中國工程爆破協(xié)會應美國國際爆破工程師協(xié)會的邀請，由協(xié)會常務(wù)副理事長、中國工程院院士汪旭光率領(lǐng)24人的考察團，于2月初赴美國參加第23屆炸藥與爆破技術(shù)學術(shù)會議，會后參觀考察了有關(guān)礦山爆破技術(shù)、爆破器材研究生產(chǎn)工廠和俄亥俄州立大學等單位，并進行了技術(shù)交流。通過參加學術(shù)會議與考察交流，不僅擴大了中國工程爆破協(xié)會在國際上的影響，而且對國外有關(guān)工業(yè)炸藥和爆破技術(shù)的發(fā)展情況有了進一步的了解，獲得了較大收獲，達到了考察的預期日的。

一、第23屆炸藥與爆破技術(shù)學術(shù)會議概況

第23屆炸藥與爆破技術(shù)年會和第13屆炸藥與爆破技術(shù)研討會于1997年2月2日～2月6日在美國內(nèi)華達州拉斯韋加斯市召開。出席會議有500余人，除東道主美國外，尚有：中國、德國、英國、法國、加拿大、瑞典、挪威、愛爾蘭、澳大利亞、以色列、南非、墨西哥、巴西、智利、秘魯、西班牙、波蘭、捷克、日本、印度、印度尼西亞、新加坡等近30個國家的科技人員參加，是一次國際炸藥和爆破技術(shù)的盛會。

中國工程爆破協(xié)會考察團的出席，受到與會者的熱烈歡迎，會議除技術(shù)報告以外，尚有展覽會，各種專題討論會，ISEE會員會，23屆會議頒獎和表彰大會。在2月4日晚上召開的大型頒獎和表彰宴會上，當大會主席Jeff Dean先生介紹中國工程爆破協(xié)會考察團時，會場響起熱烈掌聲，對中國考察團的出席表示熱烈的歡迎。

會議共發(fā)表論文82篇，其中中國工程爆破協(xié)會考察團提供了7篇，上述82篇論文按內(nèi)容劃分，屬于爆破數(shù)學模型與參數(shù)優(yōu)化11篇；爆破效應測量12篇；爆破在生產(chǎn)中的應用25篇；炸藥生產(chǎn)工藝與理論11篇；炸藥性能測定4篇；其他鑿巖與安全技術(shù)19篇。

現(xiàn)將技術(shù)報告的主要內(nèi)容簡介如下：

1．爆破數(shù)學模型與爆破參數(shù)優(yōu)化

現(xiàn)代爆破理論研究的最新發(fā)展之一是計算機模擬爆破，即改變影響爆破效果的三大因素(巖石性質(zhì)、炸藥性能和爆破工藝)用計算機模型計算和預測不同的爆破效果，以達到爆破參數(shù)優(yōu)化的目標。本次會上有11篇論文涉及這方面內(nèi)容，例如：

美國Empire礦山公司的S．SaU等人建立了爆破塊度的經(jīng)驗計算模型，并在美國Em．pire礦得到應用；美國炸藥供應公司C．M．Lownds從試驗中得出了炸藥能量與塊度分布之間的關(guān)系式，為快速計算塊度組成提供了新方法；加拿大皇后大學P．D．Katsabanis等人用有限單元法建立了爆破模型，炸藥爆炸后，炸藥能量以兩種形式釋放出，一種是炸藥沖擊波；另一種是爆炸氣體，據(jù)此，他們用有限單元法建立了新的物理一數(shù)學模型，得出了巖石爆破破壞的發(fā)展過程，并預測了爆堆形狀；國桑地亞納國家實驗室的Dale．s．Preece和IcI國際炸藥集團(加拿大)的J．Panl．Tidman等人采用離散元法建立名為DMCBLAST計算程序，DMC是Distinct Motion cade簡稱，分別模擬了露天礦不同巖層傾向的臺階爆破的爆堆形狀；澳大利亞ICI炸藥技術(shù)中心的Michael Noy進行了二維和三維爆破塊度的圖象分析技術(shù)的研究。將一圓球放置在爆堆中心做為標準尺，選用一個支架使照相機垂直于爆堆表面進行拍照，然后用圖象分析技術(shù)得出爆堆表面的塊度分布，再通過試驗得出爆堆表面和爆堆內(nèi)部塊度分布的關(guān)系式；美國黃金聯(lián)合公司T．Kleine等介紹了爆破優(yōu)化中的爆破塊度測量的塊度測試系統(tǒng)；美國P．Bellairs等介紹了美國Porgera金礦爆破優(yōu)化的方法和結(jié)果；約旦科技大學s．Taqiddin論述了拋擲爆破技術(shù)的理論評價；日本的Y．Ogata等對臺階爆破的巖塊飛散規(guī)律建立了DDA模型；我國鐵道部科學研究院王中黔等提出了巖體爆破的分形損傷模型，則是國內(nèi)爆破過程數(shù)學一物理模型的最新研究成果。他根據(jù)爆炸力學原理，對巖體的爆破損傷進行了分析計算，并編制了相應的計算模擬程序，可對巖體內(nèi)的三維損傷分布進行計算。

此次會議上，有關(guān)峒室大爆破的論文僅有鐵道部科學研究院馮叔瑜院士等提出的條形藥包爆破機理，代表了國內(nèi)研究的最新成果。該文在有機玻璃模型上進行了大量的動光彈性爆破模擬試驗。試驗表明，條形藥包爆炸時，無論是應力場還是速度場在藥包端頭近似成圓球分布，中間部位成圓柱場分布。為確定條形藥包的爆破破碎范圍和設(shè)計計算提供了一定理論依據(jù)。

2．爆破效應的觀測

爆塊效應的觀測應包括：爆破振動、爆破沖擊波、爆破噪音和爆破飛石。但目前應用最廣泛的仍是爆破振動效應的觀測，本次會議共發(fā)表有關(guān)文章12篇。

例如，美國的R．L．Martin等進行的有關(guān)大規(guī)模露天爆破引起的振動能量的試驗研究；芬蘭P．Paavola在某醫(yī)院下面進行坑道工程的爆破振動控制；美國密蘇里--羅拉大學巖石力學和炸藥研究中心的P．worsey在臨近溶洞修筑公路的振動監(jiān)測和控制爆破；美國LosAlamos國家實驗室B．stump采用GSETT、—3型地震測試系統(tǒng)對研山爆破進行區(qū)域觀測；美國L,OS Alamos國家實驗室D．Pearson礦了拋擲爆破中振動能量輻射的方位變化。

我國北京科技大學于亞倫的論文名稱是“爆破振動信號處理的新方法”，他將小波分析(wavelet Analysis)引入到爆破振動分析中，比使用傳統(tǒng)的付立葉分析具有更好的局部化特征。

3．爆破在生產(chǎn)中的應用

這部分內(nèi)容的論文所占比重很大，爆破技術(shù)已應用在生產(chǎn)的各個方面，包括：采礦爆破(露天臺階爆破和地下礦山礦房、礦柱回采爆破)、控制爆破、巷道掘進爆破、拆除爆破和路塹爆破等。

我國鐵道建筑研究設(shè)計院何廣沂發(fā)表的“擴建鐵路開挖深孔控制爆破技術(shù)”對擴塹石方深孔爆破在臺階高度的確定、炮孔分布、藥量計算和非電導爆管孔外串聯(lián)等間隔微差起爆新技術(shù)等方面作了較詳盡的介紹，為復雜環(huán)境條件下實施大量深孔控制爆破開辟了新途徑。

4．炸藥生產(chǎn)工藝與理論

美國密蘇里--羅拉大學巖石力學和炸藥研究中心的BrandonWecks及Paul Worsay博士等人提出了以豆油代替銨油炸藥中的柴油的研究思路和研究結(jié)果。認為豆油作為還原劑在起爆性能和爆轟性能都可以起到代替柴油的效果，豆油屬于再生植物油，石油屬不可再生

資源，從長遠來看有更大的前途，目前，美國豆油生產(chǎn)ANSOY炸藥僅比用柴油生產(chǎn)的ANFO炸藥價格高出5％，認為是個發(fā)展方向。

Dorado化工公司Michael E．Curlis提出用非炸藥材料調(diào)整銨油炸藥爆速，使其達到被爆巖石的1．3—1．4倍縱波傳播速度，從而通過降低炸藥爆轟速度提高破碎效果，降低炸藥消耗。

北京礦冶研究總院貫荔等人發(fā)表的“乳化粉狀炸藥”是乳化炸藥生產(chǎn)上的重要突破。采用旋轉(zhuǎn)閃蒸塔改變了傳統(tǒng)的乳化炸藥和粉狀炸藥的制備方法，它不需要利用空心微球來提高炸藥的爆轟性能，對于不同的生產(chǎn)作業(yè)，可生產(chǎn)出不同粒徑、不同密度的乳化粉狀炸藥，乳化粉狀炸藥是一種新型的固體乳化炸藥，發(fā)展前景廣闊。

中國長沙礦山研究院唐健軍提出了多組份復合炸藥系統(tǒng)設(shè)計的新方法和數(shù)學模型，為新炸藥配方的研究提出了新方法。

中國北京礦冶研究總院鐘蔭廷等人介紹了蒙古國年產(chǎn)一萬噸多品種乳化炸藥的先進經(jīng)驗。首次突破了使連續(xù)乳化與間斷乳化生產(chǎn)工藝有機結(jié)合并兼?zhèn)淙榛ㄋ幑S生產(chǎn)和現(xiàn)場混裝特點的生產(chǎn)線，利用微機控制系統(tǒng)有效地實現(xiàn)了自動控制生產(chǎn)過程，滿足了大產(chǎn)量、多品種的實際生產(chǎn)要求。降低了勞動強度，減少操作人員一半以上。生產(chǎn)的每噸炸藥比進口TNT粒狀炸藥節(jié)省700美元，經(jīng)濟效益十分顯著。

5．炸藥的性能測定

關(guān)于炸藥性能的測試，主要集中在引起破壞和造成危害方面。

美國密蘇里州的I'homas M．Keevin研究了水下爆破炸藥爆炸對魚的危害作用，并針對所提出的保護措施作了研究；美國賓夕法尼亞州物理學家Richard J．Mainier研究了爆炸物產(chǎn)生有毒氣體的測量工作，他認為傳統(tǒng)測定工作中存在著藥包不標準的問題，并提出了一系列的對比數(shù)據(jù)，他建議這方面工作應標準化；瑞典Magnus Grynnemo在研究炸藥各種爆速對巖石的破壞作用后提出，炸藥爆速對爆破塊度影響很大，但地質(zhì)構(gòu)造的影響更重要，而不耦合炸藥系數(shù)對爆破結(jié)果中粉碎的影響幾乎不大；美國Ktech corporatim公司F．W．Davios等人研制了復合炸藥爆轟參數(shù)測定的儀器PVDF，應用PVDF可以測量起爆點，起爆藥包、相鄰炮孔的互相沖擊的各種參數(shù)。用該儀器測得PN1500乳化炸藥爆轟的C—J面壓力為13．6GPa，ANFO炸藥爆轟面C—J面壓力為7．0GPa。瑞典聶樹林研究了含氣乳化炸藥與玻璃球敏化炸藥爆轟時受壓鈍化性能的對比，認為含氣乳化炸藥在受壓消失后比含微球乳化炸藥能更快地恢復爆轟性能，他的研究結(jié)果還表明，乳化炸藥受壓拒爆的壓力應該在17MPa以上，并且在壓力消失后的50ms—2ms能迅速恢復爆轟速度。Nippon Kayaku公司的Toshinori Ariki等人研究了熱乳化炸藥的安全評估問題，他們用大約120℃左右乳化炸藥進行落錘實驗，找出了乳化炸藥在高溫情況下分解、爆燃、爆轟的各種數(shù)量關(guān)系。

二、技術(shù)考察的概況

1．爆破技術(shù)

考察團參觀了兩個礦山的現(xiàn)場裝藥和爆破全過程。

Viceroy金礦：

Viceroy金礦是Viceroy Resotlrce公司下屬的一個金礦，亦稱Castle Mountain礦。座落在加利福尼亞和內(nèi)華達州的州界上。為露天礦，由于礦體小，采用坑內(nèi)環(huán)形運輸線路，目前Jumbo South／10sleyAnn采場已采完，正在生產(chǎn)的兩個采場是Oro Belle／Hart tunel和Jumbo采場。該礦占地65平方英里，根據(jù)目前的生產(chǎn)計劃，該礦能維持到下一世紀。從投產(chǎn)到現(xiàn)在的4午時間內(nèi)，共生產(chǎn)黃金600，000盎司。1996年度生產(chǎn)的礦量為24，033，000T，品位為0．033(盎司／噸)，804，000(盎司)。

臺階高度6—12m，孔徑150—172mm。

2月7日我們參觀的爆區(qū)，孔徑172mm，孔深6．6m，共有爆破孔477個。采用銨油炸藥，藥量為20t。炸藥單耗為0．5kg／m3。孔網(wǎng)參數(shù)有4．5×4．5m，呈方形布孔，超深0．6m。裝藥3m填塞高度3．6m。起爆彈重450g，為壓裝的TNT藥柱。爆區(qū)為毫秒微差壓碴爆破，采用非電導爆管起爆系統(tǒng)起爆，爆破效果良好。

Waterloo煤礦：

Waterloo煤礦股份有限責任公司，位于俄亥俄州東南，至今已有60年的歷史。

Water100煤礦日產(chǎn)原煤4000噸，采用壓碴爆破，孔徑Ф=172mm，孔深10．3m，孔網(wǎng)參數(shù)5．5×5．5m。采用裝藥車裝填銨油炸藥，人工用鐵鍬充填炮孔，用等間隔毫秒電雷管進行排間斜線微差起爆。據(jù)介紹爆破孔由本礦自行設(shè)計、穿鑿，而裝藥，爆破作業(yè)則由ICI炸藥集團所屬的專業(yè)爆破作業(yè)人員進行，并有嚴格的償罰責任。

2．炸藥技術(shù)

1．ICI炸藥集團：

ICI炸藥集團有四個分公司，分布于美洲、歐洲、非洲和亞太地區(qū)。產(chǎn)品有炸藥、起爆器材，并負責爆破器材的使用和技術(shù)服務(wù)。炸藥品種有銨油炸藥、漿狀炸藥、水膠炸藥和乳化炸藥。乳化炸藥是ICI炸藥集團在北美的主要產(chǎn)品，最近6年內(nèi)開發(fā)的新產(chǎn)品主要是散裝乳化炸藥和袋裝乳化炸藥。

起爆器材包括：電雷管、非電導爆管和導爆索。

ICI炸藥集團在爆破技術(shù)方面的最新成果是：計算機輔助爆破設(shè)計、現(xiàn)場混裝炸藥工藝和炸藥的起爆方式。ICI炸藥集團(加拿大爆破技術(shù)部)多年來一直從事計算機模擬爆破技術(shù)的研究，據(jù)介紹：他們研制的DMC—BLASPA模型，其誤差率，爆堆形狀為109／5；爆破塊度組成為10—20％。

2．ETI公司：

ETI是英文Explosive Technology International的縮寫。

ETI成立于1988年，由著名的杜邦公司分離出來，承擔了原來杜邦公司的全部炸藥業(yè)務(wù)，ETI總部設(shè)在加拿大。主要人員均來自杜邦公司，繼承和發(fā)展了杜邦公司的炸藥業(yè)務(wù)。杜邦的水膠炸藥和乳化炸藥技術(shù)已在世界21個國家30多個廠商進行生產(chǎn)使用。乳化炸藥在全球銷售量超過20億公斤(200萬噸)。

七十年代后期，杜邦公司在乳化炸藥的研究方面取得了突破性進展。生產(chǎn)銷售大直徑(>Ф100mm)的乳化炸藥，開發(fā)了全套乳化炸藥和ANFO／乳化炸藥混合炸藥(重銨油炸藥)，直徑從25mm到更大，有散裝品和袋裝品。這些產(chǎn)品完全能滿足各種爆破行業(yè)的要求。

ETI從成立之日開始，繼續(xù)研究了采用全自動連續(xù)化工藝制備乳化炸藥，他們將乳化炸藥各組分的生產(chǎn)設(shè)備合并成一個20英尺的ISO集裝箱(2．4m×2．6m×6．1m)工藝單元，控制盤和添加系統(tǒng)，分別布置在ISO集裝箱中，便于裝運。乳化炸藥制備裝置，采用一套集散控制系統(tǒng)，使整個生產(chǎn)只由一個人操作，便可安全，高效地生產(chǎn)出合格產(chǎn)品。

該生產(chǎn)系統(tǒng)所使用的水相溶液(硝酸鹽水溶液)系從硝酸銨工廠用槽罐車運至生產(chǎn)現(xiàn)(保溫)與油箱材料(含乳化劑)按適當比例(94~93：6～7)通過噴射裝置形成乳膠體，泵送入熱交換器，冷卻后與密度調(diào)節(jié)劑(玻璃微球)混拌，制成有雷管敏感的乳化炸藥，再泵入混裝車，運至爆破現(xiàn)場進行爆破作業(yè)。

本次參觀的生產(chǎn)廠房簡單，效率高，據(jù)介紹其生產(chǎn)能力為130~230kg／min。同時還配備有銨油生產(chǎn)的混料系統(tǒng)以及乳膠體與銨油連

續(xù)混拌設(shè)備可連續(xù)制備重銨油炸藥和泵送的乳化炸藥。該生產(chǎn)系統(tǒng)可

以生產(chǎn)24種不同配方的乳化炸藥(包括有雷管敏感和非雷管敏感品)。

3．3M公司：

3M公司是世界上最大公司之一，其子公司遍布世界70多個國家，擁有8萬多員工。1982年在中國上海建立子公司后，又在武漢、廣州、杭州、北京等地設(shè)立了辦事處。在中國的雇員共有700多人。該公司在65000多種產(chǎn)品，應用于汽車、醫(yī)療、航海、航空、工業(yè)炸藥等各個領(lǐng)域。這次著重向我們介紹了低密度填充料——玻璃微球。玻璃微球，主要有空心和實心兩種玻璃微球，空心玻璃微球主要用于乳化炸藥的密度調(diào)節(jié)劑，而實心微球可用作各種填料或制塑業(yè)，由于密度低，表面強度高，而廣泛用作工業(yè)原料。

3M公司制備的空心微球直徑Ф10～60μm，密度0．125～0．25g／cm3，它不溶于水和油，其優(yōu)點是抗壓強度大，密度低，缺點是價格昂貴，約50元／kg(人民幣)。該公司還介紹了玻璃微球的制備原料及生產(chǎn)過程和在乳化炸藥中的應用。

此外，還訪問GOEX國際公司，并參觀石油射孔彈制造工廠和俄核俄州立大學。

三、收獲與體會

此次組團出國參加國際學術(shù)會議和技術(shù)考察，時間雖然短暫，但由于組織工作安排得當，收獲還是很大的。

1．中國工程爆破協(xié)會(CSEB)與國際爆破工程師協(xié)會(ISEE)建立了穩(wěn)定的協(xié)作關(guān)系，擴大了中國工程爆破協(xié)會在國際上的影響，為今后進一步與美國和世界各國爆破界同仁進行學術(shù)交流溝通了渠道。

2．了解了國外，特別是美國的工業(yè)炸藥、起爆器材和炸藥現(xiàn)狀及發(fā)展。

(1)在工業(yè)炸藥方面

我國的乳化炸藥生產(chǎn)采用連續(xù)式生產(chǎn)工藝已經(jīng)有很大的發(fā)展。但是，目前大多數(shù)是采用連續(xù)乳化器或膠體磨等機械攪拌式作為形成乳膠體的主要設(shè)備，而ETI公司采用噴射裝置代替連續(xù)乳化器，將油水兩相按適當比例混合噴射形成乳化膠體，其設(shè)計簡單、新穎，不僅設(shè)備投資少，而且也大大節(jié)省了能源。

在連續(xù)乳化生產(chǎn)過程中，首先必須解決乳膠體的冷卻問題。要由80～100℃左右降至50～60℃左右或降至30～40℃則是一個很大的難題。國內(nèi)大多數(shù)采用間斷式的自然冷卻(或加風吹)或用10多米長的夾套式冷卻法。而ETI則利用板式夾套冷卻法，將流動的熱乳膠體形成薄層，擴大其與夾套涼水的接觸面積，因而降溫快，冷卻效果好。

為了制備具有雷管敏感的乳化炸藥，都需要加入一定量的密度調(diào)節(jié)劑，使乳膠體的密度降至1。05～1．25g／cm2，為了要解決乳膠體與密度劑的連續(xù)混拌問題，國內(nèi)目前仍采用間斷式的，即將乳膠與密度調(diào)節(jié)劑分次混拌。但ETI則設(shè)計了一個體積小、效率高的連續(xù)式混拌器，將密度的調(diào)節(jié)通過分料器與一定配比量的乳膠泵送入混料器中進行連續(xù)混拌和連續(xù)排放。從而真正實現(xiàn)了連續(xù)化生產(chǎn)作業(yè)線。

(2)起爆器材方面

我國起爆器材生產(chǎn)廠家多、產(chǎn)品數(shù)量大，每年生產(chǎn)的工業(yè)雷管達14億發(fā)。其中火雷管、即發(fā)電雷管占70—80 9／5。秒延期電雷管和非電雷管僅占20％，與國外相比，秒延期電雷管和非電雷管在生產(chǎn)的工業(yè)雷管總數(shù)中，比例過小。而且產(chǎn)品品種少，延期精度差。今后應在進一步提高塑料導爆管非電起爆系統(tǒng)的同時，還要增加電雷管的段別和提高它的延期精度。

(3)在爆破技術(shù)方面

我國工程爆破技術(shù)水平有了很大提高，但施工裝備水平低。

我國峒室爆破、深孔爆破、地下采掘爆破、城市拆除控制爆破、水下工程爆破等，通過不斷的實踐，積累了豐富的經(jīng)驗，有些工程項目已達到國際先進水平，但是施工裝備水平低，特別是峒室爆破、定向爆破的施工機械少，很多靠人工勞動，從綜合勞動生產(chǎn)率來看，同發(fā)達國家相比，尚有很大差距。

在巖石爆破破碎機理，特別是在爆破過程數(shù)學物理模型的研究和爆破測量技術(shù)上，也有較大差距。

通過此次赴美參加第23屆炸藥和爆破技術(shù)學術(shù)會議和技術(shù)考察活動，使我們深深感到，有組織地進行國外交流和考察是必要的，希望繼續(xù)進行。

(摘自考察團總結(jié)報告)