溝槽效應，又稱空氣間隙效應，是指當炸藥柱與炮孔壁間有間隙時，可能發生爆轟中斷或由爆轟轉變為燃燒的現象。這種現象一旦出現，不但降低爆破效果，而且在沼氣礦井內進行爆破作業時，可能引起沼氣爆炸。為消除溝槽效應，可減少或消除藥柱與炮孔壁之間間隙，或採用爆轟性能好的炸藥。
基本介紹
- 中文名：溝槽效應
- 外文名：channel effect
- 別稱：空氣間隙效應
- 危害：影響爆破效果等
- 影響因素：炸藥配方、物理結構等
- 學科：冶金學
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產生原因
溝槽效應造成爆後炮窩內留有殘藥，影響爆破效果。對於在瓦斯隧道內進行的爆破作業，若炸藥由爆轟轉變為燃燒，就有可能引發瓦斯爆炸事故。關於溝槽效應產生的原因，有以下兩種比較流行的解釋。
1．空氣衝擊波作用機理
通過超高速掃描攝影機對聚乙烯塑膠管內藥柱（35%硝化甘油膠質硝銨炸藥，藥柱直徑為25 mm，管內徑27 mm）爆轟過程的研究表明：當藥柱爆轟時，在空氣間隙內產生超前於爆轟波傳播的空氣衝擊波。
空氣衝擊波作用機理認為：在空氣衝擊波壓力作用下，炸藥內產生白藥柱表面向內部傳播的壓縮波，使藥柱發生變形，壓縮藥柱表面形成錐形壓縮區。炮孔內超前於爆轟波的空氣衝擊波存在有最大波長，因此在達到最大波長後，空氣衝擊波波頭和爆轟波波頭將以相同的速度傳播，並保持速度不變，達到穩定狀態。但是，如果在未達到穩定狀態之前，藥柱的有效直徑已減小到炸藥的f臨界直徑，或密度超過其臨界密度，爆轟就會中斷。
2．電漿作用機理
美國埃列克化學公司的M·A·庫克和L·L·尤迪等人採用電漿探針試驗裝置，對溝槽效應進行了一系列研究。他們認為，溝槽效應是由於炸藥爆轟產生的電漿引起的。
炸藥起爆後，在爆轟波陣面的前方有一等離子層（離子光波），對爆轟波前方未反應的藥卷表層產生壓縮作用，妨礙該層炸藥的完全反應。等離子波陣面和爆轟波陣面分開的越大，或者等離子波越強烈，炸藥表層被穿透的就越深，能量衰減的就越大。隨著等離子波的進一步增強，就會引起藥包爆轟的熄滅。
影響因素
一般來說，溝槽效應與炸藥配方、物理結構，炸藥包裝條件和加工工藝有關：
(1)由於乳化炸藥是用乳化技術製備的，使其具有極細的油包水型物理內部結構，氧化劑與可燃劑以近似分子大小的距離彼此緊密接觸著，爆轟傳遞迅速，其爆速接近或超過等離子波的速度，電漿的超前壓縮作用不再存在。按照尤迪等人的理論，乳化炸藥的溝槽效應是很小的，甚至是不存在的。但是對於含敏化氣泡的乳化炸藥，隨著貯存時間的延長以及爆速等爆炸性能的衰減，其溝槽效應也會逐漸顯著起來。
(2)實踐表明，工藝控制條件的變更對乳化炸藥的質量有著明濕的影響。就溝槽效應而言，凡是能改善和增強乳化混合條件的工藝因素（如增大剪下強度），都能提高乳化炸藥的質量，減少其溝槽效應。
(3)不同的包裝條件也會影響乳化炸藥的溝槽效應，例如增大藥卷外殼的強度會使乳化炸藥的溝槽效應顯著減小，甚至消除。這是由於增強約束條件，不僅提高了乳化炸藥的爆速，而且抵禦了電漿的壓縮穿透作用。
消除措施
1．採用偶合散裝炸藥消除徑向間隙，可以從根本上克服溝槽效應。
2．沿藥卷全長布設導爆索，可以有效地起爆炮眼內排列的所有藥卷。
3．每裝數個藥卷後，裝1個能填實炮孔的大直徑藥卷，以阻止空氣衝擊波或電漿的超前傳播。
4．給藥卷套上由硬紙板或其他材料做成的隔環。隔環其外徑稍小於炮眼直徑，將間隙隔斷，以阻止間隙內空氣衝擊波的傳播或削弱其強度。
5．選用不同的包裝塗覆物，如柏油瀝青、石蠟、蜂蠟等，可以削弱或消除溝槽效應。
6．採用臨界直徑小，對溝槽效應抵抗能力大的炸藥。與混合炸藥不同，多數單質炸藥在增大炸藥密度後，能夠提高爆速並減小臨界直徑，所以溝槽效應對多數單質炸藥起著有利於爆轟傳播的作用。實踐證明，水膠炸藥和乳化炸藥對溝槽效應有較強的抵抗能力。
關於溝槽效應產生的理論解釋，還不很成熟，還在進一步的研究中。但如何防止這種效應的產生則是爆破工程中重要的實際問題，進一步的試驗研究也是極為必要的。
