中国工程爆破协会应美国国际爆破工程师协会的邀请，由协会常务副理事长、中国工程院院士汪旭光率领24人的考察团，于2月初赴美国参加第23届炸药与爆破技术学术会议，会后参观考察了有关矿山爆破技术、爆破器材研究生产工厂和俄亥俄州立大学等单位，并进行了技术交流。通过参加学术会议与考察交流，不仅扩大了中国工程爆破协会在国际上的影响，而且对国外有关工业炸药和爆破技术的发展情况有了进一步的了解，获得了较大收获，达到了考察的预期日的。

一、第23届炸药与爆破技术学术会议概况

第23届炸药与爆破技术年会和第13届炸药与爆破技术研讨会于1997年2月2日～2月6日在美国内华达州拉斯韦加斯市召开。出席会议有500余人，除东道主美国外，尚有：中国、德国、英国、法国、加拿大、瑞典、挪威、爱尔兰、澳大利亚、以色列、南非、墨西哥、巴西、智利、秘鲁、西班牙、波兰、捷克、日本、印度、印度尼西亚、新加坡等近30个国家的科技人员参加，是一次国际炸药和爆破技术的盛会。

中国工程爆破协会考察团的出席，受到与会者的热烈欢迎，会议除技术报告以外，尚有展览会，各种专题讨论会，ISEE会员会，23届会议颁奖和表彰大会。在2月4日晚上召开的大型颁奖和表彰宴会上，当大会主席Jeff Dean先生介绍中国工程爆破协会考察团时，会场响起热烈掌声，对中国考察团的出席表示热烈的欢迎。

会议共发表论文82篇，其中中国工程爆破协会考察团提供了7篇，上述82篇论文按内容划分，属于爆破数学模型与参数优化11篇；爆破效应测量12篇；爆破在生产中的应用25篇；炸药生产工艺与理论11篇；炸药性能测定4篇；其他凿岩与安全技术19篇。

现将技术报告的主要内容简介如下：

1．爆破数学模型与爆破参数优化

现代爆破理论研究的最新发展之一是计算机模拟爆破，即改变影响爆破效果的三大因素(岩石性质、炸药性能和爆破工艺)用计算机模型计算和预测不同的爆破效果，以达到爆破参数优化的目标。本次会上有11篇论文涉及这方面内容，例如：

美国Empire矿山公司的S．SaU等人建立了爆破块度的经验计算模型，并在美国Em．pire矿得到应用；美国炸药供应公司C．M．Lownds从试验中得出了炸药能量与块度分布之间的关系式，为快速计算块度组成提供了新方法；加拿大皇后大学P．D．Katsabanis等人用有限单元法建立了爆破模型，炸药爆炸后，炸药能量以两种形式释放出，一种是炸药冲击波；另一种是爆炸气体，据此，他们用有限单元法建立了新的物理一数学模型，得出了岩石爆破破坏的发展过程，并预测了爆堆形状；国桑地亚纳国家实验室的Dale．s．Preece和IcI国际炸药集团(加拿大)的J．Panl．Tidman等人采用离散元法建立名为DMCBLAST计算程序，DMC是Distinct Motion cade简称，分别模拟了露天矿不同岩层倾向的台阶爆破的爆堆形状；澳大利亚ICI炸药技术中心的Michael Noy进行了二维和三维爆破块度的图象分析技术的研究。将一圆球放置在爆堆中心做为标准尺，选用一个支架使照相机垂直于爆堆表面进行拍照，然后用图象分析技术得出爆堆表面的块度分布，再通过试验得出爆堆表面和爆堆内部块度分布的关系式；美国黄金联合公司T．Kleine等介绍了爆破优化中的爆破块度测量的块度测试系统；美国P．Bellairs等介绍了美国Porgera金矿爆破优化的方法和结果；约旦科技大学s．Taqiddin论述了抛掷爆破技术的理论评价；日本的Y．Ogata等对台阶爆破的岩块飞散规律建立了DDA模型；我国铁道部科学研究院王中黔等提出了岩体爆破的分形损伤模型，则是国内爆破过程数学一物理模型的最新研究成果。他根据爆炸力学原理，对岩体的爆破损伤进行了分析计算，并编制了相应的计算模拟程序，可对岩体内的三维损伤分布进行计算。

此次会议上，有关峒室大爆破的论文仅有铁道部科学研究院冯叔瑜院士等提出的条形药包爆破机理，代表了国内研究的最新成果。该文在有机玻璃模型上进行了大量的动光弹性爆破模拟试验。试验表明，条形药包爆炸时，无论是应力场还是速度场在药包端头近似成圆球分布，中间部位成圆柱场分布。为确定条形药包的爆破破碎范围和设计计算提供了一定理论依据。

2．爆破效应的观测

爆块效应的观测应包括：爆破振动、爆破冲击波、爆破噪音和爆破飞石。但目前应用最广泛的仍是爆破振动效应的观测，本次会议共发表有关文章12篇。

例如，美国的R．L．Martin等进行的有关大规模露天爆破引起的振动能量的试验研究；芬兰P．Paavola在某医院下面进行坑道工程的爆破振动控制；美国密苏里--罗拉大学岩石力学和炸药研究中心的P．worsey在临近溶洞修筑公路的振动监测和控制爆破；美国LosAlamos国家实验室B．stump采用GSETT、—3型地震测试系统对研山爆破进行区域观测；美国L,OS Alamos国家实验室D．Pearson矿了抛掷爆破中振动能量辐射的方位变化。

我国北京科技大学于亚伦的论文名称是“爆破振动信号处理的新方法”，他将小波分析(wavelet Analysis)引入到爆破振动分析中，比使用传统的付立叶分析具有更好的局部化特征。

3．爆破在生产中的应用

这部分内容的论文所占比重很大，爆破技术已应用在生产的各个方面，包括：采矿爆破(露天台阶爆破和地下矿山矿房、矿柱回采爆破)、控制爆破、巷道掘进爆破、拆除爆破和路堑爆破等。

我国铁道建筑研究设计院何广沂发表的“扩建铁路开挖深孔控制爆破技术”对扩堑石方深孔爆破在台阶高度的确定、炮孔分布、药量计算和非电导爆管孔外串联等间隔微差起爆新技术等方面作了较详尽的介绍，为复杂环境条件下实施大量深孔控制爆破开辟了新途径。

4．炸药生产工艺与理论

美国密苏里--罗拉大学岩石力学和炸药研究中心的BrandonWecks及Paul Worsay博士等人提出了以豆油代替铵油炸药中的柴油的研究思路和研究结果。认为豆油作为还原剂在起爆性能和爆轰性能都可以起到代替柴油的效果，豆油属于再生植物油，石油属不可再生

资源，从长远来看有更大的前途，目前，美国豆油生产ANSOY炸药仅比用柴油生产的ANFO炸药价格高出5％，认为是个发展方向。

Dorado化工公司Michael E．Curlis提出用非炸药材料调整铵油炸药爆速，使其达到被爆岩石的1．3—1．4倍纵波传播速度，从而通过降低炸药爆轰速度提高破碎效果，降低炸药消耗。

北京矿冶研究总院贯荔等人发表的“乳化粉状炸药”是乳化炸药生产上的重要突破。采用旋转闪蒸塔改变了传统的乳化炸药和粉状炸药的制备方法，它不需要利用空心微球来提高炸药的爆轰性能，对于不同的生产作业，可生产出不同粒径、不同密度的乳化粉状炸药，乳化粉状炸药是一种新型的固体乳化炸药，发展前景广阔。

中国长沙矿山研究院唐健军提出了多组份复合炸药系统设计的新方法和数学模型，为新炸药配方的研究提出了新方法。

中国北京矿冶研究总院钟荫廷等人介绍了蒙古国年产一万吨多品种乳化炸药的先进经验。首次突破了使连续乳化与间断乳化生产工艺有机结合并兼备乳化炸药工厂生产和现场混装特点的生产线，利用微机控制系统有效地实现了自动控制生产过程，满足了大产量、多品种的实际生产要求。降低了劳动强度，减少操作人员一半以上。生产的每吨炸药比进口TNT粒状炸药节省700美元，经济效益十分显著。

5．炸药的性能测定

关于炸药性能的测试，主要集中在引起破坏和造成危害方面。

美国密苏里州的I'homas M．Keevin研究了水下爆破炸药爆炸对鱼的危害作用，并针对所提出的保护措施作了研究；美国宾夕法尼亚州物理学家Richard J．Mainier研究了爆炸物产生有毒气体的测量工作，他认为传统测定工作中存在着药包不标准的问题，并提出了一系列的对比数据，他建议这方面工作应标准化；瑞典Magnus Grynnemo在研究炸药各种爆速对岩石的破坏作用后提出，炸药爆速对爆破块度影响很大，但地质构造的影响更重要，而不耦合炸药系数对爆破结果中粉碎的影响几乎不大；美国Ktech corporatim公司F．W．Davios等人研制了复合炸药爆轰参数测定的仪器PVDF，应用PVDF可以测量起爆点，起爆药包、相邻炮孔的互相冲击的各种参数。用该仪器测得PN1500乳化炸药爆轰的C—J面压力为13．6GPa，ANFO炸药爆轰面C—J面压力为7．0GPa。瑞典聂树林研究了含气乳化炸药与玻璃球敏化炸药爆轰时受压钝化性能的对比，认为含气乳化炸药在受压消失后比含微球乳化炸药能更快地恢复爆轰性能，他的研究结果还表明，乳化炸药受压拒爆的压力应该在17MPa以上，并且在压力消失后的50ms—2ms能迅速恢复爆轰速度。Nippon Kayaku公司的Toshinori Ariki等人研究了热乳化炸药的安全评估问题，他们用大约120℃左右乳化炸药进行落锤实验，找出了乳化炸药在高温情况下分解、爆燃、爆轰的各种数量关系。

二、技术考察的概况

1．爆破技术

考察团参观了两个矿山的现场装药和爆破全过程。

Viceroy金矿：

Viceroy金矿是Viceroy Resotlrce公司下属的一个金矿，亦称Castle Mountain矿。座落在加利福尼亚和内华达州的州界上。为露天矿，由于矿体小，采用坑内环形运输线路，目前Jumbo South／10sleyAnn采场已采完，正在生产的两个采场是Oro Belle／Hart tunel和Jumbo采场。该矿占地65平方英里，根据目前的生产计划，该矿能维持到下一世纪。从投产到现在的4午时间内，共生产黄金600，000盎司。1996年度生产的矿量为24，033，000T，品位为0．033(盎司／吨)，804，000(盎司)。

台阶高度6—12m，孔径150—172mm。

2月7日我们参观的爆区，孔径172mm，孔深6．6m，共有爆破孔477个。采用铵油炸药，药量为20t。炸药单耗为0．5kg／m3。孔网参数有4．5×4．5m，呈方形布孔，超深0．6m。装药3m填塞高度3．6m。起爆弹重450g，为压装的TNT药柱。爆区为毫秒微差压碴爆破，采用非电导爆管起爆系统起爆，爆破效果良好。

Waterloo煤矿：

Waterloo煤矿股份有限责任公司，位于俄亥俄州东南，至今已有60年的历史。

Water100煤矿日产原煤4000吨，采用压碴爆破，孔径Ф=172mm，孔深10．3m，孔网参数5．5×5．5m。采用装药车装填铵油炸药，人工用铁锹充填炮孔，用等间隔毫秒电雷管进行排间斜线微差起爆。据介绍爆破孔由本矿自行设计、穿凿，而装药，爆破作业则由ICI炸药集团所属的专业爆破作业人员进行，并有严格的偿罚责任。

2．炸药技术

1．ICI炸药集团：

ICI炸药集团有四个分公司，分布于美洲、欧洲、非洲和亚太地区。产品有炸药、起爆器材，并负责爆破器材的使用和技术服务。炸药品种有铵油炸药、浆状炸药、水胶炸药和乳化炸药。乳化炸药是ICI炸药集团在北美的主要产品，最近6年内开发的新产品主要是散装乳化炸药和袋装乳化炸药。

起爆器材包括：电雷管、非电导爆管和导爆索。

ICI炸药集团在爆破技术方面的最新成果是：计算机辅助爆破设计、现场混装炸药工艺和炸药的起爆方式。ICI炸药集团(加拿大爆破技术部)多年来一直从事计算机模拟爆破技术的研究，据介绍：他们研制的DMC—BLASPA模型，其误差率，爆堆形状为109／5；爆破块度组成为10—20％。

2．ETI公司：

ETI是英文Explosive Technology International的缩写。

ETI成立于1988年，由著名的杜邦公司分离出来，承担了原来杜邦公司的全部炸药业务，ETI总部设在加拿大。主要人员均来自杜邦公司，继承和发展了杜邦公司的炸药业务。杜邦的水胶炸药和乳化炸药技术已在世界21个国家30多个厂商进行生产使用。乳化炸药在全球销售量超过20亿公斤(200万吨)。

七十年代后期，杜邦公司在乳化炸药的研究方面取得了突破性进展。生产销售大直径(>Ф100mm)的乳化炸药，开发了全套乳化炸药和ANFO／乳化炸药混合炸药(重铵油炸药)，直径从25mm到更大，有散装品和袋装品。这些产品完全能满足各种爆破行业的要求。

ETI从成立之日开始，继续研究了采用全自动连续化工艺制备乳化炸药，他们将乳化炸药各组分的生产设备合并成一个20英尺的ISO集装箱(2．4m×2．6m×6．1m)工艺单元，控制盘和添加系统，分别布置在ISO集装箱中，便于装运。乳化炸药制备装置，采用一套集散控制系统，使整个生产只由一个人操作，便可安全，高效地生产出合格产品。

该生产系统所使用的水相溶液(硝酸盐水溶液)系从硝酸铵工厂用槽罐车运至生产现(保温)与油箱材料(含乳化剂)按适当比例(94~93：6～7)通过喷射装置形成乳胶体，泵送入热交换器，冷却后与密度调节剂(玻璃微球)混拌，制成有雷管敏感的乳化炸药，再泵入混装车，运至爆破现场进行爆破作业。

本次参观的生产厂房简单，效率高，据介绍其生产能力为130~230kg／min。同时还配备有铵油生产的混料系统以及乳胶体与铵油连

续混拌设备可连续制备重铵油炸药和泵送的乳化炸药。该生产系统可

以生产24种不同配方的乳化炸药(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多个国家，拥有8万多员工。1982年在中国上海建立子公司后，又在武汉、广州、杭州、北京等地设立了办事处。在中国的雇员共有700多人。该公司在65000多种产品，应用于汽车、医疗、航海、航空、工业炸药等各个领域。这次着重向我们介绍了低密度填充料——玻璃微球。玻璃微球，主要有空心和实心两种玻璃微球，空心玻璃微球主要用于乳化炸药的密度调节剂，而实心微球可用作各种填料或制塑业，由于密度低，表面强度高，而广泛用作工业原料。

3M公司制备的空心微球直径Ф10～60μm，密度0．125～0．25g／cm3，它不溶于水和油，其优点是抗压强度大，密度低，缺点是价格昂贵，约50元／kg(人民币)。该公司还介绍了玻璃微球的制备原料及生产过程和在乳化炸药中的应用。

此外，还访问GOEX国际公司，并参观石油射孔弹制造工厂和俄核俄州立大学。

三、收获与体会

此次组团出国参加国际学术会议和技术考察，时间虽然短暂，但由于组织工作安排得当，收获还是很大的。

1．中国工程爆破协会(CSEB)与国际爆破工程师协会(ISEE)建立了稳定的协作关系，扩大了中国工程爆破协会在国际上的影响，为今后进一步与美国和世界各国爆破界同仁进行学术交流沟通了渠道。

2．了解了国外，特别是美国的工业炸药、起爆器材和炸药现状及发展。

(1)在工业炸药方面

我国的乳化炸药生产采用连续式生产工艺已经有很大的发展。但是，目前大多数是采用连续乳化器或胶体磨等机械搅拌式作为形成乳胶体的主要设备，而ETI公司采用喷射装置代替连续乳化器，将油水两相按适当比例混合喷射形成乳化胶体，其设计简单、新颖，不仅设备投资少，而且也大大节省了能源。

在连续乳化生产过程中，首先必须解决乳胶体的冷却问题。要由80～100℃左右降至50～60℃左右或降至30～40℃则是一个很大的难题。国内大多数采用间断式的自然冷却(或加风吹)或用10多米长的夹套式冷却法。而ETI则利用板式夹套冷却法，将流动的热乳胶体形成薄层，扩大其与夹套凉水的接触面积，因而降温快，冷却效果好。

为了制备具有雷管敏感的乳化炸药，都需要加入一定量的密度调节剂，使乳胶体的密度降至1。05～1．25g／cm2，为了要解决乳胶体与密度剂的连续混拌问题，国内目前仍采用间断式的，即将乳胶与密度调节剂分次混拌。但ETI则设计了一个体积小、效率高的连续式混拌器，将密度的调节通过分料器与一定配比量的乳胶泵送入混料器中进行连续混拌和连续排放。从而真正实现了连续化生产作业线。

(2)起爆器材方面

我国起爆器材生产厂家多、产品数量大，每年生产的工业雷管达14亿发。其中火雷管、即发电雷管占70—80 9／5。秒延期电雷管和非电雷管仅占20％，与国外相比，秒延期电雷管和非电雷管在生产的工业雷管总数中，比例过小。而且产品品种少，延期精度差。今后应在进一步提高塑料导爆管非电起爆系统的同时，还要增加电雷管的段别和提高它的延期精度。

(3)在爆破技术方面

我国工程爆破技术水平有了很大提高，但施工装备水平低。

我国峒室爆破、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，通过不断的实践，积累了丰富的经验，有些工程项目已达到国际先进水平，但是施工装备水平低，特别是峒室爆破、定向爆破的施工机械少，很多靠人工劳动，从综合劳动生产率来看，同发达国家相比，尚有很大差距。

在岩石爆破破碎机理，特别是在爆破过程数学物理模型的研究和爆破测量技术上，也有较大差距。

通过此次赴美参加第23届炸药和爆破技术学术会议和技术考察活动，使我们深深感到，有组织地进行国外交流和考察是必要的，希望继续进行。

(摘自考察团总结报告)