圍巖石上，然后由沖擊波產(chǎn)生的網(wǎng)狀裂紋以及巖體的原生裂隙在爆生氣體的作用下進一步擴展［45］。關(guān)于沖擊波能和氣體能的分布對爆破破碎效果的影響，顏事龍等［6］和宗琦等［7］認為炸藥爆炸所產(chǎn)生的沖擊波能量主要消耗在巖石產(chǎn)生變形及破碎上，而爆炸氣體產(chǎn)物膨脹能則用于形成爆炸空腔和拋擲巖石。K．Kurokawa等［8］通過在乳化炸藥中添加鋁粉調(diào)節(jié)炸藥氣體膨脹能的比例，發(fā)現(xiàn)氣體膨脹能和爆速有很強的相關(guān)性。J．R．Brinkman［9］采用套管法將沖擊波和爆炸產(chǎn)物的作用分開，證明了巖體的破碎是這兩種能量綜合作用的結(jié)果。W．A．Hustrulid［10］、M．A．Cook等［11］也對導(dǎo)爆索起爆做了大量研究，但是由于爆轟過程的復(fù)雜性以及實驗條件的限制，導(dǎo)爆索側(cè)向起爆的作用機理仍不清晰。

起爆方式對爆破破巖效果有重要影響，現(xiàn)有研究主要集中在起爆點位置以及延時等對爆破效果的影響［1214］，而對側(cè)向起爆爆破破巖效果的研究報道較少，特別是側(cè)向起爆對炸藥爆炸沖擊能和爆生氣體能的分布規(guī)律的影響尚未見深入研究。工程實踐中，不合理的甚至是錯誤的起爆方式仍然大量存在。因此，深入研究導(dǎo)爆索側(cè)向起爆條件下的爆炸能量傳輸規(guī)律及其對破巖效果的影響，將有助于進一步揭示中深孔爆破和輪廓爆破過程中的能量利用機制，為改進爆破技術(shù)提供理論依據(jù)。

1 導(dǎo)爆索側(cè)向起爆機理

對于筒狀炸藥，側(cè)向起爆時一般是將藥卷捆綁在導(dǎo)爆索上；對于散裝炸藥，則是直接將導(dǎo)爆索并敷在炸藥一側(cè)。大量實驗［1516］表明，炸藥起爆存在不定常爆轟過程，而且在時間和空間尺度上該過程往往不能忽略，特別是對小型爆轟結(jié)構(gòu)而言更是如此。當(dāng)沖擊波速度高于被發(fā)炸藥的穩(wěn)定爆速時，存在一段爆速高于穩(wěn)定爆速的不穩(wěn)定爆轟區(qū)，如圖1中曲線2所示。若起爆沖擊波速度超過了臨界速度但低于穩(wěn)定爆速，并且滿足適當(dāng)?shù)臈l件，則被發(fā)炸藥中的爆轟將逐漸成長，在徑向經(jīng)過一定的距離后才能達到穩(wěn)定爆轟，如圖1中曲線1所示，并且傳入的爆轟波速度越低，不穩(wěn)定爆轟區(qū)越長。

被發(fā)炸藥的爆轟反應(yīng)是由導(dǎo)爆索從側(cè)面激發(fā)引起的，普通導(dǎo)爆索的結(jié)構(gòu)如圖2所示，導(dǎo)爆索中心為黑索金或泰安藥芯，外部為棉紗、紙條、防潮層等包纏物。導(dǎo)爆索起爆后，爆轟波沿軸向以D1的速度高速傳播，高溫高壓的爆生氣體透過側(cè)向包纏物后，最終作用在與導(dǎo)爆索接觸的被發(fā)炸藥上的沖擊速度Di顯著低于其軸向爆速D1。雖然導(dǎo)爆索的爆速高于主爆藥的爆速，但作用在被發(fā)炸藥上的側(cè)向沖擊波的速度卻遠低于被發(fā)炸藥的包爆速?？紤]到導(dǎo)爆索的直徑比炮孔直徑小得多，可以認為導(dǎo)爆索側(cè)向起爆形成的是低速過渡區(qū)。

圖1 炸藥在沖擊波激發(fā)下的爆轟過程Fig．1 Detonation process of explosives under shock wave

圖2 普通導(dǎo)爆索結(jié)構(gòu)示意圖Fig．2 Structural schematics of a detonating cord

對于側(cè)向起爆，目前至少有兩種錯誤的認識。一些研究者認為導(dǎo)爆索起爆屬于強沖擊起爆，低爆速炸藥被高爆速導(dǎo)爆索引爆后，先經(jīng)過過速爆轟，一段時間后才達到穩(wěn)定爆轟，爆轟過程如圖1中的曲線2所示。同時更多的研究中則為了簡化爆轟過程，將導(dǎo)爆索起爆等效成無數(shù)個起爆點依次快速起爆，甚至把導(dǎo)爆索起爆近似為瞬時爆轟；這些研究中假設(shè)炸藥被導(dǎo)爆索起爆后，立刻到達其穩(wěn)態(tài)爆速，忽略了炸藥起爆后的不穩(wěn)定爆轟過程。

W．A．Hustrulid［10］和M．A．Cook［11］指出，導(dǎo)爆索起爆時，總是在相當(dāng)長的距離內(nèi)經(jīng)歷了緩慢的加速，爆速才從一個較低的數(shù)值到達穩(wěn)定狀態(tài)的數(shù)值，這個加速距離一般大于炮孔直徑。N．M．Junk［15］通過實驗發(fā)現(xiàn)，即使是在大孔徑、銨油炸藥裝藥的炮孔中，不穩(wěn)定爆轟區(qū)的長度dru也有炮孔直徑的3～6倍。S．P．Singh［16］采用導(dǎo)爆索側(cè)向起爆的幾組套管爆破實驗的實測結(jié)果也表明，銨油炸藥的軸向視爆速約等于導(dǎo)爆索的爆速，側(cè)向爆速僅為其穩(wěn)定爆速的45%～55%。

一方面由導(dǎo)爆索本身爆炸形成的爆轟波沿藥柱軸向自上而下高速傳播；另一方面，由導(dǎo)爆索激起的沿藥柱徑向傳播的爆轟波，持續(xù)從側(cè)面以較低的側(cè)向爆速引爆與之接觸的被發(fā)炸藥。被發(fā)炸藥與導(dǎo)爆索的爆轟波同步向前傳爆，如圖3所示，因此表面上炸藥的爆速提高了，但是由于不穩(wěn)定爆轟區(qū)的存在，爆轟波實際傳播速度反而低于其固有爆速。

2 側(cè)向起爆條件下的爆炸能量分布

2．1 一端起爆下沖擊能和氣體能的分布

在正式研究側(cè)向起爆前，有必要先了解一端起爆這種簡單形式下的爆轟波傳播過程和能量分布特征。在一端起爆條件下，經(jīng)過距離dru的傳播后，爆轟波陣面幾乎變?yōu)槠矫妫诶硐霔l件下爆轟波將保持穩(wěn)定的爆轟速度沿藥柱傳播，如圖4所示。由于dru遠小于炮孔深度L，一端起爆產(chǎn)生的不穩(wěn)定爆轟區(qū)相對整個炮孔深度而言比例很小，計算時，可以認為整個炮孔內(nèi)仍以穩(wěn)定爆轟為主。

炮孔內(nèi)炸藥釋放的總爆炸能［11，17］：

式中：ρ、p、u、γ分別為爆轟波陣面上的密度、壓力、質(zhì)點運動速度和多方指數(shù)，L為裝藥長度。括號中第1項為沖擊能，第2項為氣體能。

由C－J爆轟理論［12］有：

代入式（1）計算得到：

炸藥爆轟反應(yīng)時釋放的能量包含沖擊能Es和氣體能Eg：

圖3 導(dǎo)爆索側(cè)向起爆下的炮孔內(nèi)的爆轟過程Fig．3 Detonation process of side initiation in the borehole

圖4 一端起爆爆轟示意圖Fig．4 Detonation process of end initiation in the borehole

2．2 側(cè)向起爆下沖擊能和氣體能的分布

如圖3（a）所示，側(cè)向起爆時，在距離起爆點r處，被發(fā)炸藥的爆速為D（r），爆轟速度增長過程可用以下方程來描述：

式中：Di為初始爆轟速度，與導(dǎo)爆索爆速和結(jié)構(gòu)有關(guān)；D2為穩(wěn)定爆轟速度；dru為不穩(wěn)定爆轟區(qū)的長度；n為反映爆速上升速率的指數(shù)，可以通過實驗測得，0＜n＜1。

導(dǎo)爆索側(cè)向起爆時，靠近導(dǎo)爆索附近的炸藥會出現(xiàn)“壓死”的現(xiàn)象，但是這部分區(qū)域很小，暫不考慮其影響。那么，在極坐標系（θ，r）下，炮孔中炸藥爆轟總能量有以下關(guān)系式：

相應(yīng)的總的沖擊能為：

從能量守恒的角度，則總的氣體能為：

導(dǎo)爆索側(cè)向起爆時，雖然被發(fā)炸藥的視爆速提高到導(dǎo)爆索的爆速D1，但是由于不穩(wěn)定爆轟，被發(fā)炸藥的實際有效爆速D反而會小于其固有爆速D2。波陣面實際爆轟壓力降低，因此沖擊能Es減少，根據(jù)能量守恒方程，沖擊能Es的減小，必然引起氣體能Eg的增加，即炸藥爆轟沖擊能Es轉(zhuǎn)化為氣體能Eg。在這個能量轉(zhuǎn)化的過程中，其總量Et保持不變。

氣體能的增加可以用以下過程解釋：被發(fā)炸藥的爆轟波陣面質(zhì)點既隨導(dǎo)爆索有軸向的運動，同時相對其有徑向運動。如圖3所示，由速度合成定理，質(zhì)點絕對速度：

式中：ue為被發(fā)炸藥爆轟波陣面上質(zhì)點相對導(dǎo)爆索的速度，ur為被發(fā)炸藥因?qū)П鬏S向傳播而具有的牽連速度。

由于導(dǎo)爆索側(cè)向傳爆的作用，被發(fā)炸藥中爆轟波陣面上質(zhì)點速度增大，并向徑向偏轉(zhuǎn)，則相應(yīng)的氣體能為：

那么沖擊能和氣體能的比值為：

顯然，式（10）等號右邊第2項小于1，可以證明，不同起爆方式下沖擊能與氣體能的比例：

相同的炸藥在側(cè)面起爆和一端起爆時，炸藥所產(chǎn)生的總能量是相等的，但是這些能量轉(zhuǎn)化為沖擊能和氣體能的比例卻大不相同。相對于一端起爆，采用導(dǎo)爆索側(cè)向起爆時所產(chǎn)生的沖擊能與氣體能的比值Es／Eg降低了，沖擊能Es轉(zhuǎn)化為氣體能Eg。

2．3 側(cè)向起爆影響因素分析

可見，沖擊能和氣體能的比值Es／Eg主要和導(dǎo)爆索爆速D1、被發(fā)炸藥爆速D2、不穩(wěn)定爆轟區(qū)長度與炮孔直徑的比值dru／db等因素相關(guān)。如圖5所示，在給定參數(shù)下，隨著導(dǎo)爆索爆速的升高，初始爆轟速度升高，沖擊能比例將增大，氣體能比例減小。同樣，隨著爆速增長區(qū)長度與炮孔直徑的比值dru／db增大，氣體能比例增大，當(dāng)dru／db增大到一定值時，兩者的比例趨于穩(wěn)定，如圖6所示。

圖5 沖擊能和氣體能的分布隨導(dǎo)爆索爆速的變化Fig．5 Partition of shock and gas energies varying with detoantion velocity of detonating cord

圖6 沖擊能和氣體能的分布隨dru／db的變化Fig．6 Partition of shock and gas energies varying with dru／db

3 側(cè)向起爆爆破破巖效果的影響分析

同種炸藥在側(cè)向起爆和一端起爆條件下的p－V曲線不同，如圖7所示。側(cè)向起爆相對一端起爆有更低的炮孔壓力，但是兩者釋放的總能量是相等的。炸藥釋放的總能量是恒定的，不隨藥柱瞬態(tài)爆速的升高而增加。爆速的降低，導(dǎo)致產(chǎn)生的沖擊能更少，同時意味著氣體能增加，這樣才能保持總能量不變。C．M．Lownds等［18］利用體積功p－V圖分析了非理想爆轟和理想爆轟在不同巖石中的能量利用率，參考這種方法，利用p－V圖來對比側(cè)向起爆和一端起爆方式下硬巖和軟巖中的爆炸能量利用率，如圖8所示。由于側(cè)向起爆和一端起爆下炸藥釋放的氣體能和沖擊能的比例不同，它們在不同強度巖石中爆破的能量利用率也有顯著差異。因此，通過改變起爆方式來調(diào)整作用于巖體破碎的沖擊能和氣體能的比例，來適應(yīng)不同的巖性條件，獲得理想的爆破效果。

圖7 一端起爆和側(cè)向起爆時的p－V曲線Fig．7 p－Vcurves for side initiation and end initiation

巖石的破碎塊度與沖擊加載速率有較強的相關(guān)性，隨加載速率的提高迅速減?。?9］。等能量下短延時的沖擊波脈沖的破壞性更大，沖擊能的峰值和加載速率顯著高于氣體能的峰值和加載速率，裂紋密度更大，破壞能量消耗更快，最終的破碎尺寸更小。

如圖8（a）、（b）所示，硬巖中的爆破需要較多的沖擊能以產(chǎn)生足夠的初始裂隙，導(dǎo)爆索降低了炮孔壓力，造成爆生裂隙網(wǎng)的產(chǎn)出質(zhì)量受到影響，因此導(dǎo)爆索應(yīng)用于硬巖和超硬巖時要慎重，這類巖石爆破更適宜采用一端起爆；對于軟巖、裂隙巖體，這些巖石的破碎并不需要很高的沖擊能，而需要得到堆積好、粉礦率低、容易挖掘的爆堆，氣體能的增加有利于這類巖體的破碎，并增強了拋擲作用，如圖8（c）所示，因此軟巖、裂隙巖體的爆破破碎以及輪廓爆破適宜采用側(cè)面起爆。

圖8 側(cè)向起爆和一端起爆在不同巖石中的能量利用Fig．8 Energy utilization for hard and soft rocks with side and end initiations，respectively

4 爆破實驗

4．1 爆破實驗參數(shù)

長河壩水電站是大渡河干流水電梯級開發(fā)的第10級電站，電站總裝機容量2 600MW。壩體為超高心墻堆石壩，整個大壩填筑方量達2 764萬米3，其中過渡料達200多萬米3。響水溝料場料源巖性為花崗巖，巖石弱－微風(fēng)化，飽和濕抗壓強度為94．5～120．0MPa，天然密度為2．61～2．99g／cm3。長河壩石料場巖石強度高、巖體完整性好，過渡料爆破開采中，已經(jīng)采用了很高的炸藥單耗，但是如何減少超粒徑料、增加細顆粒含量和開采出符合設(shè)計級配要求的石料依舊是個難題。

為了進一步對比側(cè)向起爆和一端起爆條件下的爆破破巖效果，在長河壩響水溝料場EL．1745～1760平臺進行了多次過渡料爆破實驗。A組實驗位于II區(qū)靠近料場后邊坡，B組位于III區(qū)，C、D組位于VII區(qū)靠近料場中部，并在同一平臺上巖體特性類似的區(qū)域進行一端起爆作為對比實驗，爆破參數(shù)見表1。實驗組采用兩發(fā)400ms延時的高精度導(dǎo)爆管雷置于裝藥段底部，如圖9（a）所示，為了防止裝藥時卡孔造成炸藥拒爆，在每孔側(cè)面并敷導(dǎo)爆索至孔底，這種起爆方式實質(zhì)上構(gòu)成了側(cè)向起爆，起爆雷管引爆后，會首先激發(fā)爆速相對較高的導(dǎo)爆索從側(cè)面引爆與之接觸的炸藥，自下而上連續(xù)從側(cè)邊引爆炸藥。對比組采用普通非電導(dǎo)爆管雷管MS13孔底起爆，如圖9（b）所示。導(dǎo)爆索爆速為6．0～7．2km／s，2＃巖石乳化炸藥（筒狀）爆速為4．5～5．1km／s，散裝乳化炸藥爆速為4．2～5．0km／s。

圖9 裝藥結(jié)構(gòu)示意圖Fig．9 Schematics of charge structures

表1 長河壩過渡料開采爆破實驗參數(shù)Table 1 Blasting parameters for transition material excavation field tests

4．2 爆破實驗結(jié)果分析

工程上常用不均勻系數(shù)Cu和曲率系數(shù)Cc來反映爆破塊度級配情況：

式中：d60、d30、d10為特征塊度，分別為篩下累計率為60%、30%、10%時的塊度尺寸。長河壩的過渡料級配的設(shè)計要求不均勻系數(shù)Cu大于10，曲率系數(shù)Cc介于1和3之間，小于5mm的顆粒含量不小于10%，不大于30%，且級配宜連續(xù)良好。

圖10給出了相同的裝藥結(jié)構(gòu)、鉆孔參數(shù)、起爆網(wǎng)絡(luò)的條件下，分別采用側(cè)向起爆和一端起爆方式爆破后的塊度分布曲線。在實際生產(chǎn)中大塊率、平均塊度等也常被用來評價爆破破碎程度［20］，表2為爆破效果統(tǒng)計。4組爆破實驗結(jié)果規(guī)律一致：一端起爆的不均勻系數(shù)Cu和曲率系數(shù)Cc明顯大于側(cè)向起爆的對應(yīng)值。當(dāng)采用側(cè)向起爆時，爆堆中小尺寸級別塊度（＜5mm）的產(chǎn)出率明顯低于采用一端起爆的對應(yīng)值，平均塊度d50、最大塊度dmax以及大尺寸級別塊度（＞110mm）的產(chǎn)出率則高于一端起爆。其原因是，側(cè)向起爆條件下的沖擊能與氣體能的比值Es／Eg較一端起爆的低，作用在炮孔壁上的峰值壓力較低，級配料中的細顆粒主要來自于炮孔周圍壓剪破壞形成的細小碎塊，沖擊能的減少影響了細顆粒的產(chǎn)出，因而爆堆中小于5mm的顆粒含量僅為4．68%～8．63%，不符合設(shè)計要求。

圖10 4組實驗爆破塊度分布曲線Fig．10 Fragment size distributions of four blasting field tests

表2 4組爆破破碎結(jié)果統(tǒng)計Table 2 Summary of fragmentation results of four groups field tests

炸藥釋放的總能量中爆炸沖擊能與爆生氣體能的分布直接關(guān)系到炸藥能量利用率和破碎效果，合理的起爆方式選擇，直接關(guān)系到爆破塊度分布和開挖經(jīng)濟性。長河壩過渡料爆破開采實踐表明，如果在堅硬巖石級配料爆破開采中采用側(cè)向起爆，會導(dǎo)致沖擊能與膨脹能的比值偏小，使爆炸應(yīng)力波峰值偏低，造成爆生裂隙網(wǎng)的產(chǎn)出質(zhì)量受到影響，致使爆破質(zhì)量降低。因此，就堅硬致密巖體破碎而言，應(yīng)適當(dāng)增大沖擊能的比例，確保足夠的爆炸沖擊能作用于介質(zhì)中產(chǎn)生充分的初始裂隙網(wǎng)，為氣體能參與介質(zhì)的破碎創(chuàng)造條件，使盡可能多的爆炸能傳遞到待破碎的介質(zhì)中去，因此硬巖中的級配料爆破開采更適宜采用一端起爆，而不宜采用導(dǎo)爆索側(cè)向起爆。

受現(xiàn)場條件的限制，未進行軟巖、裂隙巖體中的爆破實驗。但是，可以預(yù)測，由于巖體中已經(jīng)存在足夠多的初始裂縫，過多的沖擊波能量只會造成能量浪費和近區(qū)的過粉碎。側(cè)向起爆時，氣體能的增加有利于這類巖體的破碎，增強拋擲作用，減小粉礦率而不降低爆破的有效性，因此軟巖和裂隙巖體的爆破破碎以及輪廓爆破適宜采用側(cè)面起爆。

5 結(jié) 論

通過對側(cè)向起爆條件下爆炸能量傳輸過程和爆破破巖效果的研究，并結(jié)合長河壩過渡料爆破開采實驗，得到的主要結(jié)論如下：

（1）不同的起爆方式直接會影響炸藥的能量釋放特性，側(cè)向起爆和一端起爆條件下的爆炸沖擊能和爆生氣體能的分布有很大差異。在能量傳輸上，相對于一端起爆，側(cè)向起爆時炸藥的沖擊能向爆生氣體能轉(zhuǎn)化，沖擊能減少，氣體能增加。

（2）可以通過改變起爆方式來調(diào)整用于爆破破巖的沖擊能和氣體能的比例，以提高爆破破巖的能量利用率。雖然導(dǎo)爆索在很多場合作為準爆的重要保證措施，但是導(dǎo)爆索起爆影響炸藥能量釋放，沖擊能比例降低，因此，導(dǎo)爆索應(yīng)用于硬巖和超硬巖時要慎重。

［1］ Liang K，Zhang J，Liu C．Detonation propagation characteristics of superposition explosive materials［J］．Journal of Wuhan University of Technology（Materials Science Edition），2003，18（1）：80－82．

［2］ Lownds C M，Du Plessis M P．Behaviour of explosives in intermediate－diameter boreholes［J］．Quarry Management，1984，11：799－804．

［3］ Duvall W I，Pugliese J M．Comparison between end and axial methods of detonating an explosive in granite［M］．Pittsburgh：US Department of the Interior，Bureau of Mines，1965．

［4］ 盧文波，陶振宇．預(yù)裂爆破中炮孔壓力變化歷程的理論分析［J］．爆炸與沖擊，1994，14（2）：140－147．Lu Wenbo，Tao Zhenyu．Theoretical analysis of the pressure－variation in borehole for pre－splitting explosion［J］．Explosion and Shock Waves，1994，14（2）：140－146．

［5］ 冷振東，盧文波，陳明，等．巖石鉆孔爆破粉碎區(qū)計算模型的改進［J］．爆炸與沖擊，2015，35（1）：101－107．Leng Zhendong，Lu Wenbo，Chen Ming，et al．Improved calculation model for the size of crushed zone around blasthole［J］．Explosion and Shock Waves，2015，35（1）：101－107．

［6］ 顏事龍，陳葉青．巖石中集中裝藥爆炸能量分布的計算［J］．爆破器材，1993，77（6）：1－5．Yan Shilong，Chen Yeqing．Distribution of the explosive energy of concentrated charge in rock blasting［J］．Explosive Materials，1993，77（6）：1－5．

［7］ 宗琦，楊呂?。畮r石中爆炸沖擊波能量分布規(guī)律初探［J］．爆破，1999，16（2）：1－6．Zong Qi，Yang Lüjun．Shock energy distribution of column charge in rock［J］．Blasting，1999，16（2）：1－6．

［8］ Kurokawa K，Hashimoto K，Tabuchi M．The experimental study on the effect of performances of explosives on rock fracture［C］∥Proceedings of the Fourth International Symposium on Rock Fragmentation by Blasting，1993：379－386．

［9］ Brinkman J R．Separating shock wave and gas expansion breakage mechanisms［C］∥Proceedings of the Second International Symposium on Rock Fragmentation by Blasting，1989：6－15．

［10］ Hustrulid W A．Blasting principles for open pit mining：Theoretical foundations［M］．Rotterdam：Balkema，1999：205－207．

［11］ Cook M A．The science of industrial explosives［M］．Salt Lake City：IRECO Chemicals，1974：120－123．

［12］ Long Y，Zhong M S，Xie Q M，et al．Influence of initiation point position on fragmentation by blasting in iron ore［C］∥Proceedings of the Tenth International Symposium on Rock Fragmentation by Blasting，2012：111－116．

［13］ 鄭炳旭．經(jīng)山寺鐵礦優(yōu)化開采綜合爆破技術(shù)［J］．巖石力學(xué)與工程學(xué)報，2012，31（8）：1530－1536．Zheng Bingxu．Multiple blasting techniques for exploitation optimizion of jinshan temple iron mine［J］．Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，2012，31（8）：1530－1536．

［14］ 邢光武，鄭炳旭．采石場爆破塊度分區(qū)及塊度預(yù)測研究［J］．地下空間與工程學(xué)報，2009，5（6）：1258－1261．Xing Guangwu，Zheng Bingxu．Study on prediction of block zoning and block size in quarry blasting［J］．Chinese Journal of Underground Space and Engineering，2009，5（6）：1258－1261．

［15］ Junk N M．Overburden blasting takes on new dimensions［J］．Coal Age，1972，77（1）：92－96．

［16］ Singh S P．Mechanism of tracer blasting［J］．Geotechnical and Geological Engineering，1996，14（1）：41－50．

［17］ Lin Shaochi．Cylindrical shock waves produced by instantaneous energy release［J］．Journal of Applied Physics，1954，25（1）：54－57．

［18］ Lownds C M．The strength of explosives［C］∥Proceedings of the International Conference of the South African Institute of Mining and Metallurgy：Planning and Operation of Open－Pit and Strip Mines，1986：151159．

［19］ 許金余，劉石．大理巖沖擊加載試驗碎塊的分形特征分析［J］．巖土力學(xué)，2012，33（11）：3225－3229．Xu Jinyu，Liu Shi．Research on fractal characteristics of marble fragments subjected to impact loading［J］．Rock and Soil Mechanics，2012，33（11）：3225－3229．

［20］ 周傳波．基于回歸分析理論的爆破塊度預(yù)測模型研究［J］．爆破，2003，20（4）：1－4．Zhou Chuanbo．Model of predicting the blasting fragmentation based on regressional analysis［J］．Blasting，2003，20（4）：1－4．

Explosion energy distribution by side initiation and its effects on rock fragmentation

Leng Zhendong1，2，Lu Wenbo1，F(xiàn)an Yong1，3，Chen Ming1，Yan Peng1

（1．State Key Laboratory of Water Resources and Hydropower Engineering Science，Wuhan University，Wuhan 430072，Hubei，China；2．China Gezhouba Group Explosive Co．Ltd，Chongqiing 401121，China；3．College of Hydraulic and Environmental Engineering，China Three Gorges University，Yichang 443002，Hubei，China）

To improve the energy utilization and fragmentation effect in rock blasting，the explosion energy partitions of end initiation and continuous side initiation were analyzed．In addition，field blasting tests were conducted in Xiangshuigou Quarry，and the results show significant differences in the partition of shock and gas energy between the two initiation methods．The effective energy utilization of these two initiation methods in different rocks varies considerably．On this basis，a selection principle of initiation methods for rocks with different intensities was put forward．The continuous side initiation with a detonating cord is advantageous in soft and fissured rocks and contour blasting，while blasting for graded material in hard rock，the end initiation is recommended instead of the side initiation．

rock blasting；fragmentation effect；initiation method；energy partition；shock energy；gas energy

O383．1；TV554國標學(xué)科代碼：13035

A

10．11883／1001－1455（2017）04－0661－09

（責(zé)任編輯 張凌云）

2015－09－28；

2016－03－21

國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃項目（2011CB013501）；國家自然科學(xué)基金項目（51609127）

冷振東（1989— ），男，博士研究生；通信作者：盧文波，wblu＠whu．edu．cn。