爆破作業(yè)人員培訓教材

精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上專心---專注---專業(yè)專心---專注---專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上專心---專注---專業(yè)工程爆破操作員讀本四川宏達爆破工程有限公司編鄒華主編二○○八年五月十五日前言隨著工業(yè)炸藥和爆破器材與爆破技術(shù)的發(fā)展和進步，我國在建設工程中應用爆破施工的范圍也在不斷擴展，并取得了豐碩的成果，積累了寶貴的經(jīng)驗和數(shù)據(jù)。由于爆破技術(shù)的廣泛應用，促進了施工生產(chǎn)的發(fā)展，加快了建設步伐。礦山開采，大量巖土的開挖；公路、鐵路的爆破以及城鎮(zhèn)建設拆除爆破、農(nóng)田基建定向爆破與凍土爆破、冰凌爆破等等。我國爆破工程的年用藥量已超過120萬噸，從業(yè)人員也在百萬人以上，隊伍仍在擴大。實踐表明，工程爆破具有獨特的優(yōu)越性，可根據(jù)不同情況和不同的規(guī)模和爆破對象，采用相應的爆破方式方法進行爆破，節(jié)省勞動力和降低勞動強度并加快施工進度，縮短工期，降低工程成本。與此同時，由于爆破條件的復雜性和技術(shù)上安全作業(yè)的重要性，要求施工全過程必須隨時防止并確保安全施工，嚴格遵守安全規(guī)程，誠屬毋可忽視。鑒于此，我們特組織國內(nèi)著名的爆破專家與爆破工程技術(shù)人員編撰了《工程爆破操作員讀本》，以滿足爆破工程人員施工時的速查速用。第一章巖石的分類及其鑒定常用數(shù)據(jù)巖石（從廣義來說，包括砂土）是由一種或多種礦物所組成的集合體。按其成因的不同，巖石可分為巖漿巖（火成巖）、沉積巖（水成巖）和變質(zhì)巖三大類。三大巖類鑒定特征對照巖類特征巖漿巖沉積巖變質(zhì)巖礦物成分含石英、長石、云母，角閃石、輝石等。除含石英、長石、云母外，還含方解石、白云母及各種有機質(zhì)。除含石英、長石、云母、角閃石、輝石外還含各種變質(zhì)礦物及大量變晶作用而形成的礦物。結(jié)構(gòu)顯晶質(zhì)結(jié)構(gòu)、隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)、斑狀和似斑狀結(jié)構(gòu)、玻璃質(zhì)結(jié)構(gòu)。碎屑結(jié)構(gòu)、泥質(zhì)結(jié)構(gòu)、化學和生物化學結(jié)構(gòu)。變晶結(jié)構(gòu)變余結(jié)構(gòu)構(gòu)造塊狀構(gòu)造、流紋狀構(gòu)造，氣孔狀構(gòu)造，杏仁狀構(gòu)造。具層理構(gòu)造，具龜裂、波痕、結(jié)核和化石等具片理構(gòu)造、層狀構(gòu)造巖體空間分布規(guī)律巖體宏觀分布上具整體性、均一性。巖層呈層分布、具各種巖層產(chǎn)狀。與巖漿巖和沉積巖的分布規(guī)律相似，視變質(zhì)以前原來巖石的類別而定。第二章巖石物理力學特性常用數(shù)據(jù)第一節(jié)巖石物理力學特性的含義表2-1巖石物理力學特性的含義名稱物理力學特性含義密度γ巖土的顆粒質(zhì)量與所占體積之比毛體積密度ρ在規(guī)定條件下，烘干石料包括孔隙在內(nèi)的單位體積固體材料的質(zhì)量γ孔隙率巖土中孔隙體積（氣相、液相所占體積）與巖土所占總體積之比含水量（含水率）巖土中水的質(zhì)量與顆粒質(zhì)量之比吸水率巖石中水的質(zhì)量與干燥的巖石質(zhì)量之比巖石風化程度巖石在地質(zhì)內(nèi)應力和外應力作用下，發(fā)生破壞和疏松的程度巖石波阻抗P.C巖中縱波波速（C）與巖石密度（ρ）的乘積單軸抗壓強度壓巖石試件在單軸壓力下發(fā)生破壞時的極限強度單軸抗拉強度σ拉巖石試件在單軸拉伸時發(fā)生破壞的極限強度。彈性巖石受力后發(fā)生變形，當外力解除后恢復原狀的性能稱為彈性。塑性巖石所受外力解除后，巖石未能恢復原狀而有一定殘余變形。其性質(zhì)稱為塑性。脆性巖石在外力作用下，不經(jīng)顯著的殘余變形就發(fā)生破壞的性能，稱為脆性。韌性巖石抵抗外力將其分裂成碎塊的能力硬度※巖石抵抗外力刻劃的能力。常用摩氏硬度計測定。巖石（巖體）不均勻性指巖石的成分、顆粒及孔隙的形態(tài)、大小、排列方式在各個方向不均勻分布。對巖體的不均勻性系指在巖體中存在不同性質(zhì)的巖層，不均勻性亦稱各向異性。脆性破壞巖石在外力作用下，不經(jīng)過明顯的塑性變形階段即發(fā)生破壞的現(xiàn)象?！鶇⒁姳?-2摩氏硬度計的硬度等級。第二節(jié)巖石的硬度等級表表2-2摩氏硬度計的硬度等級硬度等級礦物名稱野外代用品硬度等級1滑石軟鉛筆12石膏指甲2～2.53方解石銅鑰匙2.5～34螢石鐵釘45磷灰石玻璃5～5.56長石鉛筆刀5～67石英鋼刀6～78黃玉9剛玉10金剛石該硬度計是選擇10種硬度不同的礦物組成，其排列順序由1度至10度。即硬度由低到高，在野外作業(yè)時，可利用表列的野外代用品來代替硬度計。硬度是鑒定礦物極為重要的特征，野外用代用品鑒定硬度時，是用代用品與被鑒定的礦物互相刻劃，直至找到與其一代用品相鄰近的硬度等級時為止。如有一礦物能被鐵釘刻劃，而不能被指甲刻劃，則其硬度大于2，小于4，近似3。若被鑒定的礦物不能刻劃鐵釘，鐵釘也不能刻劃它，則它的硬度為4。第三章巖石的分級常用數(shù)據(jù)第一節(jié)普氏巖石分級表3-1普氏巖石分級表等級堅固性程度巖石名稱堅固性系數(shù)（f）Ⅰ最堅固的巖石最堅固、細致和有韌性的石英巖和玄武巖及其它堅固的巖石20Ⅱ很堅固的巖石很堅固的花崗質(zhì)巖石，石英斑巖，很堅固的花崗巖，硬質(zhì)片巖，比上一級較不堅固的石英巖，最堅固的硅質(zhì)巖，石灰?guī)r。15Ⅲ堅固的巖石花崗巖（致密的）和花崗質(zhì)巖石，很堅固的硅質(zhì)巖和石灰?guī)r，石英質(zhì)礦脈，堅固的礫巖，很堅固的鐵礦10Ⅲa堅固的巖石石灰?guī)r（堅固的），不堅固的花崗巖，堅固的砂巖，堅固的大理巖和白云巖，黃鐵礦。8Ⅳ頗堅固的巖石一般的砂巖，鐵礦6Ⅳa頗堅固的巖石砂質(zhì)頁巖，頁巖質(zhì)砂巖5Ⅴ中等的巖石堅固的粘土質(zhì)巖石，不堅固的砂巖和石灰?guī)r。5Ⅴa中等的巖石各種頁巖（不堅固的），致密的泥灰?guī)r3Ⅵ頗軟弱的巖石軟弱的頁巖，很軟弱的石灰?guī)r，白堊，巖鹽，石膏，凍結(jié)的土壤，無煙煤，普通泥灰?guī)r，破碎砂巖，膠結(jié)礫巖，石質(zhì)土壤2Ⅵa頗軟弱的巖石碎石質(zhì)土壤，破碎的頁巖，凝結(jié)成塊的礫石和碎石，堅固的煤，硬化的粘土1.5Ⅶ軟弱的巖石（軟土）粘土（致密的），軟弱的煙煤，堅固的沖積層，粘土質(zhì)土壤1.0Ⅶa軟弱的巖石（軟土）輕質(zhì)土壤，黃土，礫石0.8Ⅷ土質(zhì)巖石腐殖物，泥煤，輕沙質(zhì)土壤，濕沙0.6Ⅸ松散性巖石（松散土）砂，山麓堆積，細礫石，松土，已采下的煤0.5Ⅹ流砂性巖石（流動性土）流砂，沼澤土壤，含水黃土及其它含水土壤0.3巖石的堅固性是一個綜合性的概念，概括各種物理力學性質(zhì)和強度，表征著各種不同方法下巖石破碎難易的程度。巖石堅固性系數(shù)f值，又稱巖石的普氏系數(shù)（原蘇聯(lián)*·*·普洛季亞諾夫提出）就是堅固性的定量指標。確定f值的方法很多，通常采用下式計算：f=R/10或f=R/100式中：R—巖石的極限抗壓強度。例如R=100MPa時，則該巖石的f=100/10=10或f=1000/100=10。但這個f值僅為單一巖石試樣的試驗值，實際上整個巖體與巖石試樣大有差別。不同的部位的f值也相差很大。由于普氏系數(shù)有一定的局限性，往往比實際巖石的f值偏高。為此在野外實地確定f值時，須根據(jù)該巖體節(jié)理發(fā)育程度、風化程度、巖石濕度等，一般將f值降低2，即原f=10，修正為f=10－2=8采用。當節(jié)理很發(fā)育、風化很嚴重時，則f值應采用減3、減4、甚至減5來修正。第五章巖體結(jié)構(gòu)特征與邊坡穩(wěn)定常用數(shù)據(jù)第一節(jié)爆破邊坡穩(wěn)定根據(jù)石灰?guī)r、砂巖、各種變質(zhì)巖和少量花崗巖中近700炮資料的分析，半路塹爆破后靠山邊坡的坡度。除與巖石性質(zhì)、堅硬程度有關(guān)外，還與自然地面坡度有關(guān)，一般巖石愈堅硬，整體性愈強，原地形自然坡度愈陡，則爆破后所得的穩(wěn)定邊坡就愈陡。表5-1巖體結(jié)構(gòu)面及其特征順序成因類型地質(zhì)類型主要特征工程地質(zhì)評價產(chǎn)狀分布性質(zhì)1沉積結(jié)構(gòu)面1、層理層面2、層間軟弱夾層3、不整合面4、沉積間斷面一般與巖層產(chǎn)狀一致，為層間結(jié)構(gòu)面海相巖層中分布穩(wěn)定，陸相巖層中呈交錯狀，易尖滅層面、層間軟弱夾層較為平整；不整合面及沉積間斷面多由碎屑、泥質(zhì)物質(zhì)構(gòu)成，且不平整這類結(jié)構(gòu)面分布普遍，對巖體穩(wěn)定影響較大易形成規(guī)模巨大的順層滑坡或隧道頂板脫落順序2火成結(jié)構(gòu)面1、侵入巖體與圍巖的接觸面2、巖脈，巖墻接觸面3、原生冷凝節(jié)理巖脈巖墻受構(gòu)造結(jié)構(gòu)面控制，而原生節(jié)理受巖體接觸面控制接觸面延展較遠，比較穩(wěn)定，而原生節(jié)理往往短小密集接觸面可具熔合及破裂兩種不同的特征；原生節(jié)理一般為張裂面，較粗糙不平分布較少，但接觸面一般亦會造成大規(guī)模的巖體破壞3變質(zhì)結(jié)構(gòu)面1、片理。2、片巖軟弱夾層。產(chǎn)狀與巖層或構(gòu)造磊方向一致片理短小，分布極密，片巖軟弱夾層延展較遠，具固定層次結(jié)構(gòu)面光滑平直，片理在巖體深部往往閉合成隱閉結(jié)構(gòu)面；片巖軟弱夾層含片狀礦物，呈麟片狀由于片理發(fā)育，巖性松軟，極易風化破壞，一般邊坡很不穩(wěn)定4構(gòu)造結(jié)構(gòu)面1、節(jié)理2、斷層3、層間錯動面4、弱毛狀裂隙，劈理產(chǎn)狀與構(gòu)造線呈一定關(guān)系，層間錯動與巖層一致張性斷裂延展較短；剪切斷裂延展較遠；壓性斷裂規(guī)模巨大張性斷裂不平整，常具次生充填，呈鋸齒狀；剪切斷裂較平直，具羽毛狀裂隙，壓性斷層具多種構(gòu)造巖，成帶狀分布，往往含斷層泥，糜棱巖對巖體穩(wěn)影響很大，在上述各種巖體破壞中，大都有構(gòu)造結(jié)構(gòu)面的破壞作用5次生結(jié)構(gòu)面1、卸荷節(jié)理2、風化節(jié)理3、風化夾層4、泥化夾層5、次生夾泥層受地形及原結(jié)構(gòu)面控制分布往往呈不連續(xù)狀透鏡體，延展性差，且主要在地表風化帶內(nèi)發(fā)育一般為泥質(zhì)物質(zhì)充填，水理性質(zhì)很差一般分布在基巖露頭表層，不會對巖體產(chǎn)生大規(guī)模的破壞作用，然卸荷節(jié)理有時會產(chǎn)生大塊體坍塌表5-2巖體結(jié)構(gòu)類型及其特性順序巖體結(jié)構(gòu)類型巖體地質(zhì)類型主要結(jié)構(gòu)體形式結(jié)構(gòu)面發(fā)育情況工程地質(zhì)評價1塊狀結(jié)構(gòu)厚層狀沉積巖侵入巖噴出巖變質(zhì)巖塊狀柱狀節(jié)理為主，但節(jié)理不發(fā)育巖體在整體上強度較高，變形特征上接近于均質(zhì)彈性各向同性體。巖體穩(wěn)定性良好，能開挖跨度較大的洞體和較陡峻的邊坡，但要注意不利于巖體穩(wěn)定的外傾的平緩層理和節(jié)理2鑲嵌結(jié)構(gòu)侵入巖非沉積變質(zhì)巖菱形錐形節(jié)理比較發(fā)育，有小斷層錯動帶巖體在整體上強度仍高，但不連續(xù)性較為顯著。邊坡過陡時易出現(xiàn)崩塌，洞體跨度不大時圍巖尚較穩(wěn)定3碎裂結(jié)構(gòu)構(gòu)造破碎較強烈的巖體碎塊體節(jié)理、斷層及斷層破碎帶交叉，劈理發(fā)育巖體完整性破壞較大，強度受斷層及軟弱結(jié)構(gòu)面控制，并易受地下水作用影響，巖體穩(wěn)定性較差。邊坡易出現(xiàn)較大的塌方，洞體中易產(chǎn)生塌方冒頂，要求及時支護或襯砌4層狀結(jié)構(gòu)薄層沉積巖沉積變質(zhì)巖板狀楔形層理、片理、節(jié)理比較發(fā)育巖體呈層狀，接近均一的各向異性介質(zhì)。邊坡與地下洞體的巖體穩(wěn)定與巖層產(chǎn)狀關(guān)系密切，一般巖層近視水平或向內(nèi)傾斜較為穩(wěn)定，直立巖層次之，向外傾斜最不穩(wěn)定，常順層坍塌5層狀碎裂結(jié)構(gòu)較強烈褶皺及破碎的層狀巖體碎塊狀片狀層理、片理、節(jié)理、斷層、層間錯動面發(fā)育巖體完整性破壞較大，整體強度較低，軟弱結(jié)構(gòu)面發(fā)育，易受地下水不良作用，穩(wěn)定性很差，邊坡設計角較低，地下洞體中常遇塌方需加強支護襯砌6散體結(jié)構(gòu)斷層破碎帶風化破碎帶鱗片狀碎屑狀顆粒狀斷層破碎帶風化帶及次生結(jié)構(gòu)面巖體強度遭受極大破壞，接近松散介質(zhì)，穩(wěn)定性最差，邊坡角要求很緩，且要作清基、護坡、擋土墻等處理表5-3拋坍爆破邊坡度巖石類別原地面坡度爆后穩(wěn)定的邊坡坡度次堅石30～50°1：0.3～1：0.650～70°1：0.2～1：0.4＞70°1：0.2～1：0.3堅石30～50°1：0.3～1：0.450～70°1：0.1～1：0.3＞70°1：0～1：0.2第六章工業(yè)炸藥組成與性能概述第一節(jié)炸藥及其分類6.1.1廣義地說，炸藥是能夠發(fā)生爆炸反應，并具有爆炸三要素的物質(zhì)。然而，作為工業(yè)使用的炸藥，還應當滿足以下要求：1、具有足夠的爆炸能量。2、具有合適的感度，保證使用、運輸、搬運等環(huán)節(jié)的安全，并能被8#號雷管或其他引爆體直接引爆。3、具有一定的化學安定性，在儲存中不變質(zhì)、老化、失效甚至爆炸，且具有一定的儲存期。4、爆炸生成的有毒氣體少。5、原材料來源廣，成本低廉，便于生產(chǎn)加工。6.1.由于炸藥的組成、物理性質(zhì)、化學性質(zhì)、爆炸性能的不同，炸藥的分類方法很多。目前，一般根據(jù)炸藥的用途、物理形態(tài)、使用條件和組成來分類。1、按炸藥用途分類⑴起爆藥的最大特點是對外界的感度特高，外界的輕微作用（機械作用、熱作用等）都可能使其發(fā)生爆炸，而且一旦引爆便迅速轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的爆轟。起爆藥主要用于制作起爆器材（火雷管和電雷管等），用來起爆其他猛炸藥。⑵猛炸藥與起爆藥相比，猛炸藥的感度相對較低，具有相當?shù)姆€(wěn)定性，需要借助起爆藥才能使其發(fā)生爆轟，猛炸藥爆炸的主要形式是爆轟。由于猛炸藥韻爆炸做功能力大，破碎巖石和構(gòu)筑物的能力強，所以它是各類爆破工程中最基本的常用炸藥類型。⑶發(fā)射藥的特點是它對火焰的感度高，它的反應形式為迅速燃燒。發(fā)射藥能夠在沒有外界助燃劑參與下進行有規(guī)律的燃燒，放出大量的熱量和氣體，對外界做拋射功。發(fā)射藥在一定的條件下也可轉(zhuǎn)化為爆燃以至于爆炸。此類炸藥適用于軍事上的槍炮或火箭推進劑。2、按物理形態(tài)分類⑴固體炸藥這種炸藥是最常見的形態(tài)，并可分為粉狀、粒狀、鑄狀和凝膠體等。⑵液體炸藥這種炸藥有化合炸藥，如硝化甘油、硝基甲烷、硝基苯等，也有液相或固相的混合炸藥。⑶塑體或膠體炸藥這種炸藥的性態(tài)介于固體與液體之間。⑷氣相炸藥這種炸藥指可發(fā)生化學爆炸的混合型氣體。其中，⑴、⑵和⑶類炸藥統(tǒng)稱凝聚體炸藥。3、按炸藥使用條件分類⑴煤礦許用炸藥：此種炸藥用于有瓦斯、煤塵炸危險的礦井工作面。對此類炸藥生成的有毒氣體、炸藥做功能力、爆溫、火焰長度及其持續(xù)時間均有嚴格的規(guī)定，以保證安全。我國煤礦許用炸藥分為五級：一、二級：用于低沼氣礦井；三級：用于高沼氣礦井；四級：用于煤與沼氣突出礦井；五級：用于溜煤孔爆破和揭石門。煤礦許用炸藥又分為抗水和非抗水兩種。⑵巖石炸藥：這種炸藥只對生成有毒氣體量有限制，用于沒有沼氣和煤塵爆炸危險的礦井。按做功能力和抗水性能，我國生產(chǎn)的巖石銨梯炸藥有1號、2號、抗水2號、抗水3號、抗水4號。其中以2號和抗水2號應用最普遍。此外，還生產(chǎn)有其他品種的巖石炸藥。⑶露天炸藥對這類炸藥沒有任何限制，但只能在露天礦爆破中使用。按做功能力和抗水性能，露天銨梯炸藥有1號、2號、3號、抗水1號、抗水2號。其中以3號和抗水2號應用最普遍。此外，還生產(chǎn)有其他品種的露天炸藥。除以上幾類炸藥外，還有供特殊用途和在特殊條件下使用的炸藥，如光面爆破炸藥，地震勘探炸藥，耐熱炸藥，近身爆破炸藥等。4、按炸藥組成分類⑴化合炸藥又稱單質(zhì)炸藥，它是指碳、氫、氧、氮等元素以一定的結(jié)構(gòu)存在于同一分子中，并能自身發(fā)生氧化還原反應的物質(zhì)。這類炸藥的分子內(nèi)含有特殊的原子團，具有不穩(wěn)定性，在外界一定的熱能和機械能的作用下即進行分解，引起爆炸反應?；险ㄋ幋蠖嘤米骰旌险ㄋ幍慕M成成分或火工品裝藥，極少單獨用作爆破炸藥?；险ㄋ幇▎钨|(zhì)起爆藥和單質(zhì)猛炸藥。1）單質(zhì)起爆藥常用的有雷汞、疊氮化鉛和二硝基重氮酚等。①雷汞。其化學式Hg（CNO）2，為白色或灰白色微細晶體。干燥的雷汞對撞擊、摩擦和火花均極為敏感，容易發(fā)生爆炸。潮濕的或壓制的雷汞感度降低。濕雷汞易與鋁起作用生成極易爆炸的雷酸鹽，故不能用鋁材制作雷汞雷管的外殼。工業(yè)用雷管都用銅殼或紙殼。應防止雷汞受潮，以免發(fā)生雷管拒爆。②疊氮化鉛。其化學式Pb（N3）2，通常為白色針狀晶體。與雷汞或二硝基重氮酚比較，其熱感度較低，而起爆威力較大。疊氮化鉛不因潮濕而失去爆炸能力，可用于水下起爆。由于疊氮化鉛在有CO2存在的潮濕環(huán)境中易與銅發(fā)生作用而生成極敏感的氮化銅，因此疊氮化鉛雷管不可用銅管殼，而用鋁殼或紙殼。③二硝基重氮酚。其化學式C6H2（NO2）N2O，為黃色或黃褐色晶體。它的安全性好，在常溫下長期儲存于水中仍不降低其爆炸性能。干燥的二硝基重氮酚在75℃時開始分解。170～175℃2）單質(zhì)猛炸藥是具有強烈爆炸作用的化合物。與起爆藥相比，其感度低、做功能力大。工業(yè)上常用的單質(zhì)猛炸藥有梯恩梯、黑索金、泰安、硝化甘油等。①梯恩梯是黃色晶體，吸濕性弱，有毒，幾乎不溶于水。梯恩梯的熱安定性好，常溫下不分解，遇火能燃燒，在密閉條件下或大量燃燒時轉(zhuǎn)為爆炸，機械感度較低。梯恩梯被廣泛用于軍事，工業(yè)上常用梯恩梯作雷管中的加強藥或硝銨類炸藥中的敏化劑。②黑索金是白色晶體，不吸濕，幾乎不溶于水。黑索金熱安定性好，其機械感度比梯恩梯高。由于它的威力和爆速都很高，除用作雷管中的加強藥外，它還可以作導爆索的藥芯或同梯恩梯混合制造起爆藥包。③泰安是白色晶體，幾乎不溶于水，爆炸威力大。其爆炸特性與黑索金相近，用途也基本相同。④硝化甘油是無色或微帶黃色的油狀液體，爆炸做功能力高，不溶于水，故在水中不失去爆炸性。硝化甘油有毒，應避免皮膚與之接觸。它的機械感度很高，受撞擊和振動易發(fā)生爆炸，安定性差，因此不能單獨使用，通常用多孔物質(zhì)如硅藻土或硝化棉吸收硝化甘油來降低其敏感度。⑵混合炸藥混合炸藥由兩種或兩種以上化合成分混合制成，混合物中須含有氧化劑和可燃劑兩部分，兩者以一定的比例均勻地混合在一起。當受到外部能量激發(fā)時，混合炸藥能發(fā)生爆炸反應?；旌险ㄋ幍拿舾卸容^起爆藥低，爆轟激發(fā)的過程較起爆藥長?；旌险ㄋ幨悄壳皯米顝V、品種最多的一類炸藥。針對各類不同爆破工程對炸藥的爆炸性能、安全性能以及物理性能的要求，還可以添加某些改性物質(zhì)以擴大它的適用范圍。混合炸藥的種類很多，無論在軍事炸藥領域還是工業(yè)炸藥領域，混合炸藥都得到十分廣泛的應用。常用的混合炸藥有銨梯炸藥、銨油炸藥、漿狀炸藥、乳化炸藥和硝化甘油類炸藥等。1）銨梯炸藥是指以硝酸銨、梯恩梯和木粉為主要成分的炸藥。這類炸藥是我國工業(yè)炸藥的主要品種之一，主要含有以下成分：①硝酸銨（NH4NO3）是氧化劑，是銨梯炸藥的主要成分，其本身是一種敏感度很低的弱性炸藥，經(jīng)強力起爆后爆速可達2000～3000m/s,。硝酸銨也是一種化學肥料，來源廣，價格低。硝酸銨吸濕性強，易溶于水，吸濕后極易變硬結(jié)塊。②梯恩梯是敏化劑，兼起還原反應，本身屬于高做功能力的炸藥，同硝酸銨配合后可獲得零氧平衡或接近零氧平衡的銨梯炸藥，可被普通8號工業(yè)雷管起爆。③石蠟和瀝青是抗水劑，用以防止硝酸銨的吸濕結(jié)塊。④木粉既是松散劑，又是還原劑。⑤食鹽是消焰劑，不參加爆炸反應，目的是降低炸藥的爆炸溫度。銨梯炸藥具有爆炸性能好，做功能力較大，可以用一只8號工業(yè)雷管起爆，原材料來源廣，成本較低等優(yōu)點。其主要缺點是：易吸濕結(jié)塊，所以不適合在潮濕有水的環(huán)境中使用；梯恩梯有毒，易造成對人體的毒害和環(huán)境污染。根據(jù)不同的使用場合和性能特點，銨梯炸藥的常用品種有巖石硝銨炸藥、露天硝銨炸藥和煤礦許用硝銨炸藥。①巖石硝銨炸藥。它由硝酸銨、梯恩梯和木粉三種成分組成。巖石硝銨炸藥的顯著特點是做功能力較高，根據(jù)梯恩梯質(zhì)量分數(shù)的不同可制成不同型號，其爆炸做功能力和價格成本也不同。通常梯恩梯質(zhì)量分數(shù)為10～20%。它主要用于露天或井下中硬巖石的小直徑藥卷爆破和巖石的二次爆破。為適應有水工作面爆破作業(yè)的需要，需再加入瀝青、石臘，組成抗水巖石銨梯炸藥。②露天硝銨炸藥。它適用于露天礦松動爆破，有時用于大孔徑爆破中。與巖石硝銨炸藥不同之處是其梯恩梯質(zhì)量分數(shù)低（10～20%)，成本更低些，做功能力中等。③煤礦硝銨炸藥。對于煤礦硝銨炸藥，除要求其有毒氣體生成量符合規(guī)定外，還須保證它爆炸時不致引起瓦斯和煤塵爆炸。為此，在炸藥中需加入（15～20%)的消焰劑，通常采用食鹽做消焰劑。煤礦許用硝銨炸藥的顯著特點是爆溫和爆壓都比較低，因而可以有效地防止炸藥爆轟引燃煤礦中可燃性氣體，如甲烷與空氣混合物，保證煤礦井下爆破作業(yè)的安全性。消焰劑不但降低爆溫和爆壓，而且是甲烷氧化鏈反應的有效抑制劑。表1-1～表1-3分別列出了巖石硝銨炸藥、露天硝銨炸藥和煤礦銨梯炸藥的品種和技術(shù)規(guī)格。2）銨油炸藥主要由硝酸銨、柴油、木粉組成，有時也添加少量其他組分。其中硝酸銨為氧化劑；柴油是可燃劑，又是還原劑；木粉用作疏松劑兼可燃劑。由于硝酸銨有結(jié)晶狀和多孔粒狀之分，銨油炸藥就相應有粉狀銨油炸藥和多孔粒狀銨油炸藥之分。常用的銨油炸藥的組分配比、性能及適用條件見表1-4。巖石硝銨炸藥的組分及技術(shù)規(guī)格表1組成、性能及爆炸參數(shù)1號巖石硝銨炸藥2號巖石硝銨炸藥2號抗水巖石硝銨炸藥3號抗水巖石硝銨炸藥4號抗水巖石硝銨炸藥組成成分%硝酸銨梯恩梯木粉瀝青石蠟82±1.514±14±0.5——85±1.511±14±0.5——84±1.511±14.2±0.50.4±0.10.4±0.186±1.57±16±10.5±0.10.5±0.181.2±1.518±1—0.4±0.10.4±0.1密度/（g/㎝3）0.95～1.10.95～1.10.95～1.10.9～1.00.95～1.1爆炸性能爆速/（m/s）做功能力/mL猛度/㎜殉爆距離/㎝—136—32002981253200298125—2801043500338148爆炸參數(shù)氧平衡值（%）爆容/（L,㎏）爆熱/（KJ,㎏）爆壓/MPa+0.529124078—+3.389243688—+0.3892135123306+0.7193138773587+0.439024216—露天巖石硝銨炸藥的組分及技術(shù)規(guī)格表1-1組成、性能及爆炸參數(shù)1號露天硝銨炸藥2號露天硝銨炸藥3號露天硝銨炸藥1號抗水露天硝銨炸藥2號抗水露天硝銨炸藥組成成分%硝酸銨梯恩梯木粉瀝青石蠟82±210±18±1——86±25±19±1——88±23±0.59±1——84±210±15±10.5±0.10.5±0.186±25±18.2±10.4±0.10.4±0.1密度/（g/㎝3）0.85～1.10.85～1.10.85～1.10.85～1.00.85～1.1爆炸性能爆速/（m/s）做功能力/mL猛度/㎜殉爆距離/㎝36003001143525250832100208523000300113352525083爆炸參數(shù)氧平衡值（%）爆容/（L,㎏）爆熱/（KJ,㎏）爆壓/MPa－2.0493238693306＋1.0893537403170＋2.9694434653045＋0.6192739713306＋0.393638523169常用的銨油炸藥的組分配比、性能及適用條件表1裝藥名稱組分（%）水分不大于%裝藥密度g/㎝3爆炸性能炸藥保證期適用條件硝酸銨柴油木粉殉爆距離㎝猛度㎜做功能力不小于mL爆速不低于m/s銨油炸藥92±1.54±14±0.50.750.9～12123003300雨季7天，一般15天露天或無沼氣無礦塵爆危險礦井中硬以上礦巖爆破工程2號粉狀銨油炸藥92±1.51.8±0.56.2±10.80.8～0.9≥18鋼管2503800銅管15天露天中硬以下礦巖的中型峒室爆破工程3號粉狀銨油炸藥94±1.55.5±1.50.80.9～1≥18鋼管2503800銅管15天露天大爆破工程銨油炸藥是一種感度和威力均較低的炸藥，少量銨油炸藥可以用一只3號雷管起爆，大多數(shù)銨油炸藥需要由起爆藥包起爆。銨油炸藥具有原料來源廣、成本低、加工容易、安全性好等優(yōu)點，尤其是采用機械化混裝車使得它的優(yōu)點更加突出。銨油炸藥和銨梯炸藥一樣有吸濕結(jié)塊的缺點，使其應用范圍受到限制。此外，還有銨松蠟炸藥和銨瀝蠟炸藥，這些炸藥的成分中除硝酸銨、木粉外，還有石蠟、松香和瀝青組成。有時添加少量柴油。加入石蠟、松香和瀝青的主要目的是力了提高炸藥的抗水和防結(jié)塊性能，但這些炸藥仍不能在有水環(huán)境下使用，故多用于露天爆破中。銨松蠟炸藥的使用范圍較小，只在特殊場合下使用。3）含水硝銨類炸藥包括漿狀炸藥、水膠炸藥和乳化炸藥等。它們的共同特點是體系中均含有水，水在含水炸藥具有很重要的作用。首先，水是含水炸藥的基本成分，水的存在使含水炸藥具有較好的流變性。在水膠炸藥中，水是膠結(jié)劑的主要溶劑，它可以保持炸藥性能的相對穩(wěn)定；在乳化炸藥中，水是氧化劑的重要溶劑，是使分散相成為均勻溶液的惟一介質(zhì)。其次，水的存在改變了人們對炸藥中不能含有水的傳統(tǒng)觀念，徹底改善了工業(yè)炸藥抗水性的難題。通過使炸藥中含有適量的水，可以增大或改變炸藥的密度、爆速、爆壓等爆炸性能。它們的共同特點是抗水性強，可用于水中爆破。①漿狀炸藥。它的出現(xiàn)為硝酸銨類炸藥的應用開辟了新的領域，解決了硝酸銨類炸藥應用于水孔爆破的抗水問題，在炸藥發(fā)展史上是一個新的突破。它的基本成分是氧化劑水溶液、敏化劑和膠凝劑，其特點是將水作為炸藥的一種組分，解決了工業(yè)炸藥的抗水問題，同時改善了工業(yè)炸藥的爆轟性能。（a）氧化劑水溶液。漿狀炸藥主要采用硝酸銨飽和水溶液，有時加入少量硝酸鈉。（b）敏化劑及可燃劑。漿狀炸藥含水使起爆感度下降。為了使它能夠順利起爆，提高其起爆感度，需要加入敏化劑。敏化劑可分為：猛炸藥如梯恩梯、硝化甘油等；金屬粉如鋁粉、鎂粉等；柴油等可燃物；發(fā)泡劑如亞硝酸鈉等。（c）膠凝劑。膠凝劑起增稠作用，使?jié){狀炸藥中固體顆粒：呈懸浮狀態(tài)并將氧化劑水溶液、不溶的敏化劑顆粒及其他組分膠結(jié)在一起?，F(xiàn)在經(jīng)常使用的膠凝劑有槐豆膠、田菁膠、皂角膠、胡里仁粉以及聚丙烯酰銨等。（d）交聯(lián)劑。交聯(lián)劑促使膠凝劑分子中韻基團互相鍵合，使分子進一步聯(lián)接成為巨型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，提高炸藥的膠凝效果和稠化程度，增強抗水能力。交聯(lián)劑有硼砂或硼砂與重鉻酸鈉的混合溶液等。（e）其他添加劑。除了上述組分外，還有表面活性劑和穩(wěn)定劑等。表面活性劑常用十二烷基苯磺酸鈉，它在漿狀炸藥中起乳化和增塑作用；穩(wěn)定劑可用尿素，用以防止?jié){狀炸藥的變質(zhì)。②水膠炸藥。它是在漿狀炸藥基礎上發(fā)展的一種含水炸藥，也由氧化劑、膠凝劑、水和敏化劑等基本組分組成的含水炸藥，不同之處在于敏化劑是采用甲基胺硝酸鹽。該炸藥是一種密度和炸藥性能均可調(diào)節(jié)的高做功能力防水炸藥，安全性好，感度較高，可用于井下小直徑（35㎜）炮孔爆破，尤其適應于井下有水而且堅硬巖石的中深孔爆破。③乳化炸藥。它是一種含水工業(yè)炸藥，20世紀70年代初產(chǎn)生于美國，80年代初我國開始研制開發(fā)乳化炸藥。與傳統(tǒng)的粉狀銨梯炸藥相比，乳化炸藥具有生產(chǎn)、儲運、使用安全，抗水性強，乳化炸藥的猛度、爆速和感度均較高，可以用一只8號雷管起爆，密度在較寬范圍（1.05～1.30g/㎝3）內(nèi)可調(diào)，可用于有水爆破作業(yè)等特點，特別是在水下爆破中更顯身手。乳化炸藥是含水炸藥的新發(fā)展，內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同于漿狀炸藥和水膠炸藥，漿狀炸藥和水膠炸藥水溶液為連續(xù)相，懸浮的固體顆粒為分散相，即水包油型結(jié)構(gòu)；乳化炸藥則是氧化劑水溶液被乳化成微細液滴分散地懸浮在連續(xù)的油相中構(gòu)成所謂的油包水型結(jié)構(gòu)。乳化炸藥的主要成分如下：（a）氧化劑。它通常采用硝酸銨和硝酸鈉的飽和水溶液。（6）敏化劑。乳化炸藥也是含水炸藥，為保證炸藥的起爆感度，必須采用較理想的敏化劑提高其感度。通常采用猛炸藥、金屬粉、發(fā)泡劑或空心微球來提高其敏感度。（b）可燃劑。它主要是油相材料，如柴油、石蠟、凡士林或是它們的混合物。使用粘度合適的石油產(chǎn)品與氧化劑配成零氧平衡，可提供較多的爆炸能。以選用柴油同石蠟或凡士林的混合物使其粘度為3.1為宜。油蠟質(zhì)微粒能使炸藥具有優(yōu)良的抗水性。（c）乳化劑。它能在氧化劑水溶液中形成油包水型乳狀體系，水與油是互不相溶的，但是在乳化劑作用下它們互相緊密吸附。（d）少量添加劑。它是乳化促進劑、晶形改性劑和穩(wěn)定劑之類的物質(zhì)。4）硝化甘油類炸藥是以硝化甘油為基本成分，加入硝酸鉀、硝酸銨作氧化劑，硝化棉作吸收劑，木粉為疏松劑，多種組分混合而成的混合炸藥。我國的膠質(zhì)硝化甘油類炸藥有兩種，一種含硝化甘油40%，一種是含硝化甘油62%。這種炸藥突出的優(yōu)點是抗水性強，爆炸做功能力高，可在有水環(huán)境下進行爆破。但是由于它的安全性較差，成本高等因素，其使用數(shù)量只占炸藥量的0.5～1%。第二節(jié)工業(yè)炸藥的組成與性能6.2.1常用的粉狀硝銨炸藥有銨梯炸藥、銨油炸藥、銨松蠟炸藥和煤礦許用炸藥，由于其組成成分不同，性能指標和適用條件也各不相同。1、銨梯炸藥銨梯炸藥又稱巖石炸藥，由硝酸錢、梯恩梯和木粉三種成分組成，硝酸銨是氧化劑，為主要成分；梯恩梯是敏化劑，也起還原劑作用；木粉是可燃劑，又是疏松劑。銨梯炸藥是國內(nèi)外工業(yè)上用了近兩個世紀的傳統(tǒng)炸藥，目前仍是工業(yè)上使用最多的炸藥品種。其主要成分如下：⑴硝酸銨。硝酸銨是一種應用廣泛的化學肥料。純硝酸銨為白色晶體，熔點為160.6℃，溫度達300℃時便發(fā)火燃燒，高于400℃時可轉(zhuǎn)為爆炸。硝酸銨是一種弱性爆炸成分，鈍感，需經(jīng)強力起爆后才能引爆，爆速為2000～2500m/s硝酸銨具有較強的吸濕性和結(jié)塊性。吸濕現(xiàn)象的產(chǎn)生是由于它對空氣中的水蒸氣有吸附作用，并通過毛細管作用在其顆粒表面形成薄薄的一層水膜。硝酸銨易溶于水，因而水膜會逐漸變?yōu)轱柡腿芤?。只要空氣中的水蒸氣壓力大于硝酸銨飽和溶液的壓力，硝酸銨就會繼續(xù)吸收水分，一直到兩者壓力平衡時為止。硝酸銨吸水后，一旦溫度下降，飽和層將部分或全部發(fā)生重結(jié)晶，形成堅硬致密的晶粒層，將硝酸銨黏結(jié)成塊狀。這種結(jié)塊硬化過程還將因晶形變換和上部重壓等原因而加劇，給加工炸藥造成很大困難。為了提高硝酸銨的抗水性，可加入防潮劑。常用的防潮劑有兩類：一類是憎水性物質(zhì)，如松香、石蠟、瀝青和凡士林等。它們覆蓋在硝酸銨顆粒表面，使它與空氣隔離；另一類是活性物質(zhì)，如硬脂酸鈣、硬脂酸鋅等，它們的分子結(jié)構(gòu)一端為體積較大的憎水性基團（硬脂酸根），另一端是體積較小的親水性基團（金屬離子）；這些活性物質(zhì)加入后，它們的親水性基團將朝向外面，因而能起到防水作用。為了防止炸藥中的硝酸銨吸濕后結(jié)塊硬化，可在炸藥中加入適量的疏松劑，如木粉等。干燥的硝酸銨與金屬作用極緩慢，有水時其作用速度加快。故溶化的硝酸銨與銅、鉛和鋅均起作用，形成極不穩(wěn)定的亞硝酸鹽，但硝酸銨不與鋁、錫作用，故在制造硝酸炸藥時均使用鋁質(zhì)工具和容器。同時，由于硝酸銨是強酸弱堿生成的鹽類，要避免與弱酸強堿生成的鹽類（如亞硝酸鹽、氯酸鹽等）混在一起，否則也會產(chǎn)生安定性很差的亞硝酸銨，容易引起爆炸。⑵梯恩梯（TNT）。其本身就是一種單質(zhì)猛炸藥，具有良好的爆轟性能，是軍事爆破中常用的炸藥品種。由于梯恩梯的制造工藝復雜，價格也較昂貴，故在炸藥中盡量少用或改用其他敏化劑代替。梯恩梯有一定的毒性，能通過皮膚和呼吸系統(tǒng)對人體產(chǎn)生損害，故在炸藥的生產(chǎn)和使用中要注意工作環(huán)境及個人防護。⑶木粉。木粉除了作疏松劑和可燃劑外，還能調(diào)節(jié)炸藥的密度。要求它不含雜質(zhì)、不腐朽含水在4%以下，細度在0.83～0.35㎜（20～40目）之間。工程爆破用銨梯炸藥品種很多，一般多用2號巖石硝銨炸藥。幾種常見的銨梯炸藥的成分和性能列于表1-3中。幾種炸藥的成分和性能表2-炸藥品種成分性能和指標1#巖石硝銨炸藥2#巖石硝銨炸藥2#抗水巖石硝銨炸藥2#露天硝銨炸藥2#抗水露天硝銨炸藥2#銨松蠟炸藥組成%硝酸銨梯恩梯木粉瀝青石蠟輕柴油松香82±1.514±1.04±0.585±1.511±1.04±0.584±1.511±1.04.2±0.50.4±0.10.4±0.186±25±1.09±0.586±25±1.08.2±1.00.4±0.10.4±0.191±1.55±0.50.8±0.21.5±0.51.7±0.3性能水分≤（%）密度g/㎝3猛度≥（㎜）爆力≥（mL）殉爆Ⅰ（㎝）殉爆Ⅱ（㎝）爆速（m/s）0.30.95～1.13501360.30.95～1.132012536000.50.95～1.132012537500.50.85～1.12508335250.50.85～1.125083235250.1～0.30.95～1.0320～36013～254～73500～3800爆炸參數(shù)計算值氧平衡（%）質(zhì)量體積L.㎏-1爆熱/kJ.㎏-1爆溫/℃爆壓/Pa0.52912407827003.38924368825140.37921351226541.0893537402496-0.393638522545-1.092注：殉爆Ⅰ是浸水前的參數(shù)；殉爆Ⅱ是浸水后的參數(shù)。6.2.2銨油炸藥是一種無梯炸藥，主要成分是硝酸銨和柴油，是我國冶金、有色礦山應用廣泛的一種鈍感猛性炸藥。銨油炸藥的主要成分如下：1、硝酸銨。氧化劑，性能如前述。2、柴油。柴油在炸藥中作可燃劑。在柴油成分中，要求碳氫元素含量達99.5%以上。柴油來源容易，運輸、使用安全，有較高的黏性和揮發(fā)性，能有效滲入炸藥的顆粒中，從而保證炸藥組分混合的均勻性和致密性&柴油高溫時易滲油，低溫時會凝固，溫度適應性較差，應結(jié)合當?shù)貧鉁厍闆r考慮。生產(chǎn)炸藥時常用輕柴油，一般多采用0號、10號、20號輕柴油。在嚴寒冬季，為防止其凍結(jié)，可采用-10號、-20號、-35號輕柴油。由于柴油的爆熱值可高達41860kJ/㎏，故加入柴油可以使銨油炸藥的威力大大提高。3、木粉。主要用作疏松劑以防止炸藥結(jié)塊，同時還可起到可燃劑的作用。在銨油炸藥中，多孔粒狀銨油炸藥是一種較新型的工業(yè)炸藥類型，它由多孔粒狀硝酸銨和柴油組成。多孔粒狀硝酸銨為白色顆粒狀混合物，是一種內(nèi)部充滿空穴和裂隙的顆粒狀物質(zhì)，其堆積密度一般在0.75～0.85g/㎝3多孔粒狀銨油炸藥具有組分少、原料來源豐富、使用方便、成本低廉、不易結(jié)塊、流散性好、裝藥時不易堵孔、性能點，其用量正逐年提高。隨著多孔粒狀硝酸銨的大量生產(chǎn)，因其吸油率高，可以在現(xiàn)場直接與柴油混合加工成銨油炸藥，因此，簡化了加工工藝。另外，由于采用機械化裝藥，露天礦可以在裝藥車上加工粒狀銨油炸藥，并直接將其送人炮孔之中。在地下礦山，可先將多孔粒狀硝酸銨裝入一種移動式混藥裝藥器容器中，然后用壓氣將硝酸銨推至裝藥管，同時用壓氣噴入經(jīng)計量槽計量過的柴油，這樣硝酸銨和柴油在容器下半部混合后即可裝入炮孔中?？傊@油炸藥具有原料來源廣，價格低廉，加工制造簡單等優(yōu)點，故其使用也較為廣泛。但銨油炸藥缺點也不容忽視，比如容易吸濕和結(jié)塊，故不能用于有水的工作面。6.2.3銨松蠟炸藥由硝酸銨、木粉、松香和石蠟混制而成。它有利于克服銨梯和銨油炸藥吸濕性強、保存期短的不足，其原料來源也較符合我國資源特點。總之，它除了保持銨油炸藥的優(yōu)點外，還具有抗水性能良好，保存期長，性能指標也達到了"號巖石炸藥標準等優(yōu)點。銨松蠟炸藥之所以具有良好的防水性能，主要是因為：1、松香、石蠟都是憎水物質(zhì)，可形成粉末狀防水網(wǎng)，防止硝酸銨吸水；2、石蠟還可形成一層憎水薄膜，阻止水分進入；3、含有柴油的銨松蠟炸藥中，松香與柴油可以共同組成油膜，也能防止水分進入。除銨松蠟炸藥外，還有銨瀝炸藥、銨瀝蠟炸藥等。這些炸藥的缺點是，由于石蠟和松香的燃點低，不能用于有瓦斯和礦塵爆炸危險的地下礦山；另外，這類炸藥的毒氣生成量也較大。6.2.4眾所周知，煤礦均有煤塵，而且一般還有瓦斯涌出。所謂煤塵是指在熱能的作用下能夠發(fā)生爆炸的細煤粉（粒徑0.75～1.00㎜以下），煤礦瓦斯實際上是沼氣與空氣的混合物，瓦斯?jié)舛仍礁?，越容易發(fā)生爆炸。煤塵不僅可以單獨爆炸，而且當沼氣和煤塵達到一定濃度范圍時，受到爆破作用便容易引起沼氣和煤塵爆炸，所以，對煤礦許用炸藥便有如下要求：1、為了使炸藥爆炸后不會引起礦井局部高溫，要求煤礦用炸藥爆熱、爆溫和爆壓都要相對低一些；2、有較好的起爆感度和傳爆能力，保證穩(wěn)定爆轟；3、排放的有毒氣體符合國家標準，炸藥配比應接近零氧平衡；4、炸藥成分中不含金屬粉末。在煤礦許用炸藥中要加入一定的消焰劑，其作用是：1、吸收一定的爆熱，從而避免在礦井大氣中造成局部高溫；2、對沼氣和空氣混合物的氧化反應起抑制作用，能破壞沼氣燃燒時連鎖反應的活化中心，從而阻止了沼氣一空氣混合物的爆炸。消焰劑是煤礦許用炸藥必不可少的組分，常用的消焰劑是食鹽，一般占炸藥成分的10～20%。煤礦許用炸藥的種類很多，有粉狀硝銨類炸藥、硝化甘油類炸藥、含水炸藥（乳化炸藥、水膠炸藥）、離子交換炸藥、當量炸藥和被筒炸藥等，可以按照滿足各種場合的不同要求選擇使用。6.2.5含水硝銨炸藥包括漿狀炸藥、水膠炸藥、乳化炸藥等。它們的共同特點是將硝酸銨或硝酸鉀、硝酸鈉溶解于水后，成為硝酸鹽的水溶液，當其達到飽和時便不再吸收水分。依據(jù)這一原理制成的防水炸藥，其防水機理可簡單理解為“以水抗水”。1、漿狀炸藥漿狀炸藥是1956年美國的庫克和加拿大的法曼合作發(fā)明，并由埃列克化學公司正式投產(chǎn)的一種新型抗水炸藥，在世界炸藥史上被譽為“第三代炸藥”。簡單地說，漿狀炸藥是由氧化劑水溶液、敏化劑和膠凝劑等基本成分組成的懸浮狀的飽和水膠混合物，其外觀呈半流動膠漿體，故稱為漿狀炸藥。其成分一般為：⑴氧化劑水溶液。漿狀炸藥的氧化劑水溶液主要是硝酸銨或硝酸鉀、硝酸鈉的混合物，它的含量占炸藥總量的65～85%，含水量占10～20%。水作為連續(xù)相而存在，其主要作用是：1）使硝酸銨等固體成分成為飽和溶液，不再吸水；2）使硝酸銨等固體成分溶解或懸浮，以增加炸藥的可塑性和增大炸藥的密度；3）使炸藥成為細、密、勻的連續(xù)相，各成分緊密接觸，提高炸藥的威力。但是，必須注意的是水為鈍感物質(zhì)，由于水分增加，炸藥的敏感度將有所降低。⑵敏化劑。漿狀炸藥敏化劑按成分不同可分為以下四類：1）猛炸藥的敏化劑。常用的有梯恩梯、黑索金、硝化甘油等，含量為6～20%；2）金屬粉末敏化劑，如鋁粉、鎂粉、硅鐵粉等，含量為2～150%；3）氣泡敏化劑，如亞硝酸鈉，加入量為0.1～0.5%；4）燃料性敏化劑，如柴油、硫磺等，含量為1～5%。⑶膠凝劑。它是漿狀炸藥的關(guān)鍵成分，可使氧化劑水溶液變?yōu)槟z體液，并使各物態(tài)不同的成分膠結(jié)在一起，使其中未溶解的硝酸鹽類顆粒、敏化劑顆粒等懸浮于其中，又可使?jié){狀炸藥膠凝、稠化，提高其抗水性能。膠凝劑有兩類，一類是植物膠，主要是白笈、玉竹、田菁膠、槐豆膠、皂膠和胡里仁粉等；另一類是工業(yè)膠，主要為聚丙烯酰胺，俗稱“三號劑”。植物膠用量約為2～2.4%，聚丙烯酰胺用量約為1～3%。⑷交聯(lián)劑。又稱助膠劑，交聯(lián)劑的作用是使?jié){狀炸藥進一步稠化以提高抗水性能，常用硼砂、重鉻酸鉀等，其含量為#%&!%。使用交聯(lián)劑，可以相對減少膠凝劑的用量。⑸表面活活性劑。常用十二烷基苯磺酸鈉或十二烷基磺酸鈉。它的作用是增加塑性，提高其耐凍能力；其次是能吸附鋁粉等金屬顆粒，防止與水反應生成氫而逸出。⑹起泡劑。常用亞硝酸鈉，其作用是加入后能產(chǎn)生氮氣化物和二氧化碳，形成氣泡，以便在起爆時產(chǎn)生絕熱壓縮，增加炸藥爆轟感度。這種氣泡又叫敏化氣泡。采用起泡劑可以相對減少敏化劑梯恩梯的用量。另外，泡沫、多孔含碳材料等也可用作起泡劑。⑺安定劑。加入適量的尿素等，可提高膠凝劑的粘附性和炸藥的柔軟性，以防止炸藥變質(zhì)。⑻防凍劑。加入乙二醇等可使冰點降低，增加炸藥耐凍性。漿狀炸藥敏感度較低，不能用普通8號雷管起爆，而需要用起爆藥包來起爆。漿狀炸藥的優(yōu)點是，炸藥密度高，可塑性較好，抗水性強，適于有水炮孔爆破，使用安全。其缺點是，感度低，不能用普通雷管起爆，需采用專門起爆體（彈）加強起爆，理化安定性較差，在嚴寒冬季露天使用受到影響。2、水膠炸藥水膠炸藥實際上是漿狀炸藥改進后的新品種，故在國外將其列為漿狀炸藥。它與漿狀炸藥的不同之處在于其主要使用的是水溶性敏化劑，這樣就使得氧化劑的耦合狀況大為改善，從而獲得更好的爆炸性能。水膠炸藥的成分如下：⑴氧化劑。主要是硝酸銨和硝酸鈉。硝酸銨可用粉狀也可用粒狀。在生產(chǎn)水膠炸藥時，將部分硝酸銨溶解成75%的水溶液，另一部分可直接加入固體硝酸銨。⑵敏化劑。常用甲基胺硝酸鹽（簡稱MANN）的水溶液。甲基胺硝酸鹽比硝酸銨更易吸濕，易溶于水，本身又是一種單質(zhì)炸藥。在水膠炸藥中，它既是敏化劑又是可燃劑。甲基胺硝酸鹽不含水時可直接用雷管起爆，但當其為溫度小于95℃，濃度低于86%的水溶液時，不能用8⑶粘膠劑。水膠炸藥具有良好的粘膠效果，因而比漿狀炸藥具有更好的抗水性能和爆炸威力。國內(nèi)多用田菁膠、槐豆膠，國外多用古爾膠作粘膠劑。水膠炸藥的優(yōu)點是：抗水性強，感度較高，可用.號雷管起爆，并具有較好的爆炸性能，可塑性好，使用安全；缺點是成本較高，爆炸后生成的有毒氣體比2號巖石炸藥多。3、乳化炸藥乳化炸藥是美國20世紀70年代發(fā)展起來的一種新型炸藥，我國在70年代末期開始生產(chǎn)。它具有威力高、感度高、抗水性良好的特點，被譽為“第四代”炸藥。它不同于水包油型的漿狀炸藥和水膠炸藥，而是以油為連續(xù)相的油包水型的乳膠體。它不含爆炸性的敏化劑，也不含膠凝劑。此種炸藥中的乳化劑可使氧化劑水溶液（水相或內(nèi)相）微細的液滴均勻地分散在含有氣泡的近似油狀物質(zhì)的連續(xù)介質(zhì)（油相或外相）中，使炸藥形成一灰白色或淺黃色的油包水型特殊內(nèi)部結(jié)構(gòu)的乳膠體，故稱乳化炸藥。⑴乳化炸藥的成分①氧化劑水溶液。即硝酸鹽水溶液，呈細小水滴的形式存在，其含量占55～80%，含水量為10～20%。②可燃劑。一般由柴油和石蠟組成，其含量約為1～8%，水相分散在油相之中，形成不能流動的穩(wěn)定的油包水型乳膠體。③發(fā)泡劑。可用亞硝酸鈉、空心微玻璃球、珍珠巖粉或其他多孔性材料。發(fā)泡劑可提高炸藥的感度，加入量約為0.05～0.10%。④乳化劑。這是乳化炸藥生產(chǎn)工藝中的關(guān)鍵成分，其含量約為0.5～0.6%。本來油與水是不相溶的，但乳化劑是一種表面活性劑，可用來降低油和水的表面張力，使它們互相緊密吸附，形成油包水型乳化物，這種油包水型微粒的粒徑約為2μm左右，因而極為有利于爆轟反應。乳化劑多為脂肪族化合物，它可以是一種化合物，也可以是多種物質(zhì)的混合物。常用山梨糖醇單月桂酸脂、山梨糖醇酐單油酸鹽等。國產(chǎn)乳化炸藥大多采用司班-80（Span80）作乳化劑。此外還可加入一些其他物質(zhì)，如鋁粉、硫磺等。⑵乳化炸藥的性能乳化炸藥的性能不但同它的組成配比有關(guān)，而且也同它的生產(chǎn)工藝特別是乳化技術(shù)有關(guān)。乳化炸藥的主要性能特點是：①抗水性強。在常溫下浸泡在水中2天后，炸藥的性能不會產(chǎn)生明顯變化，仍可用8號雷管起爆，故可代替硝化甘油炸藥在水下使用。②爆速高。一般可達4000～5500m/s，故威力大。③感度高。由于加入了發(fā)泡劑，加上乳化、攪拌加工，使氧化劑水溶液變成微滴，敏化氣泡均勻地吸留在其中，故爆轟感度較高，可達雷管感度。④密度可調(diào)范圍寬。由于加入了充氣成分，可通過控制其含量來調(diào)節(jié)炸藥密度；炸藥的可調(diào)密度一般在0.8～1.45g/㎝3之間。⑤安全性能好。乳化炸藥對于沖擊、摩擦、槍擊的感度都較低，而且爆炸后毒氣生成量也少，使用安全，貯存期較長。為了實現(xiàn)乳化炸藥在現(xiàn)場連續(xù)化混裝，我國于1982年前后研究乳化炸藥混裝車及現(xiàn)場連續(xù)混裝工藝，取得了成功，并已在某些礦山開始使用。6.2.6新型工業(yè)炸藥隨著爆破技術(shù)的發(fā)展，國內(nèi)外在各種新型炸藥的研制和使用方面也取得了很大的進展，比如無梯或少梯炸藥、低密度炸藥、高沖能炸藥等的研制和應用，進一步改善了工業(yè)炸藥的性能，降低了工業(yè)炸藥的制造成本，豐富了工業(yè)炸藥的種類。1、巖石粉狀銨梯油炸藥巖石粉狀銨梯油炸藥屬于少梯工業(yè)炸藥，它是工業(yè)粉狀炸藥的第二代產(chǎn)品，是由工業(yè)粉狀銨梯炸藥發(fā)展而來的。其關(guān)鍵技術(shù)是將乳化分散技術(shù)應用于粉狀銨梯炸藥中，在炸藥的組分中加入非離子表面活性劑為主構(gòu)成的復合油相，取代了部分梯恩梯，使梯恩梯的含量由11降低至7，達到了降低粉塵、防潮、防結(jié)塊的綜合效果。為了進一步降低梯恩梯含量，并改善炸藥性能，在巖石粉狀銨梯油炸藥的基礎上，成功研制了4號巖石粉狀銨梯油炸藥。該產(chǎn)品的特點是梯恩梯含量降至2%，組分中選用了1號復合改性劑，解決了硝銨炸藥的結(jié)塊問題，提高了爆破性能與貯存性能及防潮、防水的性能。2、膨化硝銨炸藥膨化硝銨炸藥是一種新型粉狀工業(yè)炸藥，屬無梯炸藥。其關(guān)鍵技術(shù)是硝酸銨的膨化，膨化的實質(zhì)是表面活性技術(shù)和結(jié)晶技術(shù)的綜合作用過程，是硝酸銨飽和溶液在專用表面活性劑作用下，經(jīng)真空強制析晶的物理化學過程。這一過程可制得具有許多微孔氣泡，成為膨松狀和蜂窩狀的膨化硝酸銨。微孔氣泡的形成，可以取代梯恩梯的敏化作用，故炸藥組分中便可不用梯恩梯。巖石膨化硝銨炸藥是由膨化硝酸銨、燃料油、木粉混合而成的。爆破性能優(yōu)良、爆轟速度快，綜合性能優(yōu)于-號巖石銨梯炸藥；產(chǎn)品吸濕性低，不易結(jié)塊，貯存性能和物理穩(wěn)定性高；安全性能好，使用可靠。其特點是炸藥中不含梯恩梯，徹底消除了梯恩梯對人體的毒害和對環(huán)境的污染。該產(chǎn)品適用于中硬及中硬以下礦巖使用，是國家重點推廣的炸藥品種。目前，膨化硝銨炸藥已形成了系列產(chǎn)品，相繼推出了巖石膨化硝銨炸藥、煤礦許用膨化硝銨炸藥、震源藥柱膨化硝銨炸藥、抗水膨化硝銨炸藥、低爆速型膨化硝銨炸藥、高安全煤礦許用膨化硝銨炸藥和高威力膨化硝銨炸藥。3、粉狀乳化炸藥粉狀乳化炸藥是近幾年發(fā)展起來的一種炸藥新品種，它是一種具有高分散乳化結(jié)構(gòu)的固態(tài)炸藥，屬乳化炸藥的衍生品種，是當前民用爆破行業(yè)發(fā)展較為迅速的炸藥新品種，其科技含量高，發(fā)展迅猛。粉狀乳化炸藥爆炸性能優(yōu)良，組分原料不含猛炸藥，具有較好的抗水性，貯存性能穩(wěn)定，現(xiàn)場使用裝藥方便，是兼有乳化炸藥及粉狀炸藥優(yōu)點的新型工業(yè)炸藥。它克服了現(xiàn)有粉狀炸藥混合不均勻的不足，提高了粉狀炸藥爆炸性能，其技術(shù)指標均高于工業(yè)粉狀銨梯炸藥標準規(guī)定的要求，粉狀乳化炸藥設計思路的獨到性在于，它巧妙地把工業(yè)膠質(zhì)乳化炸藥與工業(yè)粉狀炸藥的性能優(yōu)點有機地結(jié)合起來，形成了一種新型的高性能無梯炸藥。4、其他炸藥⑴低密度炸藥國外有人通過在銨油炸藥中摻入木粉和微球，將炸藥的密度降低而制成了低密度炸藥，將其作為露天臺階深孔爆破的上半部裝藥，取得了良好的爆破效果。在國內(nèi)，淮南礦業(yè)學院在硝銨炸藥中加入高分子發(fā)泡材料作為密度調(diào)節(jié)劑，研制成光面爆破專用炸藥。該種炸藥的爆速為1200～2000m/s，密度在0.3～0.7g/㎝3之間可調(diào)。⑵退役發(fā)射藥再利用炸藥西安204研究所利用退役發(fā)射藥研制的N-1-1和N-1-2號炸藥，其密度在0.85～1.39g/㎝3之間可調(diào)，爆速為4200～6260m/s，不僅防潮性能好，化學穩(wěn)定性強，而且其成本也不高于粉狀硝銨炸藥。南京理工大學1996年鑒定的“含火藥漿狀炸藥”和HFZ粉狀炸藥也是屬于這一類炸藥。⑶ANRUB炸藥該炸藥為國外新研制的一種“很不敏感”的炸藥，其管理等級與硝酸銨相當，允許進行預混和散裝運輸，極大地方便了炸藥混制和裝藥作業(yè)。ANRUB炸藥是一種低沖能炸藥，由粒狀硝酸銨和橡膠顆粒混合而成，橡膠占3.25～13%。炸藥的無約束穩(wěn)定爆轟直徑為)$$&&，在!02&&炮孔中可以穩(wěn)定傳爆，爆速約為銨油炸藥的0$;。該炸藥不僅可以減震，而且也有利于提高自由面質(zhì)點的初始運動速度。第三節(jié)爆炸現(xiàn)象自然界有各種各樣的爆炸現(xiàn)象，如自行車爆胎、燃放鞭炮、鍋爐爆炸、原子彈爆炸等。爆炸時，往往伴有強烈的發(fā)光、聲響和破壞效應。從最廣義的角度來看，爆炸是指物質(zhì)的物理或化學急劇變化，在變化過程中伴隨有能量的快速轉(zhuǎn)化，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械壓縮能，且使原來的物質(zhì)或其變化產(chǎn)物及周圍介質(zhì)產(chǎn)生運動，進而產(chǎn)生巨大的機械破壞效應。按引起爆炸的原因不同，可將爆炸區(qū)分為物理爆炸、核爆炸和化學爆炸三類。1、物理爆炸：這是由物理原因造成的爆炸，爆炸不發(fā)生化學變化。例如鍋爐爆炸、氧氣瓶爆炸、輪胎爆胎等都是物理爆炸。在實際生產(chǎn)中，除了煤礦利用內(nèi)裝壓縮空氣或二氧化碳的爆破筒落煤外，很少應用物理爆炸。2、核爆炸：這是由核裂變或核聚變引起的爆炸。核爆炸放出的能量極大，相當于數(shù)萬噸至數(shù)千萬噸三硝基甲苯（TNT，俗稱“梯恩梯”）爆炸釋放的能量，爆炸中心區(qū)溫度可達數(shù)百萬至數(shù)千萬攝氏度，壓力可達數(shù)十萬兆帕以上，并輻射出很強的各種射線。目前，在巖石工程中，核爆炸的應用范圍和條件仍十分有限。3、化學爆炸：這是由化學變化造成的爆炸。炸藥爆炸、井下瓦斯或煤塵與空氣混合物的爆炸、汽油與空氣混合物的爆炸以及其他混合爆鳴氣體的爆炸等，都是化學爆炸。與物理爆炸不同，化學爆炸后有新的物質(zhì)生成。巖石的爆破過程是炸藥發(fā)生化學爆炸做機械功，破壞巖石的過程。因此，化學爆炸將是我們研究的重點。炸藥是一定條件下，能夠發(fā)生快速化學反應，放出能量，生成氣體產(chǎn)物，顯示爆炸效應的化合物或混合物，主要由碳、氫、氮、氧四種元素組成。炸藥既是安定的又是不安定的。在平常條件下，炸藥是比較安定的物質(zhì)。除起爆藥外，炸藥的活化能值是相當大的，但當局部炸藥分子被活化達到足夠數(shù)目時，就會失去穩(wěn)定性，引起炸藥爆炸。以鞭炮中裝填的黑火藥為例，當點燃時，黑火藥迅速燃燒，產(chǎn)生化學反應，并放出熱量和氣體產(chǎn)物，同時發(fā)出聲響和閃光，完成爆炸過程。由此看出，炸藥爆炸具有三個基本特征，即反應的放熱性、反應過程的高速度和反應中生成大量氣體產(chǎn)物。它們是炸藥爆炸所必須具備的要素，缺&不可，因此也稱為炸藥爆炸的三要素。反過來，也只有具備這些爆炸要素的物質(zhì)才能稱為炸藥。1、反應的放熱性放熱是炸藥爆炸的能源。爆炸反應只有在炸藥自身提供能量的條件下才能自動進行。沒有這個條件，爆炸過程就根本不能發(fā)生；沒有這個條件，反應也就不能自行延續(xù)，因而也不可能出現(xiàn)爆炸過程的反應傳播。依靠外界供給能量來維持其分解的物質(zhì)，不可能具有爆炸的性質(zhì)。草酸鹽的分解反應便是典型例子：ZnO2O4→CO2＋Zn-250kJCuO2O4→CO2＋Cu＋23.9kJHg2O4→CO2＋Hg＋47.3kJ第一種反應是吸熱反應。只有在外界不斷加熱的條件下才能進行，因而不具有爆炸性質(zhì)，第二種反應具有爆炸性，但因放出的熱量不大，爆炸性不強，第三種反應具有顯著的爆炸性質(zhì)。爆炸反應所放的熱量是爆炸破壞作用的能源。2、反應過程的高速度反應過程的高速度是爆炸反應與一般化學反應的重要區(qū)別。炸藥爆炸反應時間大約是10-6s或10-7s量級。雖然炸藥的能量儲藏量并不比一般燃料大，但由于反應的高速度，使炸藥爆炸時能夠達到一般化學反應所無法比擬的高得多的能量密度。1㎏煤塊燃燒可以放出32.66kJ的熱量，這個熱量比1㎏TNT炸藥爆炸放出的熱量要多幾倍，可是這塊煤燃燒的時間大約需要幾分鐘到幾十分鐘才能完成，在這段時間內(nèi)放出的熱量不斷以熱傳導和輻射的形式傳送出去，因而雖然煤的放熱量很多，但是單位時間的放熱量并不多。同時還要注意到煤的燃燒是與空氣中的氧進行化學反應而完成的，1㎏煤的完全反應就需要2.67㎏的氧，這樣多的氧必須由9m3的空氣才能提供，因而作為燃燒原料的煤和空氣的混合物，單位體積所放出的熱量也只有3.6kJ/L，能量爆炸反應就完全相反。炸藥反應一般都是以（5～8）×103m/s的速度進行。一塊10㎝見方的炸藥爆炸反應完畢也就需要10μs的時間。由于反應速度極快，雖然總放熱量不是太大，但在，這樣短暫時間內(nèi)的放熱量卻比一般燃料燃燒時在同樣時間內(nèi)放出的熱量高出上千萬倍。同時，由于爆炸反應無須空氣中的氧參加，在反應所進行的短暫時間內(nèi)放出的熱量來不及散出，以致可以認為全部熱量都聚集在炸藥爆炸前所占據(jù)的體積內(nèi)，這樣單位體積所具有的熱量就達到103由于反應過程的高速度使炸藥內(nèi)所具有的能量在極短時間內(nèi)放出，達到極高能量密度，所以炸藥爆炸具有巨大做功功率和強烈的破壞作用。3、反應中生成大量氣體產(chǎn)物反應過程中有氣體產(chǎn)物生成，是炸藥爆炸反應的又一重要要素。爆炸瞬間炸藥定容地轉(zhuǎn)化為氣體產(chǎn)物，其密度要比正常條件下氣體的密度大幾百倍到幾千倍。也就是說，正常情況下這樣多體積的氣體被強烈壓縮在炸藥爆炸前所占據(jù)的體積內(nèi)，從而造成109～1010Pa以上的高壓。同時，由于反應的放熱性，這樣處于高溫、高壓下的氣體產(chǎn)物必然急劇膨脹，把炸藥的位能變成氣體運動的動能，對周圍介質(zhì)做功。在這個過程中，氣體產(chǎn)物既是造成高壓的原因，又是對外界介質(zhì)做功的工質(zhì)。對于爆炸來說，放熱性、高速度、生成大量氣體產(chǎn)物是缺一不可的，只有在這三個要素同時具備時，化學反應才能具有爆炸的特性。第四節(jié)炸藥化學反應的基本形式爆炸并不是炸藥惟一的化學變化形式。由于環(huán)境和引起化學變化的條件不同，一種炸藥可能有三種不同形式的化學變化：緩慢分解、燃燒和爆炸。這三種形式進行的速度不同，產(chǎn)生的產(chǎn)物和熱效應也不同。6.4.1緩慢分解炸藥在常溫下會緩慢分解，溫度愈高，分解愈顯著。這種變化的特點是：對炸藥內(nèi)各點溫度相同，在全部炸藥中反應同時展開，沒有集中的反應區(qū)；分解時，既可以吸收熱量，也可以放出熱量，這取決炸藥類型和環(huán)境溫度。但是，當溫度較高時，所有炸藥的分解反應都伴隨有熱量放出。例如，硝酸銨在常溫或溫度低于!"#$時，其分解反應為吸熱反應，反應方程為：NH4NO3←→NH3＋HNO3－170.4kJ（謹慎加熱到略高于熔點）當加熱至200℃左右，分解時將放出熱量，反應方程為NH4NO3→0.5N2＋NO＋2H2O＋36.1kJ或：NH4NO3→N2O＋NO＋2H2O＋52,5kJ分解反應為放熱反應時，如果放出熱量不能及時散失，炸藥溫度就會不斷升高，促使反應速度不斷加快和放出更多的熱量，最終就會引起炸藥的燃燒和爆炸。因此，在儲存、加工、運輸和使用炸藥時要注意采取通風等措施，防止由于炸藥分解產(chǎn)生熱積累而導致意外爆炸事故的發(fā)生。炸藥的緩慢分解反映炸藥的化學安定性。在炸藥儲存、加工、運輸和使用過程中，都需要了解炸藥的化學安定性。這是研究炸藥緩慢分解意義所在。6.4.2燃燒炸藥在熱源（例如火焰）作用下會燃燒。但與其他可燃物不同，炸藥燃燒時不需要外界供給氧。當炸藥的燃燒速度較快，達到數(shù)百米每秒時，稱為爆燃。進行燃燒的區(qū)域稱作燃燒區(qū)，又稱作反應區(qū)。開始發(fā)生燃燒的面稱作焰面。焰面和反應區(qū)沿炸藥柱一層層地傳下去，其傳播速度即單位時間內(nèi)傳播的距離稱為燃燒線速度。線速度與炸藥密度的乘積，即單位時間內(nèi)單位截面上燃燒的炸藥質(zhì)量，稱為燃燒的質(zhì)量速度。通常所說的燃燒速度系指線速度。炸藥在燃燒過程中，若燃燒速度保持定值，就稱為穩(wěn)定燃燒；否則稱為不穩(wěn)定燃燒。炸藥是否能夠穩(wěn)定燃燒，取決于燃燒過程進行時的熱平衡。如果熱量能夠平衡，即反應區(qū)中放出的熱量與經(jīng)傳導向炸藥鄰層和周圍介質(zhì)散失的熱量相等，燃燒就能穩(wěn)定，否則就不能穩(wěn)定。不穩(wěn)定燃燒可導致燃燒的熄滅、震蕩或轉(zhuǎn)變?yōu)楸?。要使燃燒過程中熱量達到平衡或燃燒穩(wěn)定，必須具備一定的條件。該條件由下列因素所決定：炸藥的物理化學性質(zhì)和物理結(jié)構(gòu)，藥柱的密度、直徑和外殼材料，環(huán)境溫度和壓力等。炸藥在一定的環(huán)境溫度和壓力條件下，只有當藥柱直徑超過某一數(shù)值時，才能穩(wěn)定燃燒，而且燃燒速度與藥柱直徑無關(guān)。能穩(wěn)定燃燒的最小直徑稱為燃燒臨界直徑。環(huán)境溫度和壓力越高，燃燒臨界直徑越?。环粗?，當藥柱直徑固定時，藥柱穩(wěn)定燃燒必有其對應的最小溫度和壓力，稱作燃燒臨界溫度和臨界壓力，而且燃燒速度隨溫度和壓力的增高而增大。了解炸藥燃燒的穩(wěn)定性、燃燒特性及其規(guī)律，對爆炸材料的安全生產(chǎn)、加工、運輸、保管、使用以及過期或變質(zhì)炸藥的銷毀都是很必要的。6.4.3爆炸與炸藥的燃燒過程相類似，炸藥爆炸的化學反應也只在局部區(qū)域內(nèi)進行并在炸藥內(nèi)以波的形式傳播。反應區(qū)的傳播速度稱為爆炸速度。爆炸是炸藥化學反應的最高級形式，工程中都是利用炸藥的爆炸來破壞介質(zhì)的。這也是本書的研究重點。6.4.4爆炸與緩慢分解和燃燒之間的區(qū)別1、爆炸與緩慢分解的主要區(qū)別⑴緩慢分解是在整個炸藥中展開的，沒有集中的反應區(qū)域；而爆炸是在炸藥局部發(fā)生的，并以波的形式在炸藥中傳播。⑵緩慢分解在不受外界任何特殊條件作用時，一直不斷地自動進行；而爆炸要在外界特殊條件作用下才能發(fā)生。⑶緩慢分解與環(huán)境溫度關(guān)系很大，隨著溫度的升高，緩慢分解速度將按指數(shù)規(guī)律迅速增加；而爆炸與環(huán)境溫度無關(guān)。2、燃燒與爆炸的主要區(qū)別⑴燃燒與爆炸雖然都是以波的形式傳播，但傳播速度截然不同，燃燒的速度為幾毫米每秒到幾百米每秒，大大低于原始炸藥中的聲速；而爆轟的速度通常是幾千米每秒，一般大于原始炸藥中的聲速。⑵從傳播連續(xù)進行的機理來看，燃燒時化學反應區(qū)放出的能量是通過熱傳導、輻射和氣體產(chǎn)物的擴散傳人下一層炸藥，激起未反應的炸藥化學反應，使燃燒連續(xù)進行；而在爆炸時，化學反應區(qū)放出的能量以壓縮波的形式提供給前沿沖擊波，維持前沿沖擊波的強度，然后前沿沖擊波沖擊壓縮、激起下一層炸藥進行化學反應，使爆轟連續(xù)進行。⑶從反應產(chǎn)物的壓力來看，燃燒產(chǎn)物的壓力通常很低，對外界顯示不出力的作用；而爆炸時產(chǎn)物壓力可以達到104MPa以上，有強烈的力效應。⑷從反應產(chǎn)物質(zhì)點運動方向來看，燃燒產(chǎn)物質(zhì)點運動方向與燃燒傳播的方向相反；而爆炸產(chǎn)物質(zhì)點運動方向與爆炸傳播的方向相同。⑸從炸藥本身條件來看，隨著裝藥密度的增加，炸藥顆粒間的孔隙度減小，燃燒速度下降；而爆轟隨著裝藥密度的增加，單位體積物質(zhì)化學反應時放出的能量增加，使之對于下一層炸藥的沖壓加強，因而爆轟速度增加。⑸從外界條件影響來看，燃燒易受外界壓力和初溫的影響。當外界壓力低時，燃燒速度很慢；隨著外界壓力的提高，燃燒速度加快，當外界壓力過高時，燃燒變得不穩(wěn)定，以致轉(zhuǎn)變成爆轟；爆轟基本上不受外界條件的影響。此外，爆炸與爆轟是兩個不同的概念。一般來說，具有爆炸三個要素的化學反應皆稱為爆炸，爆炸傳遞的速度可能是變化的；爆轟除了要具備爆炸的三個要素之外，還要求傳播的速度是恒定的。因而，爆炸一般籠統(tǒng)定義具有三大要素的化學反應，而爆轟專門定義為以最大速度傳播穩(wěn)定的爆炸過程。6.4.5炸藥不同化學反應形式的轉(zhuǎn)化炸藥三種化學反應形式可以相互轉(zhuǎn)化。在某些條件下，爆炸可以衰減為燃燒，某些工業(yè)炸藥常常出現(xiàn)這樣的轉(zhuǎn)化；反之，緩慢分解也能轉(zhuǎn)化為燃燒，燃燒也可以轉(zhuǎn)化為爆炸。這些轉(zhuǎn)化的條件與環(huán)境、炸藥的物理化學性質(zhì)有關(guān)。三種化學反應變化形式之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系可表示如下：燃燒速度加快放熱量大于散熱量燃燒速度加快放熱量大于散熱量熱分解燃燒爆炸（爆轟）第五節(jié)炸藥的爆炸反應方程6.5.1炸藥的氧平衡1、氧平衡的定義炸藥的主要組成元素是碳、氫、氮、氧四種元素，某些炸藥中也含有少量的氯、硫、金屬和鹽類。若認為炸藥內(nèi)只含有碳、氫、氧、氮元素，則無論是化合炸藥還是混合炸藥，都可把它們寫成通式CaHbNcOd。通常，化合炸藥的通式按1mol，質(zhì)量寫出，混合炸藥的通式按1㎏質(zhì)量寫出。這樣，炸藥分子通式中，下標a、b、c、d表示相應元素的原子數(shù)。四種元素中C、H為可燃元素，O為助燃元素N為載氧體。炸藥爆炸反應過程，實質(zhì)是炸藥中所包含的可燃元素和助燃元素在爆炸瞬間發(fā)生高速度化學反應的過程，反應的結(jié)果重新組合形成新的穩(wěn)定產(chǎn)物，并放出大量的熱量。按照最大放熱反應條件，炸藥中的碳、氫應分別被充分氧化為CO2和H2O。這種放熱最大、生成產(chǎn)物最穩(wěn)定的氧化反應稱為理想的氧化反應。是否發(fā)生理想的氧化反應與炸藥中含氧量有關(guān)，只有炸藥中含有足夠的氧量時，才能保證理想氧化反應的發(fā)生。炸藥內(nèi)含氧量與可燃元素充分氧化所需氧量之間的關(guān)系稱為氧平衡關(guān)系。氧平衡用每克炸藥中剩余或不足氧量的克數(shù)或質(zhì)量分數(shù)來表示。2、炸藥的氧平衡分類根據(jù)氧平衡值的大小，可將氧平衡分為正氧平衡、負氧平衡和零氧平衡三種類型。⑴正氧平衡（Kb＞0）炸藥內(nèi)的含氧量除將可燃元素充分氧化之后尚有剩余，這類炸藥稱為正氧平衡炸藥。正氧平衡炸藥未能充分利用其中的氧量，且剩余的氧和游離氮化合時，將生成氮氧化物有毒氣體，并吸收熱量。⑵負氧平衡（Kb＜0）炸藥內(nèi)的含氧量不足以使可燃元素充分氧化，這類炸藥稱為負氧平衡炸藥。這類炸藥因氧量欠缺，未能充分利用可燃元素，放熱量不充分，并且生成可燃性CO等有毒有害氣體。⑶零氧平衡（Kb＝0）炸藥內(nèi)的含氧量恰好夠可燃元素充分氧化，這類炸藥稱為零氧平衡炸藥。零氧平衡炸藥因氧和可燃元素都能得到充分利用，故在理想反應條件下，能放出最大熱量，而且不會生成有毒氣體。炸藥的氧平衡對其爆炸性能，如放出熱量、生成氣體的組成和體積、有毒氣體含量、氣體溫度、二次火焰（如CO和H2在高溫條件下和有外界供氧時，可以二次燃燒形成二次火焰）以及做功效率等有著多方面的影響。炸藥的氧平衡受其成分的影響。在配制混合炸藥時，可通過調(diào)節(jié)其組成和配比，使炸藥的氧平衡接近于零氧平衡，這樣可以充分利用炸藥的能量和避免或減少有毒氣體的產(chǎn)生。6.5.2炸藥的爆炸反應方程式及爆炸產(chǎn)物1、爆炸反應方程式：炸藥的爆炸反應方程式反映了炸藥爆炸后產(chǎn)物的成分及數(shù)量，同時，也是進一步確定爆炸釋放能量、計算炸藥爆炸的熱化學參數(shù)和爆轟參數(shù)的依據(jù)。爆炸反應方程式不僅對炸藥爆炸性能的研究有理論意義，而且對了解炸藥爆炸后有毒氣體及含量、在井下對人員的危害、對環(huán)境的危害及安全性也有一定意義。炸藥爆炸有以下特點：1）反應時間極短。2）炸藥爆炸往往存在中間反應和產(chǎn)物的二次反應。3）炸藥成分、氧平衡、炸藥粒度、密度、混合均勻情況、裝藥直徑、裝藥外殼、含水量、起爆能量等多種因素都對炸藥爆炸反應、爆炸產(chǎn)物及數(shù)量有影響。由于炸藥爆炸存在上述特點，因而，精確地建立炸藥爆炸反應方程十分復雜和困難，一般只能建立近似的爆炸反應方程式。當炸藥含有其他元素時，確定爆炸產(chǎn)物組分的原則是：水不參加反應，只由液態(tài)變成氣態(tài)；鉀、鈉、鈣、鎂、鋁等金屬元素，在反應時首先被完全氧化；硫被氧化為二氧化硫；氯首先與金屬作用，再與氫生成氯化氫。2、炸藥爆炸產(chǎn)物與有毒氣體炸藥爆炸產(chǎn)物組成成分很復雜，爆炸完成瞬間的產(chǎn)物主要有：H20、CO2、CO、氮氧化物等氣體，若炸藥內(nèi)含硫、氯和金屬等時，產(chǎn)物中還會有硫化氫、氯化氫和金屬氯化物等。爆炸產(chǎn)物的進一步膨脹，或同外界空氣、巖石等其他物質(zhì)相互作用，其組分要發(fā)生變化或生成新的產(chǎn)物。爆炸產(chǎn)物是炸藥爆炸借以做功的介質(zhì)，它是衡量炸藥爆炸反應熱效應及爆炸后有毒氣體生成量的依據(jù)。炸藥爆炸生成的氣體產(chǎn)物中，CO和氮氧化物都有毒氣體。炸藥內(nèi)含硫或硫化物時，還會有H2S、SO2等有毒氣體。上述有毒氣體進入人體呼吸系統(tǒng)后能引起中毒，即通常所說的炮煙中毒。而且某些有毒氣體對煤礦井下瓦斯爆炸起催化作用（如氧化氮），或引起二次火焰（如CO）。為了確保井下工作人員的健康和安全，對于井下使用的炸藥，必須控制其有毒氣體生成量，使之不超過安全規(guī)程的規(guī)定值。影響有毒氣體生成量的主要因素有：1）炸藥的氧平衡。正氧平衡內(nèi)剩余氧量會生成氮氧化物，負氧平衡會生成CO，零氧平衡生成的有毒氣體量最少。2）化學反應的完全程度。即使是零氧平衡炸藥，如果反應不完全，也會增加有毒氣體含量。3）若炸藥外殼為涂蠟紙殼，由于紙和蠟均為可燃物，能奪取炸藥中的氧，在氧量不充裕的情況下，將形成較多的CO。若爆破巖石內(nèi)含硫時，爆炸產(chǎn)物與巖石中的硫作用，生成H2S、SO2有毒氣體。第六節(jié)炸藥的爆轟及其參數(shù)計算炸藥的爆速除了與炸藥本身的性質(zhì)，如炸藥密度、產(chǎn)物組成、爆熱和化學反應速度有關(guān)外，還受裝藥直徑、裝藥密度和粒度、裝藥外殼、起爆沖能及傳爆條件等影響。從理論上講，當藥柱為理想封閉、爆轟產(chǎn)物不發(fā)生徑向流動、炸藥在沖擊波波陣面后反應區(qū)釋放出的能量全部都用來支持沖擊波的傳播時，爆轟波以最大速度傳播，這時的爆速叫理想爆速。實際上，炸藥是很難達到理想爆速的，炸藥的實際爆速都低于理想爆速。1、裝藥直徑的影響圓柱形裝藥爆轟時，沖擊波沿裝藥軸向前傳播，在沖擊波波陣面的高壓下，必然產(chǎn)生側(cè)向膨脹，這種側(cè)向膨脹以稀疏波的形式由裝藥邊緣向軸心傳播，其傳播速度為介質(zhì)中的聲速。研究表明，炸藥爆速隨裝藥直徑dc的增大而提高。當裝藥直徑增大到一定值后，爆速接近于理想爆速。接近理想爆速的裝藥直徑稱為極限直徑，此后爆速不隨裝藥直徑的增大而變化。裝藥直徑小于極限直徑時，爆速將隨裝藥直徑減小而減小。當裝藥直徑小到一定值后便不能維持炸藥的穩(wěn)定爆轟。能維持炸藥穩(wěn)定爆轟的最小裝藥直徑稱為炸藥的臨界直徑，炸藥在臨界直徑時的爆速稱為炸藥的臨界爆速。實際應用中，為保證炸藥穩(wěn)定爆轟，裝藥直徑必須大于炸藥的臨界直徑。起爆藥的臨界直徑最小，一般為10-2㎜量級；其次為高猛單質(zhì)炸藥，一般為幾個毫米；硝酸銨和硝銨類混合炸藥的臨界直徑較大，硝酸銨可達100㎜，而銨梯炸藥一般為10～15㎜。對于同一種炸藥，密度不同時，臨界直徑也不同。對多數(shù)單質(zhì)炸藥，密度越大，臨界直徑越??；但對混合炸藥，尤其是硝銨類炸藥，密度超過一定限度后，臨界直徑隨密度增大而明顯增加。2、裝藥密度的影響增大裝藥密度，可使炸藥的爆轟壓力增大，化學反應速度加快，爆熱增大，爆速提高，且反應區(qū)相對變窄，炸藥的臨界直徑和極限直徑都相應減小，理想爆速也相對提高。但其影響規(guī)律隨炸藥類型不同而變化。對單質(zhì)炸藥，因增大密度既提高了理想爆速，又減小了臨界直徑，在達到結(jié)晶密度之前，爆速隨密度增大而增大。對混合炸藥，密度與爆速的關(guān)系比較復雜。增大密度雖然能提高理想爆速，但相應地也增大了臨界直徑。當藥柱直徑一定時，存在使炸藥爆速達最大的密度值，這個密度稱為最佳密度。超過最佳密度后，再繼續(xù)增大裝藥密度，就會導致爆速下降。當爆速下降到臨界爆速，或臨界直徑增大到藥柱直徑時，爆轟波將不能穩(wěn)定傳播，最終導致熄爆。對混合炸藥，還可以看到：增大藥柱直徑時，其最佳密度和最大爆速都增大。3、炸藥粒度的影響對于同一種炸藥，粒度不同，化學反應的速度不同，其臨界直徑、極限直徑和爆速也不同，但粒度的變化并不影響炸藥的極限爆速。一般情況下，減小炸藥粒度能夠提高化學反應速度，減小反應時間和反應區(qū)厚度，從而減小臨界直徑和極限直徑，爆速增高。但混合炸藥中不同成分的粒度對臨界直徑的影響不完全一樣。其敏感成分的粒度越細，臨界直徑越小，爆速越高；而相對鈍感成分的粒度越細，臨界直徑增大，爆速也相應減?。坏６燃毜揭欢ǔ潭群?，臨界直徑又隨粒度減小而減小，爆速也相應增大。4、裝藥外殼的影響裝藥外殼可以限制炸藥爆轟時反應區(qū)爆轟產(chǎn)物的側(cè)向飛散，從而減小炸藥的臨界直徑。當裝藥直徑較小，爆速遠小于理想爆速時，增加外殼可以提高爆速，其效果與加大裝藥直徑相同。例如，硝酸銨的臨界直徑在玻璃外殼時為100㎜，而采用7㎜厚的鋼管時僅為20㎜。裝藥外殼不會影響炸藥的理想爆速，所以當裝藥直徑較大、爆速已接近理想爆速時，外殼作用不大。利用炮孔內(nèi)耦合裝藥爆破巖石，炮孔圍巖起到外殼的作用，在炮孔直徑較小的情況下，能夠提高爆速。5、起爆沖能的影響起爆沖能不會影響炸藥的理想爆速，但要使炸藥達到穩(wěn)定爆轟，必須供給炸藥足夠