The Influence and Threshold Characteristics of Charge Density, Steel Pipe Wall Thickness, and Oxygen Pressure on The Blasting Performance of Biomass Blasting Agents

XU Ying; YANG Guang; HE Ze; YANG Rongzhou; LI Chengjie; WANG Xiao

doi:10.12382/bgxb.2026.0215

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The Influence and Threshold Characteristics of Charge Density, Steel Pipe Wall Thickness, and Oxygen Pressure on The Blasting Performance of Biomass Blasting Agents

更新时间：2026-09-02

- The Influence and Threshold Characteristics of Charge Density, Steel Pipe Wall Thickness, and Oxygen Pressure on The Blasting Performance of Biomass Blasting Agents
- ACTA ARMAMENTARII Pages: 1-14(2026)
- 作者机构：
  
  1.安徽理工大学煤炭无人化开采数智技术全国重点实验室，淮南 232001
  2.安徽理工大学土木建筑学院，淮南 232001
  3.中国科学技术大学爆炸冲击与防护研究所，合肥 230000
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.12382/bgxb.2026.0215
  CLC： TD235;TD824.7
- CSTR：XXXXX.XX.XXX.2026.0215
- Received：06 March 2026，
  
  Revised：2026-04-22，
  
  Accepted：13 May 2026，
- 稿件说明：
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XU Ying, YANG Guang, HE Ze, et al. The Influence and Threshold Characteristics of Charge Density, Steel Pipe Wall Thickness, and Oxygen Pressure on The Blasting Performance of Biomass Blasting Agents[J/OL]. ACTA ARMAMENTARII, 2026, 1-14.
DOI：

XU Ying, YANG Guang, HE Ze, et al. The Influence and Threshold Characteristics of Charge Density, Steel Pipe Wall Thickness, and Oxygen Pressure on The Blasting Performance of Biomass Blasting Agents[J/OL]. ACTA ARMAMENTARII, 2026, 1-14. DOI： 10.12382/bgxb.2026.0215. CSTR： XXXXX.XX.XXX.2026.0215.

摘要

生物质爆破剂在绿色爆破和生物质资源高效利用方面具有潜在应用价值，但其在受限空间内的爆破性能受装药状态、容器约束及供氧条件共同影响，相关参数影响规律及多

因素耦合作用机制仍缺乏系统研究。为揭示受限钢管条件下生物质爆破剂的爆破性能及阈值特征，采用单因素控制及正交试验，系统研究装药密度

、钢管壁厚

和氧气压力

对爆破性能的影响规律，并采用爆速

、铅柱压缩量

及水泥块破坏等级等指标进行表征。结果表明：爆速随装药密度呈先升后降规律，

=0.12g/cm

时爆速达到最大值2790m/s，

=0.10-0.13g/cm

为较优密度区间；铅柱压缩量随钢管壁厚表现出先突增后趋于稳定的变化特征，

由2.5增至3.0mm时，

出现显著跃迁（9.6-24.7mm），且当

≥3.5mm后进入平稳区（约18.3-23.0mm）；氧气压力显著增强水泥块破坏程度，破坏等级随

从1MPa提升至6MPa由2级逐级提升至6级，并在

≥6MPa（6-10MPa）表现为饱和特征；三因素对爆速的影响主次顺序为氧气压力

装药密度

钢管壁厚，优选组合为

=0.12 g/cm

、

=3.0 mm、

=6 MPa。研究结果可为生物质爆破剂装填参数、容器结构参数及供氧工况的工程选参提供参考。

Abstract

Biomass blasting agents exhibit promising application potential in green blasting and efficient utilization of biomass resources. However， their blasting performance in confined spaces is jointly affected by charge state， container constraint， and oxygen supply conditions， and systematic research on the influence laws of relevant parameters and their multi-factor coupling mechanisms remains insufficient. To reveal the blasting performance and threshold characteristics of biomass blasting agents in confined steel tubes， single-factor control and orthogonal experiments were adopted to systematically investigate the effects of charge density （

）， steel tube wall thickness （

）， and oxygen pressure （

） on blasting performance， which was characterized by detonation velocity （

）， lead column compression （

）， and cement block damage grade. The results show that detonation velocity first increases and then decreases with charge density， reaching a maximum value of 2790 m/s at

= 0.12 g/cm

， with an optimal density range of 0.10-0.13 g/cm

. The compression amount of lead column shows a characteri

stic of sudden increase followed by stabilization with the wall thickness of steel pipe： a significant jump in B （from 9.6 mm to 24.7 mm） occurs as t increases from 2.5 mm to 3.0 mm， and it enters a stable region （approximately 18.3-23.0 mm） when

≥ 3.5 mm. Oxygen pressure significantly enhances the damage degree of cement blocks， with the damage grade gradually rising from Grade 2 to Grade 6 as

increases from 1 MPa to 6 MPa， and exhibiting saturation characteristics at

≥ 6 MPa （6-10 MPa）. The order of influence of the three factors on detonation velocity is oxygen pressure

charge density

steel tube wall thickness， and the optimal combination is

= 0.12 g/cm

，

= 3.0 mm， and

= 6 MPa. The findings can provide a reference for the engineering selection of charge parameters， container structural parameters， and oxygen supply conditions for biomass blasting agents.

关键词

Keywords

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