为研制外观饱满的长储存期包装型乳化炸药产品, 选取公司当前自然储存性能最好的包装型乳化炸药产品配方作为参考, 在此配方基础上, 通过试验不同种类乳化剂及乳化剂复配比例制得相应的乳胶基质, 并采用物理敏化为主、化学敏化为辅的复合敏化工艺, 制得相应的包装型乳化炸药。采用高低温循环试验与水溶值测试结合的方法评判各配方乳化炸药产品的储存稳定性。试验结果表明：高分子乳化剂LZ2832制备的乳化炸药稳定性能优于高分子乳化剂EPE-3002制备的乳化炸药, 复合乳化剂中乳化剂Span80∶乳化剂LZ2832=1∶9含量配比时制备的乳化炸药稳定性能最好, 可经受至少40个高低温循环试验, 预计此配方包装型乳化炸药产品可自然存储24个月以上。炸药敏化采用基质质量1.2%的空心玻璃微球先进行物理敏化, 降温到50~55 ℃时采用基质质量0.2%的促进剂2和基质质量0.3%的敏化剂再进行化学敏化, 炸药敏化后效作用明显, 最终密度控制在1.05~1.10 g/cm3。进行生产线上批量生产试验验证, 验证结果与实验研究结果一致, 成功研制出外观饱满富有弹性的长储存期包装型乳化炸药产品, 其自然储存12个月时, 炸药性能仍保持稳定, 爆速4500 m/s以上, 猛度16 mm以上, 殉爆距离6 cm以上。

随着现场混装乳化炸药的广泛应用, 露天爆破施工中存在着堵塞物渗入乳化炸药, 间接改变堵塞长度, 降低爆破效果的情况。为研究露天爆破堵塞物对混装乳化炸药影响, 先后开展了填塞模拟试验、数值模拟试验及现场爆破试验。首先, 采用4种常用孔径的PVC管模拟炮孔, 使用钻孔岩屑模拟炮孔堵塞, 系统研究了填塞过程中炸药药柱顶部岩屑渗入炸药情况; 其次, 借助LS-DYNA软件进行单孔爆破数值模拟, 通过观察测点的应力值变化, 探究了药柱顶部混入堵塞物对爆炸威力产生的影响; 最后, 以金堆城露天台阶爆破为工程背景, 在装药过程中设置物理隔离改善堵塞工艺, 通过对比物理隔离前后的爆破效果分析堵塞物对混装乳化炸药的影响。结果表明: 在乳化炸药填塞过程中, 药柱顶部首先出现炸药上溢现象, 在填装完成后受重力影响岩屑逐渐渗入乳化炸药, 且随着孔径的增大, 相同时间内岩屑的渗入长度不断增大; 数值模拟结果表明, 不同监测点位的应力值均有所下降, 堵塞物的渗入降低了顶部炸药的爆炸威力; 对现场爆破后的顶部岩石进行块度分析发现, 对比常规装药过程, 采取堵塞隔离措施后, 爆区内岩石主要块度分布从20~40 cm降低为0~20 cm, 且超过60 cm的岩石占比由6.13%降低至1.81%。综上, 堵塞物渗入对乳化炸药的威力及爆破效果影响显著, 通过采取物理隔离手段分离堵塞物与炸药可以有效改善爆破效果。

制备相变石蜡水性分散体乳液并将其引入化学发泡过程中制得相变泡沫混凝土, 通过试验研究相变泡沫混凝土的干密度、抗压强度、体积吸水率、保温性能、相变稳定性能及微观状态。结果表明: 相变石蜡乳液对化学发泡过程和材料抗压强度均有不利影响, 相变石蜡乳液掺量在干粉料质量的40%以内能够稳定制得相变泡沫混凝土; 相变石蜡以微小颗粒分散在泡沫混凝土基体中, 掺入40%干粉料质量的相变乳液会引起泡沫混凝土抗压强度下降35%~47%、体积吸水率降低19%~30%; 相变石蜡能够在一定温度范围内提高泡沫混凝土的保温性能, 材料相变稳定性良好, 石蜡不易渗漏。

海面上存在的溢油, 主要包括未乳化与乳化两种。 对海面溢油进行科学的探测评估, 有助于溢油污染的回收处理和应急方案的制定。 未乳化溢油, 主要以油膜形式存在, 其厚度成为溢油量的重要评估指标; 乳化溢油, 主要以油包水或水包油形式存在, 其油水比可作为评估依据。 激光诱导荧光（LIF）技术被认为是目前有效的海面溢油探测手段之一。 基于LIF探测技术的油膜厚度反演已有相关的算法, 但关于海面乳化溢油还没有相应的溢油量化方法, 而海面乳化溢油会给海洋环境带来更大危害。 所以对海面乳化溢油信息的分析和研究成为海洋激光荧光探测的迫切任务。 基于此, 从LIF系统探测机理出发, 提出一种针对油包水型乳化溢油的等效估算模型, 并推导出等效估算公式; 首先将油包水中连续相的溢油看作具有相同光学性质的油膜, 而所有分散相的水滴看成一个整体, 将其等效为薄水层, 为了将等效模型和实际乳化液存在的外部环境保持一致, 在薄水层上面再覆盖一个油面, 从而把油包水型乳化溢油的溢油量估算问题转换成等效油膜的厚度计算问题; 其次根据光的辐射传输过程, 建立系统接收的荧光信息的方程, 并整理出油膜厚度的计算公式, 即已知油种的前提下, 将系统测得的荧光强度值代入就可求得对应的厚度值, 进而实现溢油量的估算。 通过实例对等效模型产生的误差进行了具体分析, 验证等效模型估算方法的适用性和有效性: 即油包水乳化液的含油率和厚度均在一定范围时, 实际溢油厚度与等效油膜厚度具有较小误差。 该等效处理方法可为海面乳化溢油量的估算提供一种新的办法, 具有重要的指导意义和一定的创新价值。

为了提高粉状乳化炸药耐高温能力, 将吸水后的吸水树脂添加到粉状乳化炸药中, 然后通过热电偶测得上述混合炸药在高温炮孔中的温升曲线, 通过爆速仪与网线测得上述混合炸药在炮孔中的爆速。结果表明：由于水具有较大的比热容, 吸水后的树脂在高温炮孔中可吸收热量与释放水蒸气, 从而使混合炸药温升速度大幅降低; 另外, 由于吸水后的树脂与粉状乳化炸药混合后会泌水, 使混合炸药内部受热比较均匀且能维持在100℃以下; 随着吸水树脂含量逐渐增加, 混合炸药耐热性能显著提高。由于混合炸药的密度高于粉状乳化炸药, 即使吸水树脂在爆轰反应过程中会吸收热量以及阻碍爆轰波传播, 但含10%吸水树脂的混合炸药的爆速与湿的粉状乳化炸药(3980 m·s-1)相当, 并相对于粉状乳化炸药(3733 m·s-1)提高了6%~11%。随着吸水树脂含量逐渐增加, 混合炸药的爆速大幅下降甚至出现拒爆, 而且吸水树脂粒径对爆速影响也较为显著。综合考虑, 在粉状乳化炸药中加入粒径为10 mm且含量为10%的吸水树脂为较优方案, 其既能提高混合炸药在高温炮孔中的安全性, 又不影响混合炸药的爆炸威力, 对露天自燃煤矿高温爆破具有重要意义。

针对现场混装乳化炸药在高寒高海拔地区的使用情况和应用问题,特别是混装乳化基质使用储存期短、表面易结壳, 储存安全风险大, 以及混装乳化炸药现场敏化质量差, 无效大气泡过多, 炸药呈“豆腐渣”状态, 为解决上述问题, 从混装乳化基质水相配方设计、油相配方设计、现场敏化等方面进行工艺改进和优化, 减少了采区重大危险源数量, 提高了基质本质安全度, 改善了基质储存稳定性和炸药敏化效果, 同时不会对当前混装乳化炸药生产工艺、炸药性能和爆破效果产生不良影响, 有效解决了混装乳化炸药在高寒高海拔环境下生产应用方面的技术难题。研究结果表明：乳化基质水含量从14%提高至17%, 乳化基质自然储存期可由25 d提高到40 d, 测得炸药孔外爆速3900~4000 m/s, 与试验调整前爆速3700~4200 m/s水平相当, 结合现场试验, 爆破效果满足需求; 通过调节水相配方中外加添加剂柠檬酸的含量、引入发泡促进剂E、控制最终炸药密度为1.15~1.20 g/cm3, 炸药现场敏化质量显著提升; 通过替换使用聚异丁烯丁二酸酐衍生物类EPE-3021型高分子乳化剂, 乳化基质自然储存期显著提升, 基质储存期由45 d提高到70 d后。

为研究单基发射药爆破振动特性，开展了单基发射药与乳化炸药爆破振动实验研究，并对比分析了两种爆破器材的爆破地震波在传播过程的衰减规律和能谱分布规律。利用萨道夫斯基公式和HHT方法对实验测得的爆破振动信号进行分析，得到单基发射药与乳化炸药的爆破振动衰减公式、单基发射药振动的乳化炸药等效系数和边际能量谱等。研究结果表明：单基发射药与乳化炸药的爆破振动质点峰值速度随比例距离衰减的趋势相当，但单基发射药的爆破振动速度及合速度均小于乳化炸药。且本次实验中单基发射药爆破振动的乳化炸药等效系数平均值仅为0.43，说明单位质量单基发射药的爆破振动效应要远小于乳化炸药。此外，单基发射药和乳化炸药爆破振动信号的能量均主要集中于0~50 Hz，随着药量增加乳化炸药的能量分布没有明显变化，而单基发射药振动信号的主频向15~25 Hz移动。虽然单基发射药振动信号能量要低于乳化炸药，但随着实验药量的增加，单基发射药爆破振动总能量与乳化炸药的差距在减小，且单基发射药振动信号在0~10 Hz频段的能量占比随药量和爆心距变化而波动。

水包油乳化液的溢油量是海面溢油污染评估分析的一个重要指标。 激光诱导荧光(LIF)是目前海面溢油遥感探测领域一项最好的技术之一。 基于LIF探测技术的海面水包油溢油量的评估目前尚无一套有效且完整的算法。 鉴于此, 首先设计了一种水包油乳化液溢油量的等效评估模型: 将水包油乳化液中分散相油滴假设聚集为漂浮在海面上的成片油膜, 如此就将水包油乳化液溢油量的评估问题转化为具有相同荧光效果的等效模型中油膜厚度的估测问题; 其次基于LIF探测机理和荧光辐射传输过程, 建立了LIF系统接收的荧光信号方程, 进而反演求得油膜厚度的计算公式; 最后选择具有代表性的重质、 轻质两种油品, 通过仿真实验验证了等效模型的正确性和将探测的水包油乳化液的荧光信号强度通过等效算法求取了油膜厚度, 并对等效误差进行了分析, 得出了等效评估算法的适用条件: 即当水包油乳化液的实际溢油厚度≤其荧光平稳时的最小溢油厚度时, 本文的等效评估算法具有较高精度, 其平均误差在8%以内; 而当实际溢油厚度＞荧光平稳时的最小溢油厚度时, 等效评估误差增大, 其平均值超出25%。 另外, 采用本文算法对重质、 轻质水包油乳化液的溢油量进行等效评估时, 实际溢油厚度分别不大于2和16 μm时可得到较好估测结果。 所以, 本文研究内容对基于LIF技术探测的海面水包油乳化液的溢油量评估是一种可行和有借鉴意义的方法。

以发泡-注凝工艺所制备的硅藻土多孔陶瓷为基体，借助溶剂热法原位生成的SiO2微球提高硅藻土多孔陶瓷的表面粗糙度，以Capstone FS-50 (CS-50)为改性剂改变多孔陶瓷的润湿状态，制备可用于油水乳液连续分离的SiO2微球和CS-50共改性的超亲水-超疏油硅藻土多孔陶瓷(SSMDPC)，研究了TEOS和NH3·H2O加入量及CS-50溶液的浓度对所制备改性试样微观形貌、润湿性及油水分离性能的影响。研究表明：SSMDPC在空气中和水下的油接触角最高分别可达153°和158°；其最佳制备工艺条件如下：TEOS和NH3·H2O加入量及CS-50溶液的掺杂量分别为5%(体积分数)和2%及5%。SSMDPC对食用油/水混合液体及食用油/水乳液(5:95，质量比)的连续分离通量和分离效率分别为162.3 kg·min-1·m-2和98.3%、93.7 kg·min-1·m-2和91.3%；SSMDPC在pH=1、pH=14、1 mol/L NaCl、-196 ℃及200 ℃的条件下，仍能保持稳定的亲水疏油性，说明其在油水乳液分离方面具有广阔的应用前景。

聚合物改性水泥基韧性薄喷材料是煤矿巷道表面封闭材料的发展方向, 可再分散乳胶粉具有增加水泥基材料黏结性、改善韧性的特点, 但目前关于可再分散乳胶粉改性水泥基薄喷材料的研究较少。本文采用可再分散乳胶粉改性硅酸盐与硫铝酸盐复合水泥制备薄喷材料, 研究了可再分散乳胶粉对浆液黏度、凝结时间以及结石体抗折和抗压强度、单轴压缩应力-应变、单轴拉伸荷载-位移的影响。结果表明, 随可再分散乳胶粉掺量增加, 浆液黏度快速增加的起始时间延长, 凝结时间增加, 结石体抗折、抗压强度均先升高后降低, 在掺量为2.25%（质量分数）时达到最大值, 压缩、拉伸破坏变形率均增加, 韧性得到改善。通过微观分析阐释了可再分散乳胶粉对水泥基材料宏观性能的影响机理。