第四章 爆破材料與爆破原理

第四章

爆破材料與爆破原理

主要內(nèi)容§4.1爆炸和炸藥的一般特性§4.2炸藥的爆炸性及其測定§4.3礦用炸藥§4.4起爆器材§4.5起爆方法§4.6炸藥在巖石中的爆破作用機(jī)理§4.7爆破方法2/1/20232§4.1

爆炸和炸藥的一般特性概述工程爆破在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中有著廣泛的用途，近年來我國已進(jìn)行過裝藥量在千噸和萬噸以上的土石方爆破多次，解決了許多工程建設(shè)中的難題。工程爆破已從露天爆破、地下工程爆破，發(fā)展到拆除爆破和特種爆破技術(shù)?？梢哉J(rèn)為，現(xiàn)代爆破技術(shù)已深入應(yīng)用到我國國民

經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門，并取得了可喜的成就。2/1/20233§4.1

爆炸和炸藥的一般特性爆炸現(xiàn)象及其分類

(1)爆炸現(xiàn)象。物質(zhì)發(fā)生急劇變化，瞬間放出大量能量，對(duì)周圍介質(zhì)做功，使之發(fā)生破

壞，同時(shí)可能伴隨聲光、熱效應(yīng)的現(xiàn)象，稱為爆炸。

(2)爆炸的分類。根據(jù)爆炸產(chǎn)生的原出和特點(diǎn)，爆炸現(xiàn)象可分為三類：爆炸時(shí)僅發(fā)生物

態(tài)的急劇變化，物質(zhì)的化學(xué)成分不改變，稱為物理爆炸，如蒸汽鍋爐爆炸或汽車輪胎爆炸等；

由某些物質(zhì)的原子核發(fā)生裂變或聚變引起的爆炸，稱為核爆炸，如原子彈、氫彈爆炸；爆炸時(shí)不僅發(fā)生物態(tài)變化，而且物質(zhì)的化學(xué)成分也發(fā)生變化的稱為化學(xué)爆炸，如炸藥爆炸。2/1/20234§4.1

爆炸和炸藥的一般特性炸藥的主要特性及炸藥爆炸的三要素

(一)炸藥的主要特性在外界能量作用下，自身進(jìn)行高速的化學(xué)反應(yīng)，同時(shí)產(chǎn)生大量的高溫高壓氣體和熱量，這種物質(zhì)稱為炸藥。其主要特性如下：

(1)具有相對(duì)穩(wěn)定性和化學(xué)爆炸性。當(dāng)炸藥未受外界能量作用時(shí)，常溫下處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)，保證其加工、運(yùn)輸及儲(chǔ)存使用的安全。但炸藥的物質(zhì)結(jié)構(gòu)屬化學(xué)不穩(wěn)定體系，一旦受到外界能量作用，就打破了原來的平衡結(jié)構(gòu)，經(jīng)化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為爆炸。

(2)在微小的體積中蘊(yùn)藏有巨大的能量。單位質(zhì)量的炸藥爆炸時(shí)放出的熱量要比單位質(zhì)量的煤燃燒時(shí)放出的熱量要小，但在極短的時(shí)間(0.1~1ms)內(nèi)單位容積的炸藥爆炸比單位容積的煤慢慢燃燒放出的熱量大數(shù)百萬倍，即炸藥具有很高的能量密度。

(3)能夠依靠自身的氧實(shí)現(xiàn)爆炸反應(yīng)。炸藥主要由碳、氫、氧、氮四種元素組成，它爆炸時(shí)不需要外界供氧，只靠自身的氧就可以進(jìn)行爆炸反應(yīng)。2/1/20235§4.1

爆炸和炸藥的一般特性(二)炸藥爆炸的三要素炸藥的爆炸實(shí)質(zhì)是其發(fā)生急劇化學(xué)反應(yīng)的過程及結(jié)果。其反應(yīng)的放熱性、生成氣體產(chǎn)物、化學(xué)反應(yīng)和傳播的高速性是炸藥爆炸的三要素，也是構(gòu)成爆炸的必要條件。

(1)反應(yīng)的放熱性。炸藥爆炸過程放出大量熱量是對(duì)周圍介質(zhì)做功的能源，放熱不足或吸熱反應(yīng)都不能維持反應(yīng)自動(dòng)傳播，也不能形成爆炸。(2)化學(xué)反應(yīng)速度快。炸藥爆炸反應(yīng)是由沖擊波激起的，其爆炸速度可達(dá)每秒數(shù)千米，在反應(yīng)區(qū)內(nèi)炸藥變成爆炸氣體的時(shí)間只需幾微秒。爆炸過程的高速性決定了炸藥能在極短時(shí)間內(nèi)釋放出大量能量，單位體積內(nèi)的熱量很高，從而具有很大的威力。這是爆炸反應(yīng)區(qū)別于其他化學(xué)反應(yīng)的一個(gè)顯著特點(diǎn)。

(3)生成氣體產(chǎn)物。爆生氣體是做功的介質(zhì)，反應(yīng)生成大量的氣體，而且氣體在高溫高

壓狀態(tài)下迅速膨脹對(duì)外做功，這是炸藥能量轉(zhuǎn)化的過程。炸藥爆炸的三要素是相互聯(lián)系的，放出的熱使溫度上升，促使反應(yīng)加快；反過來，高速反應(yīng)又促使產(chǎn)生大量的氣體和放出熱量，氣體的壓力和溫度急劇上升。所以高溫、高壓、高速是炸藥爆炸的重要特點(diǎn)。2/1/20236§4.1

爆炸和炸藥的一般特性四、炸藥化學(xué)變化的形式爆炸并非炸藥惟一的化學(xué)變化形式。由于環(huán)境和引起化學(xué)變化的條件不同，一種炸藥

可能具有三種不同形式的化學(xué)變化，即緩慢分解、燃燒和爆炸。

(1)緩慢分解。炸藥在常溫條件下，若不受其他外界能量作用，常以緩速進(jìn)行分解反

應(yīng)，環(huán)境溫度越高，分解越顯著。其特點(diǎn)是：炸藥內(nèi)各點(diǎn)溫度相同；在全部炸藥內(nèi)反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行，沒有集中的反應(yīng)區(qū)；分解時(shí)可以吸熱，也可以放熱，決定于炸藥的類型和環(huán)境溫度。(2)爆燃。炸藥的快速燃燒稱為爆燃，燃速一般為每秒幾米，最高只能達(dá)每秒數(shù)百米。爆燃屬熱傳導(dǎo)過程。

(3)爆轟。爆轟波(炸藥內(nèi)部傳播的沖擊波)以恒定速度傳播的爆炸稱為爆轟，它是爆炸的一種特殊形式。爆速可達(dá)2000~9000m／s。因?yàn)楸ㄊ强繘_擊波的作用來傳遞能量和激起化學(xué)反應(yīng)的，爆炸產(chǎn)物的運(yùn)動(dòng)方向則與反應(yīng)區(qū)運(yùn)動(dòng)方向相同，產(chǎn)生數(shù)千至數(shù)萬兆帕的壓力。炸藥的上述三種化學(xué)變化形式，在一定條件下，都是能夠相互轉(zhuǎn)化的，緩慢分解可發(fā)展為燃燒、爆炸；反之，爆炸也可轉(zhuǎn)化為燃燒。2/1/20237§4.2

炸藥的爆炸性及其測定一、炸藥的起爆與傳爆激發(fā)炸藥爆炸的過程稱為起爆，使炸藥活化發(fā)生爆炸反應(yīng)所需的活化能稱為起爆能或初始沖能。在地下工程爆破中利用雷管的爆炸沖能，首先在炸藥某些局部造成熱點(diǎn)，在熱點(diǎn)處的炸藥首先發(fā)生熱分解，同時(shí)放出熱量，放出的熱量又促使炸藥的分解速度迅速增加。如果炸藥中形成熱點(diǎn)數(shù)目足夠多，且尺寸又足夠大，熱點(diǎn)的溫度升高到爆發(fā)點(diǎn)后，炸藥便在這些點(diǎn)被激發(fā)并發(fā)生爆炸，同時(shí)進(jìn)一步擴(kuò)展。2/1/20238§4.2

炸藥的爆炸性及其測定（一）殉爆在某處炸藥爆炸時(shí)，通過在某種惰性介質(zhì)(如空氣)中產(chǎn)生的沖擊波，引起另一處炸藥爆炸的現(xiàn)象稱為殉爆。在炸藥生產(chǎn)、儲(chǔ)存和運(yùn)輸過程中，必須防止炸藥發(fā)生殉爆，以確保安全。但在工程爆破中，則必須保證炮眼內(nèi)相鄰藥卷完全殉爆，以防止產(chǎn)生半爆不爆，降低爆破效果。炸藥殉爆的難易程度決定于炸藥對(duì)沖擊波作用的感度，通常用殉爆距離表示。其定義是在裝有雷管的主炸藥包爆炸時(shí)，能使相隔一定距離的另一向種藥包百分之百也爆炸的最大距離稱殉爆距離，百分之百不爆炸的最小距離稱殉爆安全距離。2/1/20239§4.2

炸藥的爆炸性及其測定殉爆距離一般可通過實(shí)驗(yàn)來確定(圖4—1)。試驗(yàn)時(shí)，將同一種炸藥的兩個(gè)藥卷沿軸線隔一定距離平放在堅(jiān)實(shí)的沙土上，其中一個(gè)藥卷裝有雷管作為主動(dòng)藥卷，另一個(gè)藥卷作被動(dòng)藥卷，然后引爆。根據(jù)形成的炸坑以及有無殘留的炸藥和藥卷來判斷殉爆情況。通過一系列實(shí)驗(yàn)，找出相鄰藥卷能殉爆的最大距離。2/1/202310§4.2

炸藥的爆炸性及其測定(二)傳爆地下工程爆破都用雷管的起爆能來起爆炸藥，雷管的作用僅在于使它臨近的局部炸藥分子爆炸。至于整個(gè)藥包能否完全爆炸，則取決于炸藥爆炸的穩(wěn)定傳播。也就是說，炸藥的爆轟是沖擊波在炸藥中傳播而引起的，而在沖擊波作用下快速化學(xué)反應(yīng)所釋放出的能量又支持了沖擊波的傳播，使其波速保持恒定而不衰減。這種伴隨有化學(xué)反應(yīng)的沖擊波，稱為爆轟波，其波速稱為爆速。爆速是衡量炸藥質(zhì)量的重要指標(biāo)，它反映了炸藥爆轟的性能。2/1/202311§4.2

炸藥的爆炸性及其測定1．影響穩(wěn)定爆轟的主要因素

(1)藥卷直徑。炸藥爆轟所產(chǎn)生的能量并未全部用于傳爆，有一部分徑向逸散到藥卷周圍產(chǎn)生空氣沖擊波或應(yīng)力波。藥卷直徑越小，逸散出去的這部分能量所占的比例越大。因此，當(dāng)藥卷直徑小到一定程度時(shí)，就完全不能傳爆，這時(shí)的直徑稱為臨界直徑。將藥卷直徑自臨界直徑逐漸增大，爆速也逐漸提高，最后達(dá)到了穩(wěn)定值。此后，藥卷直徑再增大，爆速也不會(huì)提高，這時(shí)的直徑稱為極限直徑。一些猛炸藥的臨界直徑僅為幾毫米，而銨梯炸藥隨其成分不同臨界直徑差別很大，一般認(rèn)為藥卷直徑小于25mm，爆速就急劇降低，傳爆不良，2號(hào)巖石銨梯炸藥臨界直徑小于15mm就產(chǎn)生熄爆。但現(xiàn)用32mm或35mm藥卷，還遠(yuǎn)未達(dá)到它的極限直徑，所以增大藥卷直徑能使爆速提高，爆炸性能更良好。2/1/202312§4.2

炸藥的爆炸性及其測定1．影響穩(wěn)定爆轟的主要因素

(2)炸藥密度。密度增加，則爆轟壓力也增高，爆轟也更加穩(wěn)定。對(duì)單質(zhì)炸藥而言確實(shí)如此，但混合炸藥常有一個(gè)最佳密度，超過之后爆速則要降低，最終發(fā)生“壓死”的熄爆現(xiàn)象，與其相對(duì)應(yīng)的密度稱為臨界密度。與最大爆速相對(duì)應(yīng)的裝藥密度稱為最佳密度(極限密度)。同一種炸藥的最佳密度是一個(gè)定值，它隨炸藥顆粒大小與級(jí)配、混合均勻程度、含水率大小、藥卷直徑及外殼約束條件等因素的變化而變化。2/1/202313§4.2

炸藥的爆炸性及其測定1．影響穩(wěn)定爆轟的主要因素

(3)起爆沖能。炸藥起爆后，并不是一開始就達(dá)到了穩(wěn)定傳播狀態(tài)，通常都要有一段加速過程。起爆能越小，炸藥的敏感度越低，這段過程就越長。如果再有其他不利因素影響，就可能造成低速爆炸或終止傳爆。實(shí)驗(yàn)表明，起爆能的強(qiáng)弱，能使炸藥形成差別很大的高爆速或低爆速穩(wěn)定傳播，其中高爆速即是炸藥的正常爆轟速度。例如，當(dāng)硝化甘油的裝藥直徑為25.4mm時(shí)，用6號(hào)雷管起爆，其爆速為2000m/s；而用8號(hào)雷管起爆，其爆速為8000m/s。低爆速形成的原因是出于炸藥在起爆能較低時(shí)，不能產(chǎn)生爆轟反應(yīng)，而其中的空氣間隙和氣泡受到絕熱壓縮形成熱點(diǎn)，使部分炸藥進(jìn)行反應(yīng)并支持沖擊波的傳播，從而造成沖擊波在藥卷中的低速傳爆。2/1/202314§4.2

炸藥的爆炸性及其測定1．影響穩(wěn)定爆轟的主要因素

(4)其他因素。其他堵如藥包外殼的強(qiáng)度、炸藥的粒度、變質(zhì)程度以及填塞質(zhì)量等，都

對(duì)炸藥能否爆轟有明顯的影響。2/1/202315§4.2

炸藥的爆炸性及其測定2．間隙效應(yīng)深孔爆破，在炮眼內(nèi)連續(xù)多個(gè)裝入銨梯炸藥卷，時(shí)常不能全部傳爆，總要留下一些殘藥。

實(shí)驗(yàn)表明，在空氣中都能正常傳爆，但在43mm直徑的炮眼內(nèi)裝入35mm的2號(hào)巖石銨梯

炸藥，不管放入多少卷，從一端起爆總是只能爆炸5~6卷，最多爆7卷，這種現(xiàn)象稱為間隙效應(yīng)。一般認(rèn)為產(chǎn)生間隙效應(yīng)的原因是：爆轟波在傳播過程中，其高溫高壓爆生氣體使其前

端間隙中的空氣受到強(qiáng)烈壓縮，從而在炮眼間隙內(nèi)產(chǎn)生了超前于爆轟波傳播的空氣沖擊波，

藥卷在爆轟波達(dá)到之前已受到?jīng)_擊波的強(qiáng)烈壓縮，藥卷直徑縮小而密度增大，導(dǎo)致爆速下

降，甚至造成爆轟中斷。解決辦法有減小炮眼直徑；或在藥卷上隔一定距離套上硬紙板做成的隔環(huán)；或在藥卷

中心扎一軸向孔；或隔一定距離；或隔一定距離用炮泥或黃油糊上加粗藥卷直徑；或采用水膠及乳化炸藥等。2/1/202316§4.2

炸藥的爆炸性及其測定二、炸藥的爆炸作用炸藥爆炸將對(duì)周圍介質(zhì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊和壓縮作用，使其發(fā)生變形、破壞和拋擲，這種

作用可分為動(dòng)、靜作用兩部分。利用炸藥爆炸產(chǎn)生的沖擊波和應(yīng)力波造成的破壞作用稱動(dòng)作用；利用爆生氣體的膨脹做功造成的破壞或拋擲作用稱為靜作用。動(dòng)作用以猛度表示靜作用以爆力表示，二者的共同作用表示炸藥的威力。2/1/202317§4.2

炸藥的爆炸性及其測定

(一)猛度與測定炸藥的猛度是指炸藥爆炸對(duì)周圍介質(zhì)的沖擊粉碎能力，也就是沖擊波的作用強(qiáng)度。一

般來說，炸藥的密度和爆速越高，猛度也越高，沖擊粉碎能力越強(qiáng)。爆破不同性質(zhì)的巖石，應(yīng)選用不同猛度的炸藥，避免崩下巖塊過大，不利于裝運(yùn)。對(duì)于中硬巖或軟巖選用低猛度炸藥，以免對(duì)巷道周邊圍巖破壞嚴(yán)重，不利于光面爆破。測定炸藥猛度的方法為鉛柱壓縮法，其實(shí)驗(yàn)設(shè)備及裝置如圖4-2所示。起爆后測量鉛柱壓縮尺寸作為猛度的數(shù)據(jù)，單位為毫米。2/1/202318§4.2

炸藥的爆炸性及其測定2/1/202319§4.2

炸藥的爆炸性及其測定

(二)爆力與測定炸藥爆炸時(shí)對(duì)周圍介質(zhì)做功的能力稱為爆力，它是由炸藥能量轉(zhuǎn)化而來的。測定炸藥爆力的方法常用鉛柱擴(kuò)孔法，試驗(yàn)裝置如圖4—3所示，起爆后可用量筒向孔內(nèi)注水測得形容積，從中減去原孔眼體積和雷管擴(kuò)孔體積，即得炸藥的爆力數(shù)據(jù)，其單位為毫升。2/1/202320§4.2

炸藥的爆炸性及其測定

(三)爆速與測定如圖4-4所示，在藥卷上A、B兩點(diǎn)并精確量出距離，用直徑0.1~0.3mm的漆包線雙股權(quán)成兩根探針(下端剪開不通電)，分別插入A、B處，并連接在爆速儀的導(dǎo)線上。藥卷起爆后，探針的漆包線被爆轟波高溫?zé)龎?，先后向儀器輸入記時(shí)開始和終止信號(hào)，這段時(shí)間由數(shù)碼管顯示出來。將距離除以爆轟波通過它需要的時(shí)間，即得爆速值。我國把爆速小于3000m/s，猛度小于10mm的炸藥列為低威力炸藥；爆速大于4000m/s，猛度大于16mm的炸藥列為高威力炸藥；界于二者之間的列為中威力炸藥。2/1/202321§4.2

炸藥的爆炸性及其測定三、炸藥的敏感度炸藥起爆的敏感度叫做起爆感度，稱為感度。各種炸藥的感度相差非常大，如半凍結(jié)的硝化甘油膠質(zhì)炸藥只要輕輕彎折一下就會(huì)爆炸；而對(duì)硝酸銨炸藥施加沖擊、摩擦、點(diǎn)火則幾乎不能使它發(fā)生爆炸。炸藥感度高低是以激起炸藥爆炸反應(yīng)所需起爆能的多少來衡量的。感度過高，就會(huì)給生產(chǎn)、儲(chǔ)運(yùn)和使用過程中造成危險(xiǎn)。而使用時(shí)，如果炸藥感度過低，則會(huì)給爆炸造成困難。不同種類的炸藥對(duì)不同形式起爆能的感度差異很大，如梯恩梯炸藥對(duì)起爆能的感度較低，但對(duì)電火花的感度則較高。為正確利用炸藥的感度特性，將炸藥感度區(qū)分為：熱感度、機(jī)械感度、沖擊感度、起爆沖能感度和靜電火花感度。2/1/202322§4.2

炸藥的爆炸性及其測定

(一)熱感度熱感度是炸藥在熱能作用下發(fā)生爆炸、燃燒或分解的難易程度。熱感度通常分為熱安定和火焰感度。1．熱安定熱安定是炸藥在均勻加熱條件下發(fā)生爆炸、燃燒和分解的難易程度。熱安定通常用炸藥的爆發(fā)點(diǎn)表示。

(1)熱安定度的檢測是將炸藥試樣在75℃條件下加熱48h，稱其失重的百分?jǐn)?shù)，并與質(zhì)量可靠的炸藥失重百分?jǐn)?shù)作對(duì)比。

(2)爆發(fā)點(diǎn)的檢測是將炸藥(0.05g)試樣裝入銅管內(nèi)，迅速插入65℃的伍德合金液中，如果在5min內(nèi)不爆炸，則需將溫度加熱5℃再試；若不到5min就爆炸，則需將溫度再降低5℃；如此反復(fù)實(shí)驗(yàn)，直到求出被試炸藥的爆發(fā)點(diǎn)。表4-1列出了一些炸藥的爆發(fā)點(diǎn)。2/1/202323§4.2

炸藥的爆炸性及其測定2．火焰感度火焰感度是炸藥在明火作用下發(fā)生爆炸的難易程度。火焰感度的檢測是將0.05g炸藥試樣用導(dǎo)火索點(diǎn)燃，記錄能起爆時(shí)導(dǎo)火索末端部距試樣的距離，若實(shí)驗(yàn)6次100％全爆的最大距離叫上限距離，若6次100％全不爆的距離叫下限距離，它表示炸藥的安全性。（二）機(jī)械感度機(jī)械感度是炸藥對(duì)沖擊、摩擦、擠壓等機(jī)械作用的敏感度。1．沖擊感度沖擊感度常以落錘儀測定，即以10kg落錘自250nun高度自由下落，沖擊0.05g炸藥試樣，重復(fù)25次，用25次實(shí)驗(yàn)中炸藥試樣發(fā)生爆炸的百分率表示被試炸藥的沖擊感度。沖擊感度很高的起爆藥，即用弧形落錘儀檢測。一些炸藥的沖擊感度見表4—2。2/1/202324§4.2

炸藥的爆炸性及其測定2．摩擦感度摩擦感度常利用擺式摩擦儀來測定，即以1500g擺重錘，擺角90°，摩擦0.02g炸藥試樣，平行試驗(yàn)25次，觀察炸藥爆炸的百分率。一些炸藥的摩擦感度見表4—3。2/1/202325§4.2

炸藥的爆炸性及其測定(三)起爆沖能感度起爆沖能感度又稱為爆轟感度或起爆感度。指炸藥對(duì)爆轟沖擊波(即激發(fā)沖擊波)的敏感程度。地下工程爆破所采用的炸藥必須能由8號(hào)雷管直接引爆，其爆轟感度常用殉爆距離來表示。例如，硝酸銨非常鈍感，對(duì)較小的沖擊功毫無反應(yīng)，加熱只會(huì)平靜燃燒，用雷管也不能直接起爆，只有硝酸銨與可燃物或敏化劑混合，才能把它當(dāng)炸藥看待。2/1/202326§4.2

炸藥的爆炸性及其測定(四)靜電感度靜電感度指炸藥對(duì)靜電的敏感程度。炸藥屬于絕緣物質(zhì)，所以在相互摩擦?xí)r會(huì)發(fā)生電子轉(zhuǎn)移，使失去電子的物質(zhì)帶正電，獲電子物質(zhì)帶負(fù)電，若在生產(chǎn)或壓氣裝藥時(shí)，不采取安全措施，會(huì)產(chǎn)生很高電壓(35kV)的靜電，當(dāng)聚集到足夠大時(shí)，就會(huì)放電產(chǎn)生電火花，形成高溫高壓的離子流，造成引燃或引爆炸藥事故。2/1/202327§4.2

炸藥的爆炸性及其測定四、爆轟產(chǎn)物與有毒氣體爆轟產(chǎn)物指爆炸瞬間生成的產(chǎn)物，主要有H2O、CO2、CO、氮氧化物等氣體，若炸藥內(nèi)含有硫磺、金屬粉(鋁、鎂)或氯時(shí)，產(chǎn)物中還會(huì)有硫化氫、氯化氫或金屬氯化物等。

(一)炸藥的氧平衡炸藥主要由C、H、O、N四種元素組成。爆炸時(shí)絕大部分是氧化反應(yīng)，而且所需的氧來自炸藥本身，這就發(fā)生了一個(gè)炸藥中所含氧量夠不夠?qū)⑻荚睾蜌湓赝耆趸膯栴}。所謂完全氧化是按發(fā)熱量最大的理想條件來考慮的，如果碳被氧化成二氧化碳，氫被氧化生成水，氮盡量不被氧化，也就不生成有毒有害氣體。2/1/202328§4.2

炸藥的爆炸性及其測定1．零氧平衡炸藥爆炸后C、H、O、N四種元素重新組合，生成H2O、CO2、N2，沒有多余的氧元素將氮氧化，也不會(huì)因?yàn)檠踉夭粔蚨蒀O，從理論上講這種炸藥放熱量最大，稱為零氧平衡。2．正氧平衡炸藥爆炸時(shí)，炸藥中含氧量將碳和氫完全氧化后還有剩余，將繼續(xù)使氮氧化生成NO或NO2，稱為正氧平衡。3．負(fù)氧平衡炸藥中含氧量不足以把氫和碳完全氧化，爆生氣體中出現(xiàn)CO，稱為負(fù)氧平衡。2/1/202329§4.2

炸藥的爆炸性及其測定(二)有毒有害氣體眾所周知，CO和氮氧化物均屬有毒氣體，被人呼吸后引起中毒，為保護(hù)工人健康、維護(hù)井下作業(yè)環(huán)境，應(yīng)盡量避免正氧平衡和負(fù)氧平衡的發(fā)生。即使零氧平衡的炸藥，如果反應(yīng)不完全，也會(huì)增大有毒氣體含量。如果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，將生成較多的CO。2/1/202330§4.3

礦用炸藥礦用炸藥分為三大類，第一類為煤礦許用炸藥；第二類為巖石炸藥；第三類為露天爆破工程中使用的炸藥。一、煤礦許用炸藥此類炸藥準(zhǔn)許在一切地下工程爆破中使用，包括有煤塵與瓦斯爆炸危險(xiǎn)的工作面。共分五級(jí)多個(gè)型號(hào)，適用于不同的工程條件，其中1、2級(jí)適用于低瓦斯礦井，3級(jí)適用于高瓦斯礦井，4級(jí)適用于煤與瓦斯突出礦井，5級(jí)用于溜煤眼爆破或石門揭煤層爆破。2/1/202331§4.3

礦用炸藥(一)煤礦銨梯炸藥此種炸藥分1、2、3號(hào)，號(hào)越小威力越大，號(hào)越大安全性越好。目前在施工中普遍使用的是2號(hào)和3號(hào)，其中2號(hào)用于低瓦斯礦，3號(hào)用于高瓦斯礦，煤與瓦斯突出礦井或工作面應(yīng)使用被筒炸藥或離子交換炸藥。銨梯炸藥均為粉狀，用涂蠟紙包裹為150g重量的圓柱形藥卷，規(guī)格有φ32mm×190mm和φ35mm×170mm兩種。藥卷一端為平頂，另一端為聚能穴，利于傳爆。裝藥時(shí)應(yīng)使聚能穴對(duì)準(zhǔn)傳爆方向。煤礦許用銨梯炸藥成分由硝酸銨(AN)氧化劑、梯恩梯(TNT)還原劑(又稱敏化劑)、木粉可燃劑(又稱疏松劑)、食鹽消焰劑、石蠟或?yàn)r青抗水劑等組成。由于炸藥的爆炸能量和沖擊波強(qiáng)度受到一定限制，又接近零氧平衡，再加上消焰劑降低爆熱、爆溫和抑制火焰的作用，炸藥中不許加入易燃燒的鋁、鎂等金屬粉，其安全性符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。煤礦銨梯炸藥的組成、性能與爆炸參數(shù)見表4—4。2/1/202332§4.3

礦用炸藥2/1/202333§4.3

礦用炸藥(二)煤礦水膠炸藥水膠炸藥是含水炸藥，它是由氧化劑水溶液、水溶性的敏化劑和懸浮在溶液中的其他固體成分顆粒所組成的爆炸物。其中水溶液為連續(xù)相，懸浮的固體顆粒為分散相。水膠炸藥使用硝酸甲銨和硝化乙二胺這種水溶性的敏化劑猛炸藥，因而使爆轟感度大為增加，并且有威力高、安全性好、抗水性強(qiáng)、管道效應(yīng)不明顯、適應(yīng)堅(jiān)硬巖石深孔爆破的特點(diǎn)，深受現(xiàn)場歡迎。煤礦許用水膠炸藥分SM—I、SM—Ⅱ、SM—Ⅲ三種，號(hào)數(shù)越小威力越大，號(hào)數(shù)越大安全性越好。其中SM—I型適用于低瓦斯礦井，SM—Ⅱ型適用于高瓦斯礦井，SM—Ⅲ適用于煤與瓦斯突出礦井。水膠炸藥由氧化劑硝酸銨、水溶液H2O，采用化學(xué)交聯(lián)技術(shù)使其呈凝膠狀態(tài)組成的飽和水溶液，敏化劑硝酸甲銨，表面活性劑十二烷基磺酸鈉，穩(wěn)定劑尿素等組成。水膠炸藥在20℃水中浸泡4h仍能用雷管起爆，密度為1.2~1.25g/m3，威力大，爆速為2500~4000m/s，猛度為15~20mm，爆力為360mL以上，并且安全性好，對(duì)機(jī)械作用、火花均不敏感，其安全性均高于3號(hào)煤礦銨梯炸藥。煤礦水膠炸藥特性見表4—5。2/1/202334§4.3

礦用炸藥2/1/202335§4.3

礦用炸藥(三)煤礦乳化炸藥根據(jù)瓦斯礦井生產(chǎn)的安全性，煤礦乳化炸藥分為5級(jí)，目前生產(chǎn)的主要有2、3、4級(jí)三種。2級(jí)適用于高瓦斯礦井，3級(jí)適用于煤與瓦斯突出礦井，4級(jí)適用于煤與瓦斯突出最危險(xiǎn)的礦井。在使用時(shí)應(yīng)嚴(yán)格根據(jù)礦井瓦斯等級(jí)選用，不得相互混用。乳化炸藥的氧化劑為硝酸銨和硝酸鈉飽和水溶液被乳化成微細(xì)液滴分散在連續(xù)的油相中，構(gòu)成油包水型乳膠體。敏化劑采用猛炸藥，發(fā)泡劑或空心微球，用于提高含水炸藥的敏感度?？扇紕┲饕遣裼突蚴?。乳化劑常用司班-80，能在氧化劑水溶液中形成油包水型乳狀體系，還有少量添加劑，是乳化促進(jìn)劑、晶形改性劑和穩(wěn)定劑之類的物質(zhì)。乳化炸藥的猛度、爆速和感度均較高，可以用一只8號(hào)雷管起爆，密度在較寬范圍內(nèi)(1.05~1.30g/cm3)可調(diào)，且具有良好的抗水性，加工使用安全，可在現(xiàn)場直接混制，實(shí)現(xiàn)裝藥機(jī)械化。但它的缺點(diǎn)是爆力低，只能用于軟巖和煤層爆破工作。一些乳化炸藥的組成及性能見表4—6。2/1/202336§4.3

礦用炸藥2/1/202337§4.3

礦用炸藥(四)離子交換炸藥離子交換炸藥是我國現(xiàn)有煤礦安全炸藥中安全度最高的品種，它具有一種“選擇爆轟”的獨(dú)特性質(zhì)，在不同的爆破條件下，它會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)消焰劑的有效數(shù)量和作用。例如，在炮孔內(nèi)爆炸強(qiáng)烈，交換鹽的反應(yīng)更強(qiáng)，生成的氯化鈉更多，其消焰降溫的作用更強(qiáng)；反之，爆炸能量自動(dòng)降低，減少爆熱與爆溫，避免引爆瓦斯。因?yàn)橄跛徕c和氯化銨的混合物在通常情況下，交換鹽比較安定，不發(fā)生化學(xué)變化，但在爆炸的高溫高壓條件下，交換鹽就會(huì)發(fā)生反應(yīng)，進(jìn)行離子交換，生成氯化鈉和硝酸銨。氯化鈉彌散在爆炸點(diǎn)周圍，起消焰作用，有效地降低爆溫和抑制引燃瓦斯，與此同時(shí)生成的硝酸鈉作為氧化劑加入爆炸反應(yīng)。一些離子交換炸藥的組成及性能見表4-7。2/1/202338§4.3

礦用炸藥(五)被筒炸藥用煤礦銨梯炸藥做藥芯，其外再包裹一層用消焰劑做成的“安全被筒”，這樣的復(fù)合炸藥，就是通常所說的被筒炸藥。當(dāng)被筒炸藥的藥芯爆炸時(shí)，被筒內(nèi)包裹的食鹽被爆碎，并在高溫下形成一層食鹽薄霧，籠罩著爆炸點(diǎn)，更好地發(fā)揮消焰作用。這種被筒的消焰劑含量可高達(dá)5％，其威力不減。2/1/202339§4.3

礦用炸藥二、巖石炸藥巖石炸藥適用于無瓦斯和煤塵爆炸危險(xiǎn)的井巷掘進(jìn)，它比煤礦許用炸藥威力高，適用于硬巖或中硬巖爆破，堅(jiān)硬巖爆破應(yīng)選用高威力炸藥或水膠炸藥。

(一)巖石銨梯炸藥這種炸藥屬于中威力炸藥，目前我國生產(chǎn)的品種為1號(hào)、2號(hào)和抗水2號(hào)、抗水3號(hào)及抗水4號(hào)等類型。其中以2號(hào)和抗水2號(hào)應(yīng)用最為普遍，抗水4號(hào)是新研制的品種，威力最大，適用于爆破硬巖。l號(hào)、2號(hào)巖石銨梯炸藥適用于爆破中硬巖，3號(hào)適用于軟巖，抗水型適用于涌水或淋水工作面，但還應(yīng)采取套加防水套措施。巖石銨梯炸藥由硝酸銨、梯恩梯和木粉三種成分組成，根據(jù)梯恩梯含量不同制成以上4種型號(hào)。巖石銨梯炸藥保質(zhì)期為6個(gè)月。巖石銨梯炸藥的組成與性能見表4—8。2/1/202340§4.3

礦用炸藥2/1/202341§4.3

礦用炸藥(二)巖石水膠炸藥巖石水膠炸藥分高威力1號(hào)、2號(hào)、中威力3號(hào)和鋁100型四種。其組成與性能見表4-9。2/1/202342§4.4

起爆器材在實(shí)際工作中，需要借助于起爆器材，并按一定起爆過程引爆炸藥，完成爆破工程，并要求做到安全爆破。起爆器材有雷管、導(dǎo)爆索和導(dǎo)爆管等。一、電雷管

(一)瞬發(fā)電雷管電雷管按用途可分為煤礦非許用電雷管和煤礦許用電雷管兩類。煤礦非許用電雷管有

普通瞬發(fā)電雷管、秒延期電雷管和毫秒延期電雷管；煤礦許用電雷管有煤礦許用瞬發(fā)電雷管

和煤礦許用毫秒電雷管。2/1/202343§4.4

起爆器材(1)普通瞬發(fā)電雷管。普通瞬發(fā)電雷管的主要結(jié)構(gòu)有：管殼、加強(qiáng)帽、起爆藥、加強(qiáng)藥及電引火裝置。管殼用紙、銅、復(fù)銅軋制而成，紙殼管壁厚1mm，銅與復(fù)銅殼壁厚0.2mm，有一定強(qiáng)度，保護(hù)起爆藥不受潮，穩(wěn)定爆轟。常用的8號(hào)電雷管外徑7mm，長度45mm，一端為電引火裝置，另一端封閉壓成半球形聚能穴。加強(qiáng)帽用0.2mm厚的銅片沖制而成，其作用是配合管殼封閉管內(nèi)裝藥，減少起爆藥的

暴露面積，在雷管中形成一個(gè)密閉小室，提高起爆能力。中心傳火孔直徑應(yīng)大于2mm。起爆藥用熱感度很高的二硝基重氮酚(DDNP)，因?yàn)樗谋l(fā)點(diǎn)很低(165℃)，保證雷管爆炸的準(zhǔn)確性。為使雷管爆炸后有足夠的起爆能引爆炸藥，雷管中除裝有0.3g的起爆藥外，還裝有1g左右的加強(qiáng)藥，加強(qiáng)雷管的起爆能力。加強(qiáng)藥采用單質(zhì)猛炸藥黑索金(RDX)分二次裝填，頭遍藥壓裝摻石蠟的鈍化黑索金，一是便于封堵管底壓制聚能穴，二是降低機(jī)械感度；二遍藥是未經(jīng)鈍化處理的黑索金，其目的是提高感度。2/1/202344§4.4

起爆器材電引火裝置由腳線、塑料塞、橋絲和引火藥頭組成，我國早期均用引火藥頭式，硫磺封

口。近期多采用直插式無加強(qiáng)帽構(gòu)造，使橋絲直接插入松裝的起爆藥中，簡化構(gòu)造工序。但

直插式橋絲(鍵銅絲)易被DDNP腐蝕，目前，多用鎳鉻絲做橋絲。橋絲為一段直徑40~50mm的績銅絲或鎳鉻合金絲，垂直焊接在兩根腳線的末端。因?yàn)闃蚪z材料的電阻率很大(橋絲電阻：糠銅絲為1Ω，鎳鉻合金絲為3Ω左右)，起爆電流通過時(shí)就發(fā)生高熱而發(fā)火引爆雷管。腳線由兩根直徑為0.45~0.5mm的塑料絕緣銅線或鐵線組成，一般長度為2m，其電阻為每米0.5Ω左右，腳線電阻共2Ω。雷管全電阻為腳線電阻與橋絲電阻之和，鏮銅絲雷管為3Ω左右，鎳鉻絲雷管為5Ω左右。發(fā)火藥頭包圍在橋絲周圍，呈圓球狀，起爆時(shí)由橋絲灼熱點(diǎn)燃引火頭，再引爆雷管內(nèi)的起爆藥。引火藥頭由氯酸鉀、木炭、二銷基重氮酚、骨膠制成。普通瞬發(fā)電雷管構(gòu)成如圖4-5所示。普通瞬發(fā)電雷管只能用于無瓦斯工作面，主要用于炮采工作面，在小斷面煤巷或半煤巖巷掘進(jìn)工作面也可采用。隨光面爆破技術(shù)的發(fā)展和推廣，普通瞬發(fā)電雷管有被淘汰的趨勢。2/1/202345§4.4

起爆器材2/1/202346§4.4

起爆器材（2）煤礦瞬發(fā)電雷管。在有瓦斯及煤塵爆炸危險(xiǎn)的工作面，采用普通瞬發(fā)電雷管容易產(chǎn)生灼熱碎片或殘?jiān)咚?。所以不采用鐵殼或鋁殼雷管，并不使用聚乙烯塑料腳線，雷管底部不壓制聚能穴，避免聚能流，并在加強(qiáng)藥中加入1%~6%的氯酸鉀或碳酸鈉消焰劑，避免高溫火焰引爆瓦斯。煤礦瞬發(fā)電雷管的結(jié)構(gòu)(圖4—6)與普通瞬發(fā)電雷管相同，適用于各級(jí)瓦斯等級(jí)的礦井和起爆各種煤礦炸藥。2/1/202347§4.4

起爆器材(二)秒延期電雷管通入足夠的電流，各段雷管間隔數(shù)秒才爆炸的雷管，稱秒延期電雷管。秒延期電雷管的構(gòu)造及電發(fā)火裝置與瞬發(fā)電雷管基本相同，不同的是在引火頭和起爆藥之間增加了一段延期藥或緩燃劑。一般通過調(diào)整精制導(dǎo)火索的長度或調(diào)整其黑火藥成分配比，改變?nèi)紵俣榷_(dá)到不同延期秒量。為了及時(shí)排放導(dǎo)火索燃燒產(chǎn)生的氣體，在管殼上開有排氣孔，并用蠟紙密封。因?yàn)槊胙悠陔娎坠苊慷伍g隔時(shí)間在1s左右，共7段，不能在有煤塵與瓦斯爆炸危險(xiǎn)的工作面使用。秒延期電雷管的結(jié)構(gòu)如圖4-7所示。2/1/202348§4.4

起爆器材(三)毫秒電雷管通入足夠的電流，各段雷管間隔若干毫秒后起爆的雷管，稱為毫秒延期電雷管，簡稱毫秒電雷管。毫秒延期電雷管的構(gòu)造及電發(fā)火裝置與秒延期電雷管基本相同，只是由于延期藥不同而已。因毫秒延期時(shí)間短、精度高，不能用導(dǎo)火索，而是用氧化劑、可燃劑和緩燃劑混合物做延時(shí)藥，并通過調(diào)整配比達(dá)到以毫秒量級(jí)不同的時(shí)間間隔。按其用途可分為普通和煤礦兩種類型的毫秒延期電雷管。2/1/202349§4.4

起爆器材(1)普通毫秒延期電雷管。延期藥由氧化劑鉛丹Pb2O4、還原劑硅鐵FeSi按3：1的比例混合，加入0.5％~4％的緩燃劑硫化梯來調(diào)整燃速。為便于裝藥，常用酒精和骨膠做粘合劑造粒。普通毫秒電雷管的延期裝置是內(nèi)銅管，爆炸后會(huì)產(chǎn)生灼熱顆粒，故不能用于有煤塵與瓦斯爆炸危險(xiǎn)的工作面。內(nèi)銅管的作用是固定和保護(hù)延期藥，并作為容納延期藥燃燒時(shí)產(chǎn)生氣體的氣室，以保證延期藥在壓力不變的情況下穩(wěn)定燃燒。普通毫秒電雷管構(gòu)造如圖4-8所示。普通毫秒電雷管共分五個(gè)系列，其中第一、第二系列的前五段應(yīng)用普遍，總延期量不超過130ms。第三、第四系列間隔時(shí)間為100ms和300ms，屬分秒電雷管，適用于立井井筒的深孔爆破。第五系列是發(fā)展中的一種高精度短間隔的毫秒電雷管，前八段的總延期時(shí)間不超過130ms。普通毫秒電雷管延期時(shí)間見表4-10。2/1/202350§4.4

起爆器材2/1/202351§4.4

起爆器材(2)煤礦毫秒延期電雷管。煤礦毫秒延期電雷管的延期裝置為5芯鉛管體，呈5星排列。鉛管延期體內(nèi)裝入延期藥，構(gòu)成延期裝置(元件)，替代了內(nèi)銅管，雷管爆炸時(shí)不會(huì)噴出熾熱顆粒，避免引爆瓦斯。此種雷管有兩個(gè)系列，第一系列只生產(chǎn)五段，第二系列生產(chǎn)九段，總延期時(shí)間不超過130ms，煤礦毫秒電雷管的延期時(shí)間見表4-11。煤礦毫秒電雷管是實(shí)現(xiàn)毫秒爆破的一種起爆器材，尤其全斷面一次爆破，更顯示它的優(yōu)越性，并適應(yīng)各級(jí)瓦斯等級(jí)的礦井。煤礦毫秒電雷管的結(jié)構(gòu)如圖4—9所示。2/1/202352§4.4

起爆器材2/1/202353§4.4

起爆器材(四)抗雜散電流電雷管抗雜散電流電雷管主要有以下幾種形式：

(1)無橋絲電雷管。在電發(fā)火裝置中取消橋絲，使腳線直接插在點(diǎn)火藥上，點(diǎn)火藥中加入一定的導(dǎo)電物質(zhì)。當(dāng)腳線兩端電壓較小時(shí)，點(diǎn)火藥電阻很大，通過的電流很小，點(diǎn)火藥升溫也很小，不足以引起點(diǎn)火藥燃燒；當(dāng)電壓很大時(shí)，點(diǎn)火藥的電阻減小，電流增大，點(diǎn)火藥升溫高而被點(diǎn)燃。這種雷管在雜散電流影響下不會(huì)被引爆，但必須使用動(dòng)力電源或GM—2000型高能發(fā)爆器才能引爆。

(2)低阻橋絲電雷管。它和普通毫秒電雷管的區(qū)別在于它用低電阻值的紫銅絲代替鎳鉻橋絲，基本上滿足井下抗雜散電流的要求。但它電阻很小，不易用爆破測量儀表檢查電爆網(wǎng)路，也不能用普通發(fā)爆器起爆。2/1/202354§4.4

起爆器材(五)電雷管的主要性能參數(shù)

(1)電雷管的全電阻。雷管全電阻指腳線電阻與橋絲電阻之和，它是計(jì)算電爆網(wǎng)路的基本參數(shù)。在同一電爆網(wǎng)路中必須經(jīng)過測試選定電阻值相近的雷管，尤其串聯(lián)網(wǎng)路，各個(gè)雷管的電阻值差應(yīng)小于0.3Ω，不同廠家、不同日期、不同型號(hào)的電雷管不能混用。

(2)最大安全電流。技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中，以50mA恒定直流電通人雷管5min，不引爆任何一發(fā)雷管的最大電流，稱最大安全電流。它的實(shí)際意義在于保證爆破安全，是選擇儀表輸出電流的依據(jù)。

(3)最小發(fā)火電流。在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中，以700mA恒定直流電通入單個(gè)雷管持續(xù)300ms，必須起爆的電流為最小發(fā)火電流。為使起爆可靠，必須保證通過單個(gè)雷管的電流大于700mA。對(duì)于多發(fā)雷管的網(wǎng)路，要求全部爆炸，通過各個(gè)雷管的電流必須比最小發(fā)火電流高得多。國產(chǎn)電雷管的最大安全電流：鏮銅絲為0.3~0.55A，鎳鉻絲為0.125~0.175A，遠(yuǎn)大于0.05A。最小發(fā)火電流：糠銅絲為0.4~0.7A，鎳鉻絲為0.2~0.25A，也小于0.7A。(4)準(zhǔn)爆電流。在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中，直流電起爆時(shí)，串聯(lián)準(zhǔn)爆電流值，鏮銅絲雷管為2A，鎳鉻絲雷管為1.5A。使用交流電起爆時(shí)，鏮銅絲雷管為4A，鎳鉻絲雷管為3A。對(duì)于串聯(lián)電路，一發(fā)雷管先爆并不會(huì)立即破壞網(wǎng)路，必須再經(jīng)一段時(shí)間，巖石移動(dòng)了，才會(huì)砸壞電路。這個(gè)時(shí)間比破壞串聯(lián)電路時(shí)間要長，因此串聯(lián)準(zhǔn)爆電流必定也能滿足并聯(lián)的要求。2/1/202355§4.4

起爆器材二、導(dǎo)爆索、繼爆管和導(dǎo)爆管

(一)導(dǎo)爆索導(dǎo)爆索是用單質(zhì)猛炸藥黑索金為藥芯，用紙條、防潮材料和紗線包裹成索狀的起爆材料。導(dǎo)爆索起爆是先由雷管爆炸引爆導(dǎo)爆索，再由導(dǎo)爆索起爆炸藥爆炸。目前常用的有普通導(dǎo)爆索和安全導(dǎo)爆索兩種。

(1)普通導(dǎo)爆索。普通導(dǎo)爆索的藥芯密度為1.2g/m3，藥量為12~14g/m，爆速不低于6500m/s，外徑為6.2mm；具有一定的防水耐熱性能，在0.5m深的水中浸泡24h，感度和爆炸性能仍能符合要求；在50℃條件下保溫6h，外觀及傳爆性能不變；在-40℃條件下冷凍2h，仍能擰成水平結(jié)，按規(guī)定的聯(lián)接方法用8號(hào)雷管起爆，爆轟完全；承受50kg拉力，仍能穩(wěn)定爆轟。導(dǎo)爆索的有效期為3年。

(2)安全導(dǎo)爆索。安全導(dǎo)爆索在結(jié)構(gòu)上與普通導(dǎo)爆索相似，它和普通導(dǎo)爆索不同之處在于黑索金藥芯中添加適量的消焰劑(氯化鈉)，從而使安全導(dǎo)爆索爆轟過程中產(chǎn)生的火焰小、溫度低，不引爆瓦斯和煤塵。安全導(dǎo)爆索的外徑為7.3mm，藥量為12g/m，消焰劑為2g/m。其爆速為6000m/s以上，能可靠起爆銨梯炸藥。用導(dǎo)爆索起爆，藥包內(nèi)無雷管，不受雜散電流影響，也便于裝藥和處理瞎炮，尤其利于深孔爆破，無間隙效應(yīng)。2/1/202356§4.4

起爆器材(二)繼爆管為達(dá)到毫秒爆破的目的，可在導(dǎo)爆索網(wǎng)路中安置繼爆管，繼爆管是一種專門和導(dǎo)爆索配合使用的毫秒起爆材料。繼爆管結(jié)構(gòu)如圖4-10所示，實(shí)際上就是由消爆管和不帶點(diǎn)火裝置的毫秒延期電雷管組成的。首端導(dǎo)爆索爆炸的沖擊和高溫氣體通過消爆管和減壓室后，壓力和溫度下降，形成一股熱氣流，可以點(diǎn)燃延期藥又不至擊穿延期藥而發(fā)生早爆。經(jīng)過若：廠毫秒后，延期藥引爆起爆藥與加強(qiáng)藥，從而引爆聯(lián)結(jié)在尾端的導(dǎo)爆索，實(shí)現(xiàn)毫秒延期爆破的目的。上述為單向繼爆管，首尾兩端的導(dǎo)爆索不可接錯(cuò)，否則不能傳爆。另有雙向繼爆管，其消爆管兩端都裝有延期藥和起爆藥，兩個(gè)方向均可傳爆，使用時(shí)不會(huì)因方向接錯(cuò)而拒爆。繼爆管不能用于有煤塵與瓦斯爆炸危險(xiǎn)的工作面。2/1/202357第四章思考與練習(xí)P631．炸藥的主要特征及其爆炸三要素?2．何謂炸藥的氧平衡?分為哪幾種?3．礦用炸藥分為哪幾類?4．電雷管分為哪幾種?其主要特性有哪些?5．對(duì)發(fā)爆器的使用有何要求?6．電爆網(wǎng)路聯(lián)接的方式有哪幾種?各自的特點(diǎn)是什么?7．何謂爆破漏斗?其要素有哪些?8．影響爆破作用的參數(shù)有哪些?9．何謂毫秒爆破?其優(yōu)點(diǎn)有哪些?10．簡述常見爆破事故的處理及預(yù)防措施。2/1/2023582/1/202359§4.5

起爆方法電起爆方法是通過由電雷管、導(dǎo)線和起爆電源三部分組成的起爆網(wǎng)路來實(shí)現(xiàn)的爆破方法。一、導(dǎo)線根據(jù)導(dǎo)線在起爆網(wǎng)路中的位置不同劃分為母線(主線)、支線(區(qū)域線)、端線和腳線。

(一)母線母線是指聯(lián)接電源與區(qū)域線的導(dǎo)線，因它不在崩落范圍內(nèi)，一般用專用放炮線或兩芯銅制電纜，母線可多次重復(fù)使用。2/1/202360§4.5

起爆方法對(duì)放炮母線有以下要求：

(1)放炮母線應(yīng)采用銅芯或鐵芯絕緣線，嚴(yán)禁使用裸線或鋁芯線。

(2)放炮母線不得漏電、短路、外皮損傷，接頭必須及時(shí)包扎。

(3)母線必須懸掛，不得同軌道、管路、鋼絲繩、刮板輸送機(jī)等導(dǎo)電體相接觸，不得從電氣設(shè)備上通過，不得掛在淋水下面或冒頂、片幫危險(xiǎn)處，不得遭受漏電或雜散電流影響。

(4)與動(dòng)力、信號(hào)、照明、通訊電纜分開懸掛于巷道兩側(cè)，如果必須懸掛同一側(cè)時(shí)，應(yīng)保持0.3m以上的懸掛距離。

(5)多頭巷道，母線必須隨用隨敷設(shè)，嚴(yán)禁使用固定母線。

(6)母線只準(zhǔn)單回路放炮，嚴(yán)禁用軌道、管路和大地當(dāng)回路。

(7)放炮前后母線必須扭結(jié)成短路。

(8)母線要有足夠長度，滿足躲炮距離。根據(jù)工程條件不同躲炮距離各異，一般情況下采煤工作面不小于75m，巷道不小于100m，深孔爆破不小于120m。

(9)嚴(yán)禁用四芯、多芯或多根導(dǎo)線做母線。

(10)母線要定期做電阻測定，用后升井干燥。2/1/202361§4.5

起爆方法(二)區(qū)域線區(qū)域線是指聯(lián)接母線與聯(lián)接線之間的導(dǎo)線，其規(guī)格與母線相同，長度以不崩傷母線為原則，一般為10~20m。因區(qū)域線經(jīng)常受炮崩，應(yīng)及時(shí)更換或包扎，以防漏電短路。對(duì)其要求與母線相同。

(三)聯(lián)接線聯(lián)接線是指聯(lián)接各串聯(lián)組或并聯(lián)組的導(dǎo)線，因位于工作面，直接受到炮擊，常用截面為2.5~4mm2的銅芯或鐵芯塑料線。對(duì)其要求與母線相同。

(四)端線端線是指用來接長雷管腳線，使之引出炮孔口的導(dǎo)線，常用截面為0.2~0.4mm2多股銅芯塑料皮軟線。端線必須懸空，不淹水，不虛連，減小接頭電阻。2/1/202362§4.5

起爆方法(五)腳線雷管原帶聚氯乙烯導(dǎo)線，對(duì)其聯(lián)接要求如下：(1)未使用時(shí)必須處于扭結(jié)狀態(tài)，不連線不分開。(2)腳線接頭應(yīng)對(duì)頭聯(lián)接，不得順向聯(lián)接和留有須頭，兩根腳線的接頭位置應(yīng)錯(cuò)開，并用膠布包扎好。(3)腳線應(yīng)在聯(lián)接完畢后，經(jīng)檢查無誤才能與聯(lián)接線聯(lián)接。其工作只準(zhǔn)爆破工一人操作，無關(guān)人員要撤離到安全地點(diǎn)。(4)聯(lián)線工作必須嚴(yán)格執(zhí)行一炮三檢制和三人連鎖放炮制度。2/1/202363§4.5

起爆方法二、起爆電源起爆電源指引爆電雷管所用的電源：交流電、直流電或發(fā)爆器?！睹旱V安全規(guī)程》規(guī)定，煤礦井下只允許用發(fā)爆器起爆，在開鑿或延伸通達(dá)地面的井筒時(shí)，無瓦斯的井底工作面，可使用其他電源起爆，但電壓不得超過380V，并必須有電力起爆接線盒。

(一)220V或380V交流電源交流電源的電流強(qiáng)度大，可以一次起爆較多的成組雷管以及敷設(shè)較長的電爆網(wǎng)路。采用交流電起爆時(shí)，應(yīng)考慮交流電周期變化對(duì)起爆電流的影響。因交流電的交變周期為20ms，而串聯(lián)雷管網(wǎng)路實(shí)際通電時(shí)間多為8~10ms左右，合閘的瞬間電爆網(wǎng)路獲得的電流平均值也不相等。當(dāng)通電時(shí)間恰好在峰值電位時(shí)，爆破網(wǎng)路可獲得足夠的電流量而準(zhǔn)爆；若通電時(shí)間內(nèi)處在零電位附近，就不能保證雷管準(zhǔn)爆。所以，交流電起爆時(shí)的準(zhǔn)爆電流應(yīng)比直流電流提高一些。2/1/202364§4.5

起爆方法交流電放炮安全地點(diǎn)應(yīng)設(shè)置起爆接線盒，并滿足如下要求：

(1)設(shè)置電源開關(guān)刀閘和放炮刀閘兩個(gè)開關(guān)，且都必須是雙刀雙擲刀閘。

(2)設(shè)置指示燈，當(dāng)電源開關(guān)刀閘合上以后，指示燈發(fā)光表明電源接通。

(3)較大直徑立井井筒施工時(shí)，因每茬炮眼數(shù)較多，網(wǎng)路電流很大，應(yīng)設(shè)專用變壓器。

(4)立井井筒施工中，接近和通過煤層時(shí)，應(yīng)設(shè)置毫秒開關(guān)限時(shí)供電。為提高交流電源的起爆能力，可采用三相交流電全波整流技術(shù)，將三相交流電源變成直流電源，保證準(zhǔn)爆電流。2/1/202365§4.5

起爆方法(二)發(fā)爆器電容式發(fā)爆器種類和規(guī)格很多，但基本原理大致一樣。一般為晶體管振動(dòng)電路，將干電池的直流電改變?yōu)檎鹗幗蛔冸娏?，然后?jīng)變壓器升壓，再經(jīng)整流后給主電容充電。當(dāng)充電達(dá)到額定電壓時(shí)，指示燈發(fā)光，就可利用毫秒開關(guān)向網(wǎng)路通電，引爆雷管。發(fā)爆器的起爆能力從數(shù)十發(fā)到數(shù)千發(fā)。煤礦常用的發(fā)爆器為MFB50型和MFB100型，最大外接電阻170~320Ω，但該系列發(fā)爆器也存在一些問題。例如，接線柱是裸露的，若與母線連接不牢，易發(fā)生火花；發(fā)爆能力不能隨雷管數(shù)變更進(jìn)行調(diào)換，造成“大馬拉小車”現(xiàn)象，尤其網(wǎng)路連接不良時(shí)，輸入網(wǎng)路的高電壓大電流容易產(chǎn)生“爆前火花”等。目前推廣使用的MFBB型發(fā)爆器，采用了控制模塊技術(shù)，隨外接負(fù)載的變化自動(dòng)換擋并恒定輸出引燃沖量，避免了“大馬拉小車”和“爆前火花”產(chǎn)生，而且還具有網(wǎng)路閉鎖的功能，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)虛接、短路或斷路時(shí)，發(fā)爆器自動(dòng)閉鎖不工作。MFBB型發(fā)爆器技術(shù)特征見表4-12。2/1/202366§4.5

起爆方法使用發(fā)爆器有如下要求：發(fā)爆器鑰匙必須由爆破工隨身攜帶，嚴(yán)禁插在發(fā)爆器上或轉(zhuǎn)交他人。(2)有煤塵與瓦斯爆炸危險(xiǎn)的工作面，嚴(yán)禁同時(shí)使用兩臺(tái)發(fā)爆器。(3)嚴(yán)禁在井下拆修發(fā)爆器或更換電池。(4)嚴(yán)禁將兩個(gè)接線柱聯(lián)線短路，打火花檢查有無殘余電荷。(5)嚴(yán)禁用發(fā)爆器檢查導(dǎo)通母線。2/1/202367§4.5

起爆方法三、電爆網(wǎng)路的聯(lián)接方式及計(jì)算井巷掘進(jìn)時(shí)，電爆網(wǎng)路聯(lián)接方式有串聯(lián)、并聯(lián)和串并聯(lián)等。

(一)串聯(lián)串聯(lián)電路是將各雷管腳線連續(xù)地一個(gè)接一個(gè)地連在一起，最后串聯(lián)到放炮母線上(圖4-11)。1．串聯(lián)電爆網(wǎng)路的特點(diǎn)

(1)電路的總電流小，適用于發(fā)爆器放炮，安全。

(2)母線電阻的大小對(duì)雷管起爆影響不明顯。

(3)聯(lián)線操作簡便，不易漏聯(lián)或誤聯(lián)，便于用導(dǎo)通表檢查。

(4)有雷管斷路時(shí)會(huì)導(dǎo)致全部拒爆，處理很麻煩。

(5)對(duì)雷管的電阻值差要求較嚴(yán)，三種不同雷管嚴(yán)禁混用。2/1/202368§4.5

起爆方法2/1/202369§4.5

起爆方法3．串聯(lián)網(wǎng)路適應(yīng)條件(1)有瓦斯與煤塵爆炸危險(xiǎn)的采煤或掘進(jìn)工作面均采用串聯(lián)。(2)今斷面一次起爆的炮眼數(shù)目少，發(fā)爆器的起爆能力滿足實(shí)際校核條件。2/1/202370§4.5

起爆方法(二)并聯(lián)并聯(lián)電路是將各個(gè)雷管的兩根腳線分別聯(lián)接到兩根聯(lián)接線上。這種聯(lián)接方法又可分為分段并聯(lián)和并簇聯(lián)兩種(圖4—12)。2/1/202371§4.5

起爆方法1．并聯(lián)網(wǎng)路的特點(diǎn)

(1)電路的總電流大，發(fā)爆器無法起爆，須用線路電源起爆，在瓦斯礦井中禁用。

(2)母線、聯(lián)接線及接頭電阻值的大小，對(duì)雷管的準(zhǔn)爆影響很大，所以須使用斷面足夠大的母線。

(3)若有個(gè)別雷管不通不易用儀表查出，但不會(huì)因一個(gè)雷管不爆導(dǎo)致全部拒爆。

(4)并簇聯(lián)(俗名兩把抓)的聯(lián)線特別迅速方便，但需要雷管腳線稍長才能連到一起。

(5)分段并聯(lián)由于聯(lián)接線的電阻影響很大，容易使電流分配不均，只有在大直徑井筒掘進(jìn)時(shí)才使用。為減小聯(lián)接線影響，常用閉合反向電路。2/1/202372§4.5

起爆方法2/1/202373§4.5

起爆方法3．并聯(lián)網(wǎng)路適應(yīng)條件(1)立井或斜井井筒施工應(yīng)采用并聯(lián)，尤其涌水量較大時(shí)，顯得更優(yōu)越。(2)采煤或掘進(jìn)工作面檢查瞎炮時(shí)，應(yīng)采用并聯(lián)，發(fā)爆器起爆。但由于發(fā)爆器輸出電流很小，一次并聯(lián)的雷管數(shù)一般不超過10發(fā)。

(三)串并聯(lián)和并串聯(lián)串并聯(lián)電路是將若干個(gè)雷管先行串聯(lián)起來組成一個(gè)串聯(lián)組，然后再將各組并聯(lián)起來(圖4—13)。2/1/202374§4.5

起爆方法1．串并聯(lián)和并串聯(lián)的特點(diǎn)(1)在同樣電壓和起爆電流條件下，可以起爆的雷管數(shù)目最多。(2)各組串聯(lián)的雷管數(shù)應(yīng)當(dāng)完全相等。(3)為使每個(gè)雷管均獲得最大電流，應(yīng)采用最優(yōu)并聯(lián)組數(shù)。(4)聯(lián)線復(fù)雜，容易出錯(cuò)。3．串并聯(lián)和并串聯(lián)適應(yīng)條件(1)適應(yīng)大斷面硐室、全斷面一次起爆，需用大功率發(fā)爆器。(2)適應(yīng)大規(guī)模爆破工程，還可采用多種變形方案，如串并并聯(lián)或并串并聯(lián)等。2/1/202375§4.5

起爆方法2/1/202376§4.5

起爆方法四、串并聯(lián)和并串聯(lián)電爆網(wǎng)路檢測

(一)導(dǎo)通檢測電雷管、放炮母線或電爆網(wǎng)路是否能可靠起爆，應(yīng)使用專用導(dǎo)通表進(jìn)行檢測。光電導(dǎo)通表(又名測炮器)，見圖4-14，內(nèi)部電源為硒光電池或硅光電池，在礦燈或其他光線照射下，最高可產(chǎn)生0.5V電壓，無光線照射，則不產(chǎn)生電壓。使用時(shí)，先用礦燈照射光電池，同時(shí)，被測物件的兩端分別與導(dǎo)通表的兩個(gè)金屬片相碰，回路接通，檢流表指針轉(zhuǎn)動(dòng)，表明被測物件導(dǎo)通，無斷路；若指針不轉(zhuǎn)動(dòng)，表明被測物件不導(dǎo)通，有斷路。光電導(dǎo)通表結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，導(dǎo)通電流只有10mA，遠(yuǎn)小于雷管的最大安全電流，可確保雷管導(dǎo)通檢測的絕對(duì)安全。2/1/202377§4.6

炸藥在巖石中的爆破作用機(jī)理巖石爆破作用機(jī)理是爆破工程設(shè)計(jì)和施工的依據(jù)，但是炸藥的爆炸反應(yīng)是一個(gè)高溫、高壓和高速的過程，能量的轉(zhuǎn)化、釋放、傳遞和做功的過程極為短促，且?guī)r石本身又具有各向異性和非均質(zhì)性，這就給揭示巖石爆破規(guī)律的研究帶來很大困難。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)用先進(jìn)的測試技術(shù)，借助于超動(dòng)態(tài)測量和爆破模擬試驗(yàn)研究，巖石爆破作用機(jī)理的研究取得了積極的成果，在一定程度上反映了某些客觀規(guī)律，對(duì)指導(dǎo)爆破設(shè)計(jì)和施工具有實(shí)際意義。2/1/202378§4.6

炸藥在巖石中的爆破作用機(jī)理一、巖石爆破破壞理論巖石爆破破壞機(jī)理的假說，依據(jù)其基本觀點(diǎn)，可歸納為三種。

(一)爆生氣體膨脹作用理論該理論認(rèn)為巖石的破壞，主要是由于炸藥爆炸后的爆生氣體向外膨脹的壓力造成的。

根據(jù)藥卷距自由面的距離在各個(gè)方向上不一樣，巖石質(zhì)點(diǎn)徑向位移所受的阻力就不同，最小抵抗線方向阻力最小，巖石質(zhì)點(diǎn)位移速度最高。正是由于相鄰巖石質(zhì)點(diǎn)內(nèi)移動(dòng)速度不同，造成了巖石中剪切應(yīng)力的存在，在剪切應(yīng)力作用下，巖石內(nèi)產(chǎn)生徑向裂隙，形成裂隙圈和巖體破壞。裂隙從爆源附近以放射狀伸展。2/1/202379§4.6

炸藥在巖石中的爆破作用機(jī)理(二)爆炸應(yīng)力波反射拉伸作用力理論該理論認(rèn)為炸藥在巖體內(nèi)爆炸時(shí)產(chǎn)生的壓縮應(yīng)力波向外圍傳播，遇到自由面以拉伸應(yīng)力波反射。由于巖體的抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)小于其抗壓強(qiáng)度，因此巖石在拉應(yīng)力作用下產(chǎn)生破裂，從自由面向巖石內(nèi)部一層層片落下來。其實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)是巖石桿件的爆破實(shí)驗(yàn)，如圖4-16所示。

桿件爆破實(shí)驗(yàn)是用長條巖石桿件，在一端安置炸藥爆炸，則靠炸藥一端的巖石被破碎，而另一端巖石也被拉斷成許多塊，桿件中間部分沒有明顯的破壞。暴露在空氣中的巷道圍巖面稱自由面。自由面到裝藥中心的最短距離稱為最小抵抗線。2/1/202380§4.6

炸藥在巖石中的爆破作用機(jī)理(1)爆破的內(nèi)部作用。當(dāng)最小抵抗線很大時(shí)，自由面對(duì)爆破不產(chǎn)生影響(圖4-17)。炸藥起爆后，藥包附近的巖石受爆生氣流的沖擊，產(chǎn)生粉碎性的破壞或被壓縮成一個(gè)空洞，這個(gè)區(qū)域稱為粉碎區(qū)，但粉碎區(qū)范圍很小，只有藥包半徑的2~3倍。粉碎區(qū)以外是裂隙區(qū)，產(chǎn)生縱橫交錯(cuò)的徑向裂隙或環(huán)向裂隙。裂隙區(qū)以外由于應(yīng)力波繼續(xù)衰減，以至連裂隙也不能產(chǎn)生，只能使巖石產(chǎn)生震動(dòng)，故稱為震動(dòng)區(qū)。這種小藥量大抵抗值的爆破，效果很差。2/1/202381§4.6

炸藥在巖石中的爆破作用機(jī)理(2)爆破的外部作用。當(dāng)最小抵抗線較小時(shí)，應(yīng)力波傳到自由面衰減的程度還不太大，就在自由面處產(chǎn)生反射，并由自由面向爆源傳播。當(dāng)自由面處的反射拉伸波峰值應(yīng)力大于巖石抗拉強(qiáng)度時(shí)，將從自由面向藥包方向一層層地剝落破壞。由此可見，裝藥量的多少、最小抵抗線的大小與自由面的有效利用是提高爆破效果的關(guān)鍵。2/1/202382§4.6

炸藥在巖石中的爆破作用機(jī)理(三)爆生氣體和應(yīng)力波綜合作用理論該理論認(rèn)為在應(yīng)力波作用下，巖體內(nèi)產(chǎn)生徑向裂隙，爆生氣體滲入應(yīng)力波形成的徑向裂隙內(nèi)，起著氣楔作用，使裂隙進(jìn)一步擴(kuò)展，同時(shí)反射拉伸波也同樣加強(qiáng)了徑向裂隙的擴(kuò)展。這就是炸藥爆炸的動(dòng)作用和靜作用在爆破過程中的體現(xiàn)。實(shí)際爆破中，爆生氣體膨脹和應(yīng)力波都對(duì)巖石起作用，良好的爆破效果是綜合作用的結(jié)果。一般來說，堅(jiān)硬巖石的爆破破壞，應(yīng)力波的作用是主要的；軟巖的爆破破壞，爆生氣體準(zhǔn)靜壓力的作用是主要的；中硬巖的爆破破壞，是應(yīng)力波和爆生氣體綜合作用的結(jié)果。2/1/202383§4.6

炸藥在巖石中的爆破作用機(jī)理二、爆破漏斗如果裝藥的最小抵抗線小于其臨界抵抗，當(dāng)炸藥爆炸后，靠近自由面一側(cè)的巖石便完全破壞，脫離巖體形成漏斗。巖石只產(chǎn)生松動(dòng)而未被崩出，叫做松動(dòng)漏斗；巖石不但松動(dòng)而且被拋擲出去，叫做拋擲漏斗(圖4-18)。通常把最小抵抗線W、爆破漏斗半徑r和爆破漏斗作用半徑R稱為爆破漏斗的三要素。在工程爆破中常把漏斗半徑r與最小抵抗線W的比值稱為爆破作用指數(shù)n，即n＝r/W(或稱為炮眼密集系數(shù))。根據(jù)r值的不同可將爆破漏斗分為以下幾類：2/1/202384§4.6

炸藥在巖石中的爆破作用機(jī)理2/1/202385§4.6

炸藥在巖石中的爆破作用機(jī)理(1)標(biāo)準(zhǔn)拋擲爆破。當(dāng)n＝1，r＝W時(shí)，此時(shí)漏斗展開角θ＝90°，形成標(biāo)準(zhǔn)拋擲漏斗。大量的爆破工程采用標(biāo)準(zhǔn)拋擲爆破進(jìn)行藥量設(shè)計(jì)。

(2)強(qiáng)拋擲爆破。當(dāng)n＞1，r＞W(wǎng)時(shí)，此時(shí)漏斗展開角θ＞90°，形成加強(qiáng)拋擲漏斗。大量移山、填海、筑壩工程，采用加強(qiáng)拋擲爆破進(jìn)行爆破設(shè)計(jì)。

(3)弱拋擲爆破。當(dāng)0.75＜n＜1，r＜W時(shí)，此時(shí)漏斗展開角θ＜90°，形成減弱拋擲爆破漏斗(又稱為加強(qiáng)松動(dòng)爆破)，是采礦工程爆破常用的方法。

(4)松動(dòng)爆破。當(dāng)n＜0.75，r＜W時(shí)，形成松動(dòng)爆破，只有巖石的破裂而沒有向外拋擲作用，即無明顯可見的爆破漏斗出現(xiàn)。拆除爆破一般采用，n＜0.75?！阏J(rèn)為n＝1時(shí)，形成的漏斗坑體積最大，爆破作用最好；n略大于1(1.3~1.4)時(shí)，可減少清理坑內(nèi)巖石的工作；n略小于1(約為0.8)時(shí)，巖石不致飛散過遠(yuǎn)，便于裝巖工作?？梢姡谱饔弥笖?shù)應(yīng)按爆破工程實(shí)際和要求選用，井巷掘進(jìn)時(shí)爆破作用指數(shù)一般選在0.8~1之間，掏槽眼可以稍大于1。2/1/202386§4.6

炸藥在巖石中的爆破作用機(jī)理三、影響爆破作用的因素要想達(dá)到預(yù)期爆破效果，就必須對(duì)影響爆破作用的各種因素做出正確分析。影響爆破作用的因素很多，大致可歸納為三個(gè)方面：炸藥性能與裝藥結(jié)構(gòu)；爆破方法、爆破參數(shù)與爆破工藝；巖石性質(zhì)與地質(zhì)構(gòu)造。2/1/202387§4.6

炸藥在巖石中的爆破作用機(jī)理(一)自由面對(duì)爆破作用的影響

(1)自由面數(shù)目越多，爆破效果越好，炸藥消耗量也越少。一般每增加一個(gè)自由面，炸藥量減少15％~20％。因此，在爆破工程實(shí)踐中，必須使幾個(gè)炮眼先爆為后續(xù)炮眼爆破提供自由面，這種方法稱為掏槽。

(2)自由面面積越大，爆破效果越好。

(3)自由面與炮眼方向間的關(guān)系，垂直時(shí)效果最差，平行時(shí)效果最好，斜交時(shí)界于中間。

(4)自由面的位置在炮眼上面爆破效果最差，在側(cè)面次之，在下面最好。2/1/202388§4.6

炸藥在巖石中的爆破作用機(jī)理

(二)炸藥性能與裝藥結(jié)構(gòu)對(duì)爆破作用的影響在炸藥各種性能中，直接影響爆破作用及效果的主要因素是炸藥密度、爆熱和爆速，因?yàn)樗鼪Q定著在巖體內(nèi)激起爆炸應(yīng)力波的峰值壓力、應(yīng)力波作用時(shí)間、熱化學(xué)壓力。為提高爆破能量利用率，對(duì)不同的巖石應(yīng)選用不同的炸藥。尤其煤礦安全炸藥必須按照礦井瓦斯的安全等級(jí)選用。但對(duì)巖石炸藥，應(yīng)使炸藥的波阻抗盡可能與巖石波阻抗相匹配。裝藥結(jié)構(gòu)是指炸藥在炮眼內(nèi)的裝填情況。藥卷在炮眼內(nèi)連續(xù)裝填，起爆藥卷在炮眼眼口處，爆轟向眼底傳播，稱正向連續(xù)裝藥；起爆藥卷在眼底處，爆轟向眼口傳播，稱反向連續(xù)裝藥，藥卷在炮眼內(nèi)分段裝填，藥卷之間有空氣隔開，稱為間隔裝藥。一般可分為2~3段，用導(dǎo)爆索聯(lián)接起爆。該裝藥結(jié)構(gòu)適用于中深孔光面爆破周邊眼裝藥，保證緩沖效果，滿足光爆要求。炮眼內(nèi)采用散裝藥，稱為耦合裝藥；藥卷直徑小于炮眼直徑稱不耦合裝藥。常用不耦合系數(shù)來表示不耦合程度。2/1/202389§4.6

炸藥在巖石中的爆破作用機(jī)理炮眼直徑與藥卷直徑之比，稱為不耦合系數(shù)。

Kd＝d/dc(4—9)式中

d——炮眼直徑，mm；

dc——藥卷直徑，mm。在井巷掘進(jìn)中，炮眼直徑一般為40~45mm，藥卷直徑為32~35mm，徑向間隙量平均為4~7mm，不耦合系數(shù)為1.12~1.76，間隙效應(yīng)非常明顯。在深孔光面爆破周邊眼裝藥時(shí)，常采用炮眼直徑為55mm，藥卷直徑為32mm的徑向緩沖裝藥結(jié)構(gòu)，以保證光爆效果，但必須高度重視傳爆問題。工程實(shí)踐表明，炮眼利用率(炮眼深度與實(shí)際爆破進(jìn)尺的比值)隨炮頭移向裝藥底部而增加，反向起爆的效果優(yōu)于正向起爆。所以，深孔爆破宜采用反向起爆；淺孔爆破時(shí)，正、反向均可。但有瓦斯與煤塵爆炸危險(xiǎn)的工作面反向起爆時(shí)，必須制定安全技術(shù)措施。2/1/202390§4.6

炸藥在巖石中的爆破作用機(jī)理(三)巖石性質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造對(duì)爆破作用的影響容重越大的巖石越難爆破，巖石越脆、裂隙越發(fā)育越容易爆破。地質(zhì)構(gòu)造包括斷層、節(jié)理、層理等弱面，它對(duì)爆破作用的影響有二重性：一方面，弱面可導(dǎo)致爆生氣體和壓力泄漏，降低爆破能的作用效果；另一方面，這些弱面破壞了巖體的完整性，易于破裂，而且弱面又增加了爆破應(yīng)力波的反射作用，有利于巖石破碎。2/1/202391§4.6

炸藥在巖石中的爆破作用機(jī)理四、裝藥量與爆破時(shí)炸藥的鈍化效應(yīng)

(一)裝藥量每茬炮的裝藥量分為總裝藥量和單孔裝藥量，因?yàn)楦黝惻谘鄣难b藥量不等，常用裝藥系數(shù)(每個(gè)炮眼的裝藥長度與眼深之比)來進(jìn)行各炮眼藥量分配。但精確計(jì)算裝藥量問題至今尚未獲得十分圓滿的解決，一般采用經(jīng)驗(yàn)公式，或以一次爆破體積為依據(jù)，結(jié)合巖性和爆破要求，改變不同的單位炸藥消耗量，進(jìn)行裝藥量計(jì)算。在調(diào)整單位炸藥消耗量時(shí)，應(yīng)采用以下方法：(1)查表、參考定額確定；(2)參照條件類似的工程或巖石條件相同的實(shí)際單位炸藥消耗量的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)確定；(3)通過標(biāo)準(zhǔn)爆破漏斗試驗(yàn)計(jì)算；(4)根據(jù)如下經(jīng)驗(yàn)公式確定：q＝0.4+(γ/2450)(4-10)式中q——單位炸藥消耗量，kg/m3；

γ——巖石體積密度，kg/m3。2/1/202392§4.6

炸藥在巖石中的爆破作用機(jī)理(二)爆破時(shí)炸藥的鈍化效應(yīng)在毫秒爆破過程中，如果相鄰炮眼間距很近，再加上炮眼方向的準(zhǔn)確性不夠，炮眼底部會(huì)靠得更近；如果巖石較軟，先爆的炮眼以極高的壓力擠壓臨近炮眼變形、位移，造成臨近炮眼后續(xù)起爆時(shí)熄爆或爆燃，這種現(xiàn)象稱為炸藥的動(dòng)態(tài)鈍化效應(yīng)。深孔爆破的掏槽眼中，由于裝藥高度集中，引起遲爆炸藥被壓實(shí)而熄爆的現(xiàn)象時(shí)常發(fā)生，即便采用水膠炸藥，也因擠壓而出水，改變其粘合作用，傳爆性能減弱，同時(shí)還會(huì)出現(xiàn)氣泡溢出，降低起爆感度而熄爆。試驗(yàn)表明，在軟巖爆破中，如果相鄰兩個(gè)炮眼間距小于2倍炮眼直徑，首先爆炸的炮眼在5ms以內(nèi)就擠壓相鄰炮眼內(nèi)炸藥熄爆，延遲時(shí)間增加到15ms，爆轟熄滅概率也增加，當(dāng)延遲時(shí)間增加到100ms，其概率不變。但這種現(xiàn)象在堅(jiān)硬巖石的炮眼中很少出現(xiàn)。因此，在布置炮眼時(shí)，要求相鄰兩眼的間距應(yīng)大于3~5倍的炮眼直徑，避免鈍化效應(yīng)。2/1/202393§4.6

炸藥在巖石中的爆破作用機(jī)理五、光面爆破目前我國井巷施工中普遍采用的是鉆眼爆破法。鉆眼爆破法分為兩大類：一類為普通爆破；一類為光面爆破，簡稱光爆。光爆是隨著推廣應(yīng)用錨噴支護(hù)技術(shù)而發(fā)展起來的，光爆是做好錨噴支護(hù)的前提和基礎(chǔ)。2/1/202394§4.6

炸藥在巖石中的爆破作用機(jī)理六、毫秒爆破毫秒爆破又稱微差爆破，是把炮眼分組以毫秒級(jí)的時(shí)間間隔進(jìn)行順序起爆的一種延期爆破。

(一)毫秒爆破的優(yōu)點(diǎn)在毫秒爆破工程中，由于先后兩組炮眼起爆的間隔時(shí)間很短，有著復(fù)雜的相互作用，在降低成本、提高效率及圍巖支護(hù)等方面有一系列良好的效果。

(1)由于時(shí)間間隔短，后組炮眼起爆時(shí)，前組炮眼產(chǎn)生的應(yīng)力波尚未消失，就會(huì)使應(yīng)力疊加，增加了破碎作用，使得爆出的巖塊小而均勻，利于裝運(yùn)。

(2)后組炮眼起爆時(shí)，前組炮眼爆破的巖石已經(jīng)飛起尚未落下，充分利用了前組炮眼所造成的新自由面。當(dāng)采用多段雷管時(shí)，使新自由面的利用更加充分，炮眼利用率更高。

(3)先后相繼爆下的巖塊在運(yùn)動(dòng)過程中相互碰撞造成二次破碎和減小拋擲距離，防止崩壞支架和設(shè)備。

(4)能夠降低爆破產(chǎn)生的地震效應(yīng)，防止對(duì)井巷圍巖造成破壞。根據(jù)實(shí)驗(yàn)資料，毫秒爆破的地震效應(yīng)比一般爆破降低l/3~2/3，爆破后圍巖穩(wěn)定、裂隙少、頂板容易管理。

(5)在高瓦斯礦井中，毫秒爆破能使整個(gè)爆破進(jìn)程加快，瓦斯還未來得及涌出，也沒有被充分預(yù)熱，爆破工作已經(jīng)結(jié)束，因此安全可靠。

(6)采用毫秒爆破可增大一次爆破量，減少爆破次數(shù)，縮短輔助工作時(shí)間，提高工效。2/1/202395§4.6

炸藥在巖石中的爆破作用機(jī)理

(二)毫秒爆破的作用原理

(1)應(yīng)力波干涉假說。相鄰兩炮眼以若干毫秒間隔起爆時(shí)，先起爆的炮眼在巖體內(nèi)形成的應(yīng)力場尚未消失，而后起爆的炮眼產(chǎn)生的應(yīng)力波與其疊加，加強(qiáng)了破碎效果。

(2)自由面假說。先起爆的炮眼在巖體內(nèi)已造成某種程度的破壞，形成了一定寬度的裂隙和附加的自由面，后起爆的炮眼在新的條件下起爆，其最小抵抗線和爆破作用方向都有所改變，增加了入射壓力波和反射拉伸波在自由面方向的破碎巖石作用，減小了巖石的拋擲距離，并使運(yùn)動(dòng)的巖塊相互碰撞，造成二次破碎。同時(shí)隨著自由面的增加，巖石的夾制作用減小，巖石抵抗爆破的能力降低，利于改善爆破效果，爆下的巖塊均勻。

(3)殘余應(yīng)力假說。先起爆的炮眼相當(dāng)于單孔漏斗爆破，爆炸激起的應(yīng)力波在巖體內(nèi)形成動(dòng)態(tài)應(yīng)力場，并產(chǎn)生沿漏斗周邊的主裂隙縫，使漏斗內(nèi)巖體與原巖分離，此外在漏斗周圍形成較多微細(xì)裂隙，當(dāng)高壓爆生氣體滲入裂隙后，使裂隙進(jìn)一步擴(kuò)展，但隨著壓力不斷降低，后起爆炮眼在先起爆炮眼所產(chǎn)生的靜態(tài)應(yīng)力場尚未消失前起爆，利用先起爆炮眼在巖體內(nèi)產(chǎn)生的剩余應(yīng)力來改善巖石的破碎。2/1/202396§4.6

炸藥在巖石中的爆破作用機(jī)理

(三)毫秒爆破的安全性毫秒爆破由于延期時(shí)間控制在130ms以內(nèi)，巖(煤)體內(nèi)的瓦斯尚未完全釋放出來，爆破工作已經(jīng)實(shí)施完畢，爆破后炮窩內(nèi)瓦斯?jié)舛纫部赡芎芨撸虿辉龠M(jìn)行爆破，能達(dá)到安全爆破的目的。試驗(yàn)實(shí)測數(shù)據(jù)證明，爆破后360ms，瓦斯?jié)舛冉咏?％，而把總延期時(shí)間控制在130ms，只相當(dāng)于達(dá)到禁止爆破瓦斯?jié)舛?％之延期秒量的l／3多，安全系數(shù)高，而且距瓦斯爆炸濃度下限相差更遠(yuǎn)。因此選用煤礦毫秒電雷管第一系列五段，第二系列九段，均可實(shí)現(xiàn)全斷面一次毫秒爆破。2/1/202397§4.7

爆破安全一、防止爆破引起瓦斯爆炸事故爆破引起瓦斯