[科普中国]-沟褶效应

沟褶效应（ditcheffect），又称空气间隙效应。当炸药柱与炮孔壁间有间隙时，可能发生爆轰中断或由爆轰转变为燃烧的现象。1

概述沟褶效应也称管道效应、间隙效应，是当药卷与炮孔壁间存在空隙时，药柱中爆轰波传播过程所出现的自抑制(能量释放逐渐减少直至熄爆)的现象。实践表明，在小直径炮孔爆破作业中，药卷与炮孔壁间存在空隙的现象较为常见，故沟褶效应普遍存在，往往成为影响爆破效果的一种重要因素。

对沟褶效应的解释有两种：一种是爆轰产物压缩药卷和孔壁之间的间隙中有空气，产生冲击波，它超前于爆轰波并压缩药卷，使得药卷的装药密度过大，对爆轰波的传播有抑制作用；另外一种解释认为，炸药起爆后在爆轰波阵面的前方有一等离子层(离子光波)，对前方未反应药卷段的表层产生压缩作用，使得药卷压实，装药密度过大，不利于该层炸药爆炸反应的产生与进行。等离子波阵面和爆轰波阵面分开得越大，或者等离子波越强烈，这个表层穿透得就越深，能量衰减得就越大。随着等离子波的进一步增强，就会引起药包爆轰反应的熄灭。测试表明，等离子光波的速度约为4500m/s。2

表现形式（1）药卷与孔壁之间的间隙尺寸在某一范围内出现间隙效应，大于或小于此范围内不出现。

（2）加大炸药直径，传爆长度也加大。当铵梯炸药含10%的TNT时，只能传爆4卷；当含25%TNT时，传爆
将近16卷(均为长期贮存的炸药)。

（3）加大药卷直径，传爆长度也加大。铵黑炸药直径35mm，炮孔直径42mm，炮孔长度超过2.5m时出现间隙效应；当铵黑炸药直径42mm，炮孔直径55mm，炮孔长度4.2m未出现间隙效应。

（4）在间隙效应产生拒爆处，即是试验管破裂或隆起的终止点，也是炮窝起始点。炮窝长度与残药长度相同。

（5）炮窝内残药密度未改变，用雷管重新起爆仍能引爆。3

消除方法目前消除间隙效应的办法主要采取以下几点措施：
（1）对于硝铵类混合炸药，出现间隙效应的间隙尺寸约为药包直径的0.12~0.1 3倍。传播距离最小的间隙尺寸约为药柱直径的0.2倍。以直径32mm的药包为例，间隙尺寸尽量不要在4~7mm内。间隙尺寸小于药包直径的0.12倍时，由于增大了波的运动阻力和能量损耗，空气冲击波传播速度衰减很快，波长很短，压力作用时间很短，因此不会产生明显的间隙效应，如果间隙尺寸大丁药包直径的0.1 3倍时，由于爆轰产物有较大的空间膨胀，间隙内爆轰产物的平均移动速度将减小到等于或小于爆轰速度，也不会产生明显的间隙效应。

（2）改进装药结构可以消除或减弱间隙效应，具体措施有：

在炮孔内连续药柱上，每隔一段距离，加套硬纸板或其他材料做成的隔环，将间隙隔断，阻止间隙内空气冲击波的传播使其速度降低，使间隙效应减少；

在条件允许时，在炮孔内充填水、砂等材料；

在药包外皮涂以厚为1mm浆糊状黄泥层；

在深孔光爆中，周边眼可采用导爆索传爆的间隔装药，绑在竹片上，整体装入孔内。

（3）采用低密度炸药偶合散装药，可以消除间隙效应。

（4）研制细直径的专用光爆炸药或高威力导爆索。

（5）调整药包直径和炮孔直径，使不偶合系数在不产生管道效应范围内，但要和钻眼效率结合起来考虑。3

改善爆破效果沟褶效应与炸药配方、物理结构、包装条件和加工工艺有关。下列技术措施可以减小或消除沟褶效应，改善爆破效果：

(1)选用不同的包装涂覆物，如柏油沥青、石蜡、蜂蜡等。

(2)调整炸药配方和加工工艺，以缩小炸药爆速与等离子体速度间的差值。

(3)填塞等离子体的传播空隙，在炮孔中的每个药卷间插上一层塑料薄板或填上炮泥、用水或有机泡沫充填炮孔与药卷之间的间隙。

(4)增大药卷直径。

(5)沿药包全长放置导爆索起爆。

(6)采用散装技术，使炸药全部充填炮孔不留间隙，当然就没有超前的等离子层存在。2

本词条内容贡献者为:

曹慧慧 - 副教授 - 中国矿业大学