爆破安全技術(shù)講義

/《爆破安全技術(shù)》講義目錄目錄……………………。。．11爆破器材基礎(chǔ)知識…………………。.。71.1爆炸現(xiàn)象及其特征……………...。71。2炸藥及相關(guān)概念…………………71。2．1炸藥爆炸的三要素…………７1．２。２炸藥組成特點和爆炸機理…………………81．2．3炸藥的分類……………..。．..。81。２．4炸藥化學反應(yīng)的基本形式……………….．.9１.2。5炸藥的氧平衡……………。．10１。2.6炸藥的反應(yīng)方程…………。.111。2。7炸藥的起爆………………．．12１。3炸藥的感度、熱力學及性能參數(shù)的概念…………………….．1４１.3。1炸藥的感度………………。141.3。１.1炸藥感度的概念…………………。1４１。3。１.２影響炸藥感度的因數(shù)…………。。。.151。3。2炸藥的熱力學參數(shù)………………………．151。3.3炸藥的性能參數(shù)…………。151.4各種炸藥的特性………………。.1５1．4。1起爆藥…………………….．151.４。2猛炸藥…………………?！?1.４。２.１單質(zhì)猛炸藥………………………。１61。４.２。２混合猛炸藥………………………。171。４．２．３發(fā)射藥…………．…1８1．５炸藥的爆轟理論……………..…191.5。1壓縮波與稀疏波………….．191.5.2炸藥的爆轟過程…………．.211。6起爆器材……………………..…241.6.1概述……………………?！?41。6.2起爆材料…………………..251。6.2。1工業(yè)雷管……………………….。?！?５１.6。2.２起爆藥柱……………………．.……．３21.6.３傳爆材料及其它…………………….……。３21．7起爆方法………………….……．361．7。1電力起爆法………….……36１.７。２非電起爆法………….……39１.７。2．1導(dǎo)火索起爆法………………?！?91。7．２.２導(dǎo)爆索起爆法……………………3９1。7.2.３導(dǎo)爆管起爆法……………….。.….402爆破器材安全管理……………….…4１2.1爆破器材安全管理的一般規(guī)定…………．.…….4１２。2爆破器材的購買………….．?！?1２.3爆破器材的運輸…………。．……４12.3．1一般規(guī)定………………….41２.3.２鐵路運輸…………….……４22。3。3水路運輸…………….……４22。3。4道路運輸…………….……４３2.3．5航空運輸…………….……432.3.6往爆破作業(yè)地點運輸爆破器材……………………。……432。３。7爆破器材運輸中不安全因素………。?！?2。４爆破器材的貯存……………?！?442.4．１一般規(guī)定……………．……44２.4。2地面爆破器材庫的位置，結(jié)構(gòu)和設(shè)施…………….……46.2．4.３爆破器材庫的安全允許距離………..……4７2。4.3．１一般規(guī)定…………．.4７2．４.３．２地面?zhèn)}庫外部安全允許距離…………………．。…472.4.３.3地面爆破器材庫的庫間安全允許距離……….。…4８。2。4.3。4井下爆破器材庫、發(fā)放站與井下主要設(shè)施和通道的安全允許距離………。.…4９2。4.4地面爆破器材庫的照明、通信和防雷設(shè)施…………?！?2。4.5爆破器材的貯存、收發(fā)與庫房管理………………….…５02．４．6臨時性爆破器材庫和臨時性存放爆破器材……………。５12.５爆破器材檢驗、銷毀與炸藥的再加工……………………．?！?2.5.1爆破器材的檢驗……………………….?！担?.5。1.1爆破器材生產(chǎn)廠家的檢驗……………………。。?！?22．5。1。2爆破器材代理商或有爆破器材庫的大用戶的檢驗……………..。522.5。２爆破器材的銷毀………….．522.5.2。１爆破器材銷毀的一般規(guī)定…………………．．……5２２.５．2。2銷毀方法………………………．。。…53２。5．2。3銷毀爆炸物品的注意事項…………………。。.……542.5.3炸藥的再加工……………．５42．5。3.1粉（粒）狀硝銨炸藥的再加工…………….．……5４2。５.３。2含水炸藥的再加工…………．…….542．5.3．3硝化甘油類炸藥的解凍……………………．．……５53爆破技術(shù)…………………………?！?3．1單個藥包爆破作用分析…………………….…。５６３.1。１爆破的內(nèi)部作用……………………。……．563.1.2爆破的外部作用……………………．……573．1。3爆破漏斗……………．.……583。1.4利文斯頓爆破漏斗理論……………。。……593。2巖石爆破破碎機理………….….．５９3.2．1爆生氣體膨脹作用理論……………….．…603．2．２爆炸應(yīng)力波反射拉伸作用理論………..…603.2.3爆生氣體和應(yīng)力波綜合作用理論……………………．…60３。3裝藥量計算…………………．?！?3.4影響爆破作用的主要因素………………….…。613.4。1炸藥性能對爆破作用的影響…………….6２3。4.2巖石特性影響…………．…623.4.３爆破條件和爆破工藝影響……………．….633。５地下工程爆破……………….。…643。5.1平巷（平硐或隧道）掘進爆破……….…6４3。5.1．1工作面炮眼的分類及其作用……………………643。5．1.2掏槽爆破………….６53．5．1．３爆破參數(shù)的確定………………….693.5．1.４炮眼的布置………………………。7０3.5。1.5爆破說明書和爆破圖表………?！?０3。５．2井筒掘進爆破…………?！?２3。５。２．1豎(立)井工作面和炮眼布置……………………723.5.2。２豎（立)井的掏槽方式……………723.5。3隧道掘進爆破……………。743。6爆破采煤工作面回采工藝……………………。。743.７地面巖石爆破…………………。.743。7。1孤石爆破…………………。.743.7.2臺階爆破…………………。.753。７。2。1臺階要素及布孔方式……………．。７53。７。2．2爆破參數(shù)的確定………………。。?！?63。7。3硐室爆破…………………．7８3．7.3.１硐室爆破的特點………………。…。7８3．７.３.2硐室爆破的分類及其使用條件………………。..…７９3。7。3。3硐室爆破設(shè)計原則與內(nèi)容…………………。．?！?93.7.3。4爆破參數(shù)的選擇和設(shè)計計算…………………．..…813.７。３。5填塞與起爆…………………….。.…８43.8控制爆破技術(shù)………………。。…８43.8.1微差爆破………….………843。8.1。1微差爆破的優(yōu)點………………．…..843。8。1．2微差爆破機理………………．…….853.8。2光面爆破………………．…8５3。８。2．１光面爆破作用機理………?！?。８5３.８.２.2光面爆破的優(yōu)點…………．．.………8６3．8。2．3光面爆破參數(shù)………………...……863。8.3預(yù)裂爆破………………….873。8．３．１預(yù)裂爆破的成縫機理………．.……８7３．8.3。２預(yù)裂爆破參數(shù)………………….．…873.8．3。3裝藥結(jié)構(gòu)與堵塞…………...………883．8.3。４預(yù)裂爆破效果及其評價………...…８８3.８．３．5光面爆破與預(yù)裂爆破的應(yīng)用條件………．.……….883．９建構(gòu)物拆除控制爆破……………………。．……88．3．９.1概述……………………。．…893.9.2煙囪或水塔高聳建筑物的拆除………………。．…………90３．9。2.1拆除原理及方案選擇……………………。.?！?３。9.２.2爆破參數(shù)設(shè)計…………………．..…９03.9.2．3施工注意事項……………。．.………9１3。9.3房屋類建筑物爆破拆除技術(shù)……………………。?！?３.9．3.１房屋類結(jié)構(gòu)失穩(wěn)倒塌原理………………….。?！梗?.9。3.2爆破設(shè)計…………………..．………923.９．3。3防護等級…………………。。………92４爆破危害與處理………….…………９3４。1爆破地震效應(yīng)及減震措施…………………．?！?34．1。１爆破地震效應(yīng)……………………。?！?34．１.2爆破地震安全控制標準………………..…9４4.１。３爆破震動安全距離………………..………９４4。1。4爆破地震預(yù)防措施…….．…………………９5４.2爆破空氣沖擊波及其防護………….．…………９５4．２.1爆破沖擊波及其計算…………………。。…954．2．2爆破沖擊波安全距離…………．。…………９64。２。３爆破噪聲及其破壞效應(yīng)……………．.……９64.2.4空氣沖擊波的預(yù)防……。．…………………９７４.3爆破飛石及其預(yù)防……………．。。………………９74。３。１爆破飛石產(chǎn)生的原因……………．．………974。3．２爆破飛石安全距離……………．．…………974。3。3爆破飛石的防護措施…………………．.…………………984.4爆破有害氣體的產(chǎn)生與預(yù)防………。.?！?９4.４.1地下爆破有害氣體含量要求…………………。?！?9４．4.2產(chǎn)生炮煙熏人的原因…………………。.…994。4.3爆破有害氣體的預(yù)防………….?！?9５爆破工程管理……………….。.……１015。1爆破工程分級…………………1０１５．2涉爆企業(yè)與人員的要求、職責…………………。……………1０2５。１.１爆破設(shè)計單位的要求……………………1025．1．2爆破施工企業(yè)的要求…………。．。………1025.2.3爆破作業(yè)人員的任職條件與職責………103５.３爆破設(shè)計規(guī)定………………．…1０４5．４爆破安全評估、監(jiān)督、審批與環(huán)境要求………10６６各類爆破的流程與安全操作………………..．……1086.1爆破施工準備………………….………………1０86．1.1施工組織結(jié)構(gòu)……………10８6．1.2施工通告…………………1０86。1.３施工現(xiàn)場清理與準備……………………108６.１．4通訊與聯(lián)絡(luò)………………。..……………10９６.2爆破器材的準備及起爆網(wǎng)路…………………1０9６。2．1爆破器材的準備…………１096.2．1.1準備爆破器材時要遵守的規(guī)定…………．………10９６．2．1。2爆破器材的準備工作內(nèi)容………………?！?0９6.2.2起爆器材的加工…………109６．2.3起爆方法的規(guī)定…………1106。2.4敷設(shè)起爆網(wǎng)路的操作……………………110６。2.4。1電力起爆網(wǎng)路…………….………1１06.2．４．2導(dǎo)爆索起爆網(wǎng)路………………?！?……………１116.２.4.3導(dǎo)爆管起爆網(wǎng)路……………………。．……………11１6.2.5起爆網(wǎng)路試驗與檢查……….……………1116．３裝藥操作………………….。……1116。4填塞操作…………….…………1136。5爆破警戒和信號……………….………………1１３6。5。1爆破警戒…………………11３6.５。2信號與聯(lián)絡(luò)………………1136.６爆后檢查……….………………1136.６．1爆后檢查等待時間………………………１14６.6.2爆后檢查內(nèi)容……………11４6。７盲炮處理…………….…………114６．7.1一般規(guī)定…………………1１４6.7。2各種爆破的盲炮處理……………………１１56.８爆破總結(jié)……………………．…………………1１5７各類爆破作業(yè)的安全規(guī)定…………………。..……1167.１露天爆破的安全規(guī)定…………1167．1．1一般規(guī)定…………………１１6７.1.2裸露藥包爆破的安全規(guī)定………………1167。１.3淺孔爆破的安全規(guī)定……………………1167。1。４深孔爆破的安全規(guī)定……………………1167．1.5預(yù)裂爆破、光面爆破的安全規(guī)定………11７７.1.6復(fù)雜環(huán)境深孔爆破的安全規(guī)定…………1177.１。７藥壺和蛇穴爆破的安全規(guī)定……………1177．2硐室爆破的安全規(guī)定…………１17７．2.１設(shè)計…………………。．.…1187.2.2硐室爆破安全評估內(nèi)容,除按5。4節(jié)的內(nèi)容執(zhí)行外，還應(yīng)涉及以下內(nèi)容……………1１87.2.3施工人員和施工組織……………………118７.2.4爆破器材及其現(xiàn)場加工、存放及爆破時間……………１187。2。5小井或平硐掘進的安全規(guī)定……………1１97.2。6掘進工程的驗收…………1１97。２。7爆破現(xiàn)場炸藥混制的安全規(guī)定…………1197。2.8起爆體的加工的安全規(guī)定………………1207。2．９裝藥的安全規(guī)定…………12０７.2.1０填塞的安全規(guī)定………….?！?21７.2．1１起爆網(wǎng)路與起爆的安全規(guī)定………………。?！?217．2。12警戒的安全規(guī)定………..………………1227.2．13爆破總結(jié)…………….．…………………1227。3地下爆破的安全規(guī)定……………………。……１２37．3.1一般安全規(guī)定……………１2３7.3.2井巷掘進爆破的安全規(guī)定………………１２３7.３.3地下大跨度硐群開挖爆破的安全規(guī)定…………………124７.３。4地下采場爆破的安全規(guī)定………………1247．３。5溜井、礦倉堵塞處理的安全規(guī)定………１257。4煤礦井下爆破的安全規(guī)定…………………?！?5７.５高溫高硫井爆破的安全規(guī)定…….……………1277。６拆除爆破及城鎮(zhèn)淺孔爆破的安全規(guī)定…………?！?２87.6.1設(shè)計文件…………………１287．6．２施工準備…………………128７．6。3裝藥、填塞、覆蓋防護的安全規(guī)定………１287.６．４起爆網(wǎng)絡(luò)與起爆的安全規(guī)定……………1２97。7水壓爆破的安全規(guī)定………………?！保?8爆破安全法規(guī)…………………。.?！?30《中華人民共和國民用爆炸物品管理條例》……………………13０《爆破作業(yè)人員安全技術(shù)考核標準》……………1331爆破器材基礎(chǔ)知識1.1爆炸現(xiàn)象及其特征爆炸是指在適宜的條件下,某些物質(zhì)發(fā)生急劇的物理和化學變化，其內(nèi)部的能量瞬間釋放,并借助系統(tǒng)內(nèi)原有氣體或爆炸后生成氣體的膨脹，對系統(tǒng)周圍介質(zhì)做功，使之發(fā)生沖擊破壞效應(yīng)的現(xiàn)象.根據(jù)引起爆炸的原因和特征，爆炸現(xiàn)象可分為三類：１、物理爆炸由于物態(tài)變化所引起的爆炸叫物理爆炸。引起爆炸的原因是：內(nèi)部壓力引起的；爆炸特征是:爆炸過程中只是物態(tài)發(fā)生了變化,其物質(zhì)的化學成分和性質(zhì)并沒有改變。2、核爆炸是由于某些放射性物質(zhì)的核裂變或核聚變所引起的爆炸。引起爆炸的原因是：原子發(fā)生了核裂變或核聚變,釋放出大量的能量。爆炸特征是：其物質(zhì)的原子發(fā)生了改變。3、化學爆炸是由于物質(zhì)變化時發(fā)生極為迅速的放熱化學反應(yīng),生成高溫高壓的反應(yīng)物，而引起的爆炸。引起爆炸的原因是：物質(zhì)的分子發(fā)生了化學變化，且放出了大量的熱和氣體生成物。爆炸特征是：其物質(zhì)的分子發(fā)生了變化。1.2炸藥及相關(guān)概念炸藥是在一定條件下，能夠發(fā)生快速化學反應(yīng)，放出熱量，生成大量氣體產(chǎn)物,顯示爆炸效應(yīng)的化合物或混合物.1．2.1炸藥爆炸的三要素放出大量熱量、產(chǎn)生大量的氣體產(chǎn)物和能自動傳播的化學反應(yīng)是出現(xiàn)爆炸現(xiàn)象的三個必要條件，一般稱為炸藥爆炸三要素.１、放出大量熱量反應(yīng)過程的放熱性是爆炸現(xiàn)象發(fā)生的首要條件，這是由于熱量是做功的能源。如:硝酸銨在常溫到1５0度時是吸熱的分解反應(yīng),就不會發(fā)生爆炸；當把它加熱到近２０0度時，雖然發(fā)生了放熱的分解反應(yīng)，但放出的熱量不大，不足以形成爆炸；當把它迅速加熱到400～500度或在爆轟波激發(fā)下，就會提高硝酸銨的放熱效應(yīng),而形成爆炸.２、產(chǎn)生大量的氣體炸藥爆炸放出的熱量只有借助氣體介質(zhì)才能轉(zhuǎn)化為對外做功的機械能。因此，氣體是炸藥爆炸對外做功不可缺少的中間媒介條件。這是由于氣體具有遠遠超過固體和液體的壓縮比與膨脹系數(shù)。3、能自動傳播的高速反應(yīng)過程這是由于高速反應(yīng)能促使化學反應(yīng)釋放的熱量和氣體來不及擴散,使氣體的壓力和溫度急劇上升而形成爆炸。因此，高溫、高壓、高速是炸藥爆炸的重要特點。1。２.2炸藥組成特點和爆炸機理一、炸藥組成特點:（1）炸藥是能發(fā)生自身燃燒和爆炸反應(yīng)的物質(zhì),即炸藥本身含有化學反應(yīng)最終產(chǎn)物CO2和H2O時的必要元素碳、氫、氧等。因此，炸藥發(fā)生化學反應(yīng)時可以不需要外界其他物質(zhì)參與即可完成。（2)炸藥的能量全部存儲于具有爆炸性質(zhì)的特殊基團的分子中,這種結(jié)構(gòu)的化學鍵很容易在外界能量的作用下發(fā)生破裂而激起爆炸反應(yīng)。因此,炸藥是具有化學爆炸特性且相對穩(wěn)定的物質(zhì),所以要使其爆炸，就必須從外界給以足夠的能量,破壞其本身的穩(wěn)定性.外界給以能使其發(fā)生爆炸的能量稱為起爆能,這種能量可以是熱能、機械能或爆炸沖擊能等形式.(3)炸藥多是由能量密度很大的固態(tài)或液態(tài)物質(zhì)組成的。炸藥和一般燃料相比,單位重量的炸藥爆炸后所放出的熱量不比一般燃料燃燒后所放出的熱量多，但是如以反應(yīng)產(chǎn)物單位體積能量計算，則炸藥卻大大高于一般燃料。如：煤和氧的混合燃燒８959.8kＪ/kg梯恩梯41８6ｋJ／kg銨梯炸藥(零氧平衡）４223kJ/ｋg但是如果以反應(yīng)物單位體積的能量計算煤和氧的混合燃燒1７.2ｋJ/L梯恩梯6８０7．7kJ/L銨梯炸藥（零氧平衡）7１17．5ｋJ／L。二、炸藥爆炸機理炸藥在一定條件下之所以能夠發(fā)生化學爆炸，是因為組成炸藥的化學分子中包含有比較活潑氧化劑和可燃劑，對一個化合物分子來說,氧化劑是指分子中的含氧基團，可燃劑是指分子中含碳、氫的基團。這兩種基團都是反應(yīng)性很強的活性原子基團，在一般情況下,這兩種基團在分子中被活性小的中性原子基團或原子分隔,但當炸藥分子被外界能量活化時，分子運動速度增大,分子之間的碰撞增強,致使炸藥分子破裂,釋放出活性基團，這兩種活性基團間相互發(fā)生化學反應(yīng)，以熱能形式釋放出其內(nèi)部所含的化學能，并借助氣體產(chǎn)物的迅速膨脹，把能量傳遞給周圍介質(zhì)而做功，這就是炸藥的爆炸機理。根據(jù)上述炸藥組成的特點和爆炸機理，炸藥雖然屬于不穩(wěn)定體系的物質(zhì)，但在不受外界作用的條件下,炸藥是穩(wěn)定的，不會發(fā)生爆炸,因而，炸藥才能安全的使用和存儲.所以炸藥是既具有相對穩(wěn)定而又帶有不穩(wěn)定因素之爆炸性質(zhì)的矛盾的統(tǒng)一體。我們研究炸藥就是要研究和掌握炸藥不穩(wěn)定的條件以及了解使炸藥穩(wěn)定的因素，從而找出炸藥安全使用的技術(shù)規(guī)則,為人類謀福利.1。２．3炸藥的分類炸藥的品種繁多,按其組成和用途可進行如下分類：1.2．4炸藥化學反應(yīng)的基本形式由于環(huán)境和引起炸藥化學反應(yīng)的條件不同，同種炸藥可以有不同的化學反應(yīng)型式，這些不同的化學反應(yīng)型式其實質(zhì)是反應(yīng)速度的不同，因而造成了生成產(chǎn)物和熱效應(yīng)的不同。炸藥的化學反應(yīng)型式有以下幾種：１、緩慢分解：炸藥在常溫下能發(fā)生緩慢的化學分解反應(yīng),環(huán)境溫度越高,其分解速度也愈快.這種化學反應(yīng)特點是:反應(yīng)是在全部炸藥中進行,炸藥內(nèi)部各點的溫度相同，沒有集中的反應(yīng)區(qū)，此外環(huán)境溫度對其反應(yīng)速度影響較大.緩慢分解反應(yīng)一般都伴隨熱量的釋放，如果所釋放的熱量又不能及時散發(fā)出去，累積起來的熱量就會使炸藥的溫度升高,從而加快了炸藥的分解反應(yīng)的速度,這樣就會釋放出更多的熱量，致使炸藥的環(huán)境溫度更高，如此循環(huán)往復(fù)就會產(chǎn)生熱量的累積，最終導(dǎo)致反應(yīng)型式的升級，造成炸藥的燃燒或爆炸。炸藥緩慢分解反應(yīng)反映了炸藥的化學安定性指標，所以在炸藥存儲時不要堆放過密、過高,要注意通風,防止炸藥因溫度過高，導(dǎo)致分解反應(yīng)加速而產(chǎn)生爆炸事故的發(fā)生。２、燃燒：炸藥在熱源的作用下可以燃燒，并以一定的速度在炸藥內(nèi)傳播，而且這種燃燒不需要外界供氧就可以進行。這種化學反應(yīng)的特點是：反應(yīng)不是在全部炸藥中同時發(fā)生，而只是在炸藥局部區(qū)域內(nèi)進行，但是它可以在炸藥中自動傳播。開始發(fā)生燃燒的面稱作焰面，焰面的傳播速度稱作燃燒速度。炸藥燃燒主要靠熱傳導(dǎo)來傳遞能量，燃燒速度不會很高,一般為幾毫米每秒到幾米米秒,最高也能達到幾百米米秒，但都低于炸藥的聲速。炸藥在燃燒過程中，若燃燒速度保持定值,不發(fā)生波動,這樣的燃燒稱為穩(wěn)定燃燒，否則為不穩(wěn)定燃燒。炸藥燃燒速度能否保持穩(wěn)定，決定于燃燒過程中的熱平衡,如果燃燒釋放的熱量與傳導(dǎo)向炸藥鄰層和周圍介質(zhì)散失的熱量相等,則燃燒就能穩(wěn)定進行.根據(jù)燃燒的特性,炸藥可分為起爆藥、猛炸藥和火藥三大類。起爆藥的燃燒特點是：一旦燃燒，化學反應(yīng)非常迅速，因此燃燒很不穩(wěn)定，非常容易轉(zhuǎn)化成爆炸；猛炸藥一般能穩(wěn)定燃燒,但在一定條件下又可以很快轉(zhuǎn)化成爆炸?；鹚幦紵姆€(wěn)定性最好,一般不會爆炸，但在特殊條件下也能爆炸。因此,當炸藥燃燒時所生成的氣體和熱量不能及時排出時,燃燒反應(yīng)就可以轉(zhuǎn)化成爆炸,這一點在炸藥焚毀時要特別注意。3、爆炸：炸藥在沖擊波的作用下而產(chǎn)生爆炸。爆炸的反應(yīng)過程和燃燒相類似,都是可燃元素的氧化反應(yīng)，反應(yīng)也只在局部區(qū)域內(nèi)進行，且也能在炸藥內(nèi)部自動傳播.爆炸反應(yīng)和燃燒反應(yīng)的主要區(qū)別是：燃燒靠熱傳導(dǎo)來傳遞能量和激起化學反應(yīng)，受環(huán)境條件影響較大，而爆炸反應(yīng)則依靠壓縮沖擊波的作用來傳遞能量和激起化學反應(yīng),基本上不受環(huán)境條件的影響;爆炸反應(yīng)比燃燒反應(yīng)更為激烈，單位時間放出的熱量與形成的溫度也更高；燃燒時產(chǎn)物的運動方向與反應(yīng)區(qū)的傳播方向相反，而爆炸時產(chǎn)物運動方向則與反應(yīng)區(qū)的傳播方向相同。因此,燃燒產(chǎn)生的壓力較低，而爆炸則可產(chǎn)生很高的壓力；燃燒速度是亞音速的而爆炸速度則是超音速的。爆炸反應(yīng)傳播速度保持在穩(wěn)定時化學反應(yīng)稱為爆轟，爆轟是炸藥反應(yīng)的最高形式，人們利用炸藥做功就是利用炸藥爆轟的特性。上述炸藥的這三種化學反應(yīng)形式，在一定條件下，都是能夠相互轉(zhuǎn)化的。緩慢分解可以發(fā)展為燃燒、爆炸；爆炸也能轉(zhuǎn)化為緩慢分解。但是炸藥的反應(yīng)形式無論向那個方向轉(zhuǎn)化,都會給安全使用帶來極大的隱患，造成重大的安全事故。1。２．5炸藥的氧平衡1、氧平衡的定義與分類炸藥爆炸時的化學反應(yīng)，大多數(shù)是氧化反應(yīng),而且氧元素由炸藥自身提供.放熱量最大，生成產(chǎn)物最穩(wěn)定的氧化反應(yīng)稱為理想的氧化反應(yīng)。若炸藥內(nèi)含有足夠的氧量，按理想的氧化反應(yīng)生成的產(chǎn)物應(yīng)為H２Ｏ，CO2和一些其他游離產(chǎn)物。若含氧量不足,則生成物中除了H2Ｏ,CO２,Ｎ2以外,還有CO，Ｈ2和固體碳顆粒以及其他氧化不完全的產(chǎn)物.因此炸藥內(nèi)的可燃元素能否被完全氧化，以及氧化的程度主要取決于炸藥中的含氧量。炸藥中的含氧量能夠把可燃元素完全氧化的程度叫炸藥的氧平衡。根據(jù)含氧量的多少，氧平衡可分為三類：（1)炸藥中的氧量除了把可燃元素完全氧化外，尚有剩余的炸藥稱為正氧平衡的炸藥.(２)炸藥中的氧量剛夠把可燃元素完全氧化，沒有剩余的炸藥稱為零氧平衡的炸藥。（3)炸藥中的氧量不能把可燃元素完全氧化的炸藥稱為負氧平衡的炸藥。大量的實驗證明:只有當炸藥中的碳和氫原子全部被氧化成CO2和H２O時，其放出的熱量最大，生成的有毒有害氣體量最小.零氧平衡的炸藥接近這種情況。正氧平衡的炸藥未能充分利用其中氧量.剩余的氧和本來應(yīng)該游離的氮氣化合生成氮氧化合物,其中NO是瓦斯爆炸反應(yīng)的催化劑，因此是有害的.NO2、N2Ｏ3都對人體有毒,而且由于它們比空氣重,爆破后聚存于煤巖爆堆的間隙內(nèi)，不易被新鮮空氣吹散和稀釋.人吸入體內(nèi)后對人體的內(nèi)臟器官有嚴重損害。當空氣中NO２濃度達到０。5毫克/升時，數(shù)分鐘人就可以死亡,因此對氮氧化合物的濃度井下要嚴格控制。另外氮氧化合物是惰性物質(zhì),它生成時要吸收大量的熱量，這也會影響炸藥能量的有效利用.負氧平衡的炸藥因氧量不夠,未能把可燃元素全部氧化，會生成CO,CＯ俗稱煤氣，既有毒又有害,吸入人體后會和血紅蛋白迅速結(jié)合，使人體的血液喪失載氧能力，而窒息死亡.另外，CＯ屬于可燃氣體,在井下可以產(chǎn)生二次火焰,濃度適宜時還可造成爆炸。因此,井下空氣中CＯ的濃度在安全規(guī)程中作了嚴格的限制.由此可見，氧平衡對炸藥的爆炸性能、放出熱量、生成氣體的組成和體積、有毒氣體含量、爆溫、二次火焰、作功效率等都有這多方面的影響。２、氧平衡的計算炸藥的氧平衡在數(shù)值上用氧平衡率表示。一般炸藥中含有的主要元素為碳、氫、氮、氧,因此，無論是單質(zhì)炸藥還是混合炸藥都可以概括為:ＣaHbNcＯd的形式。對于單質(zhì)炸藥的氧平衡率按下式計算:式中：——炸藥的分子量；-—炸藥中的碳、氫、氮、氧元素的原子個數(shù)。對于混合炸藥是以1公斤計，其氧平衡率可按下式計算：根據(jù)的值，就可以知道炸藥氧平衡的種類,因此稱此式為氧平衡類別的判別式。由此炸藥氧平衡有以下三種情況:（1）正氧平衡炸藥中含有過量的氧,爆炸反應(yīng)可以認為能按最大熱效應(yīng)進行。爆轟產(chǎn)物有ＣO2，H2O,O２，N2。(２）零氧平衡炸藥中氧量剛好巴可燃元素全部氧化,爆轟產(chǎn)物有CO2，H2Ｏ,Ｎ2。（3)負氧平衡有兩種情況:1)非嚴重負氧平衡；這類炸藥生成的全部是氣體，CO2，ＣO，H2O，Ｎ２等.2）嚴重負氧平衡；由于氧量嚴重短缺，產(chǎn)物中要出現(xiàn)固體碳顆粒。對于煤礦許用炸藥,由于炸藥組份中有惰性鹽,只要大制定出其用量就可以了,不考慮其對氧平衡的影響.1．２。6炸藥的反應(yīng)方程為了計算炸藥爆炸產(chǎn)物的爆容、爆熱和爆溫，首先要確定炸藥反應(yīng)方程式，但精確確定炸藥反應(yīng)方程式比較困難，也比較復(fù)雜.這是因為:(1)起爆條件不同，爆炸產(chǎn)物的組分不同；（2)炸藥密度不同,爆炸產(chǎn)生的溫度、壓力以及產(chǎn)物也不一樣；（3)炸藥本身的配比、粒度、均勻程度、裝藥直徑、外殼包裝材料等都影響炸藥爆炸反應(yīng)的完全程度和產(chǎn)物的組成；(4）爆炸反應(yīng)大多是在高溫高壓下進行的，其產(chǎn)物之間會發(fā)生多種形式的可逆二次反應(yīng)。但是，我們還是可以根據(jù)炸藥內(nèi)的含氧量的多少,來判斷反應(yīng)發(fā)展趨勢和主要生成產(chǎn)物的組成建立近似的反應(yīng)方程式。在建立近似爆炸反應(yīng)方程式中,布倫克里和威爾遜提出的“在充分考慮高溫條件下可能發(fā)生可逆平衡反應(yīng)的同時,以最大放熱量為原則的方法最為實用”.根據(jù)這一方法將炸藥分為三類：第一類炸藥:零氧平衡和正氧平衡炸藥,即；第二類炸藥:只生成氣體產(chǎn)物的負氧平衡炸藥，即；第三類炸藥：生成固體顆粒碳的嚴重負氧平衡的炸藥,即。第一類炸藥的爆炸反應(yīng)方程這類炸藥的生成產(chǎn)物被充分氧化,即氫元素全部被氧化成水，碳元素全部被氧化成二氧化碳，氮原子和多余的氧原子以游離狀態(tài)出現(xiàn).因此,這類炸藥的爆炸反應(yīng)式為：第二類炸藥的爆炸反應(yīng)方程這類炸藥雖然含氧量不足，不足以充分氧化可燃元素,但生成產(chǎn)物中全部是氣體,沒有游離的固體顆粒碳出現(xiàn),即氫元素全部氧化成水，碳首先全部氧化成一氧化碳，氧量再多時,再將一氧化碳氧化成二氧化碳。因此，這類炸藥的爆炸反應(yīng)式為：第三類炸藥的爆炸反應(yīng)方程這類炸藥由于嚴重缺氧，要產(chǎn)生游離的固體顆粒碳。這種情況可按以下經(jīng)驗建立近似的爆炸反應(yīng)方程式：先以3/4的氫和氧化合成水，剩余的氧再平均將碳氧化成一氧化碳和二氧化碳，氮氣和多余的氫、碳全部游離。因此,這類炸藥的爆炸反應(yīng)式為：1。2.7炸藥的起爆１、起爆與起爆能炸藥屬于不穩(wěn)定的化學體系，但如果沒有任何外部能量的作用，炸藥可以保持它的平衡狀態(tài).為了打破原體系的平衡,就必須由外部給予足夠的能量以拆散原有體系原子之間的聯(lián)結(jié)，這個外部能量叫做起爆能。引起炸藥爆炸的作用叫做起爆.通常工業(yè)炸藥的起爆能有以下三種形式:（１）熱能:利用加熱作用使炸藥起爆，它又可以分為火焰、火星、電熱等形式。工業(yè)雷管多利用這種形式的起爆能.（２）機械能:通過撞擊、摩擦、針刺等機械作用使炸藥分子之間產(chǎn)生強烈的相對運動，并在瞬間產(chǎn)生熱效應(yīng)使炸藥起爆。這種形式的起爆多用于武器彈藥的激發(fā)。（3）爆炸沖能:利用起爆藥爆轟產(chǎn)生的爆轟波及高溫高壓氣體產(chǎn)物流的動能，可以使猛炸藥起爆。２、起爆機理起爆能是否能使炸藥起爆,不僅與起爆能量多少有關(guān)，而且還取決于能量的集中程度。根據(jù)活化能理論，化學反應(yīng)只是在具有活化能量的活化分子互相接觸和碰撞時才能發(fā)生，活化分子具有比一般分子更高的能量，故比較活潑.因此，為了使炸藥起爆,就必須有足夠的外能使部分分子變?yōu)榛罨肿?，活化分子的?shù)量愈多，其能量同分子平均能量相比愈大，則爆炸反應(yīng)速度也愈高，圖1—１表示炸藥爆炸反應(yīng)過程中能量的變化。能量級Ⅰ是A的分子平均能量，能量級Ⅱ是爆炸產(chǎn)物Ｃ的分子平均能量，能量級Ⅲ則是炸藥分子碰撞發(fā)生化學反應(yīng)所必須具有的最低能量。顯然,為了使炸藥分子的能量級從Ⅰ提高到Ⅲ以達到活化狀態(tài)B,就必須使能量增加E１，Ｅ1就是活化能。起爆時,外能轉(zhuǎn)化為炸藥分子的活化能，造成足夠數(shù)量的活化分子，并因它們的相互接觸、碰撞而發(fā)生爆炸反應(yīng)。ΔΔEE1反應(yīng)過程CBAⅢⅡⅠ能量級圖1-1炸藥爆炸時能量變化示意圖圖1-1中ΔＥ表示反應(yīng)過程最終釋放出的熱能，說明該過程為放熱反應(yīng)。許多炸藥的活化能約為125～2５0kJ/mol，相應(yīng)地，爆炸反映釋放出來的熱量約為84０～１250kJ/ｍｏl之間，遠大于所需活化能量，完全足以生成更多的活化分子,自動加速反應(yīng)的進行。因此，外能越大、越集中，炸藥局部溫度越高，形成的活化分子越多，則引起炸藥爆炸的可能性愈大。反之，如果外能均勻地作用于炸藥整體，則需要更多的能量才能引起爆炸。（1）熱能起爆機理炸藥在熱能作用下通常都產(chǎn)生放熱分解,但不一定導(dǎo)致爆炸.只有當單位時間內(nèi)炸藥反應(yīng)放出的熱量大于散失到環(huán)境的熱量時,炸藥中才有可能產(chǎn)生熱量的積累,而只有炸藥中產(chǎn)生熱積累，才有可能使炸藥溫度不斷上升，引起反應(yīng)速度加快而導(dǎo)致爆炸。還有一個條件就是發(fā)熱量隨溫度的變化應(yīng)超過散熱量隨溫度的變化，只有這樣才能引起爆炸藥的自動加速反應(yīng)。雷汞、二硝基重氮酚等在遇到火焰或電熱作用時,能迅速由分解反應(yīng)轉(zhuǎn)變成爆炸,故可作起爆藥使用.通常采用不易因受熱而發(fā)生爆炸的炸藥作猛炸藥,要使這種猛炸藥起爆,又必須利用起爆器材的爆炸沖能。雖然如此,在使用、運輸、加工和存儲過程中,仍然必須采取安全措施,防止猛炸藥由于受熱或燃燒而轉(zhuǎn)為爆炸。在密閉條件下，大量燃燒的猛炸藥由于溫度、壓力的不斷升高，而最終導(dǎo)致爆炸。(2）機械能起爆機理炸藥在摩擦、撞擊作用下由機械能轉(zhuǎn)化為熱能而引起爆炸的假說已有多種，其中以包登的熱點學說比較合理而得到應(yīng)用。熱點學說認為：在機械作用下產(chǎn)生的熱來不及均勻地分布到全部炸藥分子中,而是集中在炸藥個別的小點上,例如個別結(jié)晶的兩面角，特別是多面角或微小氣泡周圍，這些小點上的溫度達到爆發(fā)點時,就會首先在這里發(fā)生爆炸反應(yīng)，然后再擴展開去。通常將這種溫度很高的小點叫做熱點.根據(jù)熱點學說，熱點的形成是炸藥在機械作用下發(fā)生爆炸的首要條件，熱點的擴展和成長為炸藥爆炸的必須條件。也就是說炸藥中有了熱點形成,但并不意味著一定能夠發(fā)展成爆炸，只有同時滿足熱點擴展和成長的條件時才能形成爆炸。因此，要使工業(yè)炸藥順利地起爆,其密度存在一個最佳范圍，當其密度過高時,爆炸參數(shù)值急劇惡化而不易起爆。這主要因為隨著炸藥密度的增大，炸藥中的空隙和顆粒表面所吸附的氣泡減少而對熱點形成不利所造成的。（3）爆炸沖能起爆在工程爆破中常利用起爆藥的爆炸沖能去引爆次發(fā)炸藥，例如用雷管的爆炸使工業(yè)炸藥起爆。爆炸沖能起爆機理同機械能起爆機理相似，由于瞬間爆轟波（強沖擊波）的作用，首先在炸藥某些局部造成熱點,然后由熱點周圍炸藥分子的爆炸再進一步擴展.１．3炸藥的感度、熱力學及性能參數(shù)的概念1．3.1炸藥的感度1。3。１.1炸藥感度的概念炸藥在外界起爆能作用下發(fā)生爆炸反應(yīng)的難易程度，叫做該炸藥的感度(敏感度）。炸藥感度的高低以激起炸藥爆炸反應(yīng)所需要起爆能的多少來衡量，感度與所需要起爆能成反比。同一種炸藥對不同形式起爆能的感度不存在一定的當量關(guān)系，不能簡單的以炸藥對某種起爆能的感度等效地衡量它對另一種起爆能的感度。1、炸藥的熱感度炸藥的熱感度是指在熱能作用下引起炸藥爆炸的難易程度,它包括加熱感度和火焰感度兩種。（1）加熱感度(爆發(fā)點)是指炸藥在規(guī)定時間內(nèi)（５min）起爆所需加熱的最低溫度。爆發(fā)點愈低炸藥愈易受熱爆炸，其加熱感度愈高。（2)火焰感度是指炸藥在明火(火焰、火星）作用下發(fā)生爆炸的難易程度。常用炸藥對導(dǎo)火索噴出的火焰的最大距離值來表示,單位為mｍ。2、炸藥的機械感度機械感度主要表現(xiàn)在兩個方面,即撞擊感度和摩擦感度。由于炸藥在生產(chǎn)、運輸和使用的過程中都不可避免的會遇到各種各樣的機械作用，因此,從安全的角度著手，我們來了解炸藥對機械作用的感度。（1）撞擊感度是指炸藥在某一固定錘重(標準１0kg)和固定高度(標準25cm）條件下,進行撞擊實驗時的爆炸頻數(shù),以百分數(shù)表示.猛炸藥通常用垂直落錘儀來測定，起爆藥通常用弧形落錘儀來測定。（2)摩擦感度是指炸藥在一定壓力(表壓5０kg/cm2)作用的擊柱之間,通過固定擺錘(有1kg和2kg兩種)在固定擺角（960）的實驗條件下，擊打擊柱時的炸藥爆炸頻數(shù)，以百分數(shù)表示。通常用摩擦擺來測定炸藥的摩擦感度。３、炸藥的沖擊波感度和殉爆距離(1）沖擊波感度是指被動炸藥包和主動炸藥包在惰性介質(zhì)(空氣、蠟等)作隔板的實驗條件下,當主動藥包爆炸時所激起的沖擊波，經(jīng)惰性介質(zhì)隔板傳入被動藥包，并使被動藥包發(fā)生爆炸頻數(shù)為５0%，此時的隔板厚度，單位為ｃｍ。（2)殉爆距離是指主爆藥卷和從爆藥卷被置于直徑略大于藥卷直徑的半圓槽中，使兩藥卷的縱軸處于同一水平上且相距一段距離，當主爆藥卷被8＃雷管引爆后，所產(chǎn)生的空氣沖擊波足以使從爆藥卷全爆的藥卷間最大距離,單位為cｍ。4、靜電火花感度是指炸藥在一定放電電能的作用下所發(fā)生爆炸的頻數(shù)，以百分數(shù)表示。1。3。1.2影響炸藥感度的因數(shù)炸藥感度的影響因數(shù)很多，其中主要的有以下幾個:（1）炸藥的化學結(jié)構(gòu)炸藥分子中原子之間結(jié)合愈牢固，則破壞這種結(jié)構(gòu)而另行組成新的化學結(jié)構(gòu)就需要更多的外界能量,因此這樣的炸藥的感度也愈低；反之,炸藥分子結(jié)構(gòu)牢固程度愈低，則其感度就愈高?；旌险ㄋ幍母卸热Q于炸藥中結(jié)構(gòu)最脆弱的成分的感度。（2）炸藥的物理性質(zhì)1)炸藥的相態(tài):熔融狀態(tài)的炸藥比同類炸藥固體狀態(tài)時的感度高，這是因為炸藥從固相轉(zhuǎn)變?yōu)橐合鄷r要吸收熱量,內(nèi)能較高，所以很小的外能即可激發(fā)炸藥的爆炸.2)炸藥的粒度:炸藥為猛炸藥時，顆粒愈細小,其感度愈高,這是因為顆?？偙砻娣e愈大，接受的沖擊波能量愈多,容易產(chǎn)生更多的熱點而易于起爆。然而對于起爆藥，則晶粒愈大,感度反而愈高,這是因為較大的晶粒之間空隙也較大，有利于熱點的形成。3）裝藥密度:粉狀炸藥的裝藥密度超過一定值后,隨密度的增大，炸藥的感度下降,這是因為密度增大時，空隙度減小，不利于吸收能量.4)微氣泡：炸藥中含有的微細氣泡在爆炸沖能作用下發(fā)生絕熱壓縮,是形成熱點的重要原因之一。5）摻合物：炸藥中加入一定摻合物可使炸藥感度發(fā)生顯著變化。高熔點、高硬度的摻合物，如石英砂、玻璃碎屑等能使炸藥的撞擊、摩擦感度提高。石蠟、石墨等軟質(zhì)摻合物能在炸藥顆粒表面構(gòu)成包覆薄層而減弱藥層或顆粒間的摩擦作用，降低了炸藥的感度。漿狀炸藥因含水而使感度降低。1．3。2炸藥的熱力學參數(shù)1、爆容是指每公斤炸藥爆炸后生成的氣體，在標準條件下的體積數(shù).因為氣體產(chǎn)物是炸藥爆炸放出熱量轉(zhuǎn)化成機械功的媒介,因此爆容是反映炸藥作功能力的一個重要參數(shù)，爆容越大說明該炸藥的作功能力也越大。２、爆熱是指定量炸藥在定容條件下爆炸時所釋放出的熱量。炸藥爆炸時，爆轟波的傳播要靠反應(yīng)區(qū)反應(yīng)釋放出來的熱量來維持,爆熱又是爆炸氣體膨脹作功的能源,因此爆熱是炸藥很重要的性能指標，爆熱越大說明該炸藥的作功能力也越大。3、爆溫是指炸藥在爆炸瞬間放出的大量熱量，給爆生產(chǎn)物加熱，待達到熱平衡后所能達到的溫度。爆溫的大小決定于炸藥的爆熱值和爆轟產(chǎn)物的組成,它是炸藥的重要的性能參數(shù)之一,因為炸藥的爆溫越高，氣體產(chǎn)物的壓力就越高，對外界作功的能力也就越大。4、爆壓是指爆轟結(jié)束后，爆生產(chǎn)物在炸藥的原始體積內(nèi)達到熱平衡時流體的靜壓。1．3。３炸藥的性能參數(shù)1、爆速是指炸藥爆炸后爆轟波在炸藥藥柱中的傳播速度，單位為m／s。2、猛度是指炸藥爆炸瞬間爆轟波壓力和沖能對裝藥鄰近的介質(zhì)產(chǎn)生局部壓縮、破碎和擊穿的能力，它是用一定規(guī)格鉛柱被壓縮的程度來表示,其單位為ｍｍ。猛度由于表示的是爆炸應(yīng)力波的強度,因此它主要取決于爆壓。3、爆力是指炸藥爆炸后爆生氣體產(chǎn)物膨脹作功的能力。它的大小主要決定于炸藥的熱化學參數(shù)（爆熱、爆容和爆壓)和爆轟產(chǎn)物的組成，測定爆力通常采用鉛鑄擴孔法，以圓孔擴大的體積來衡量,單位為ｍＬ。1．4各種炸藥的特性１。４．1起爆藥起爆藥的特點是：對外界作用如火焰、摩擦、撞擊等特別敏感，只要很小能量的激發(fā)就會引起爆炸。它主要用于制造起爆器材，如火雷管、電雷管、非電雷管等。最常用的起爆藥有：1）雷汞雷汞[Hg(CＮO)2]為白色或灰白色微細晶體，50℃以上即自行分解，１6０～１65℃時發(fā)生爆炸。干燥的雷汞對撞擊、摩擦和火花均極為敏感，潮濕的或壓制的感度降低。濕雷汞易與鋁起化學作用生成極易爆炸的雷酸鹽，故不能用鋁材作雷汞雷管的管殼,工業(yè)用雷汞雷管都用銅殼或紙殼。２）氮化鉛氮化鉛［Ｐb(N３）2］為白色針狀晶體,與雷汞或二硝基重氮酚相比,其熱感度較低，但起爆威力較大，不怕潮濕，可用于水下起爆.由于氮化鉛在有CＯ2存在的潮濕環(huán)境中易與銅發(fā)生化學作用而生成極敏感的氮化銅，因此，氮化鉛雷管不可是用銅質(zhì)管殼而必須使用鋁殼或紙殼。3）二硝基重氮酚二硝基重氮酚[C６H2（NＯ２）N2O］簡稱ＤDNP，為黃色或黃褐色晶體，它的安定性好,在常溫下長期存儲于水中仍不降低其爆炸性能,干燥時在75℃時開始分解,１7０～17５℃時爆炸。它對撞擊、摩擦的感度均比雷汞或氮化鉛低，熱感度介于這兩者之間。由于二硝基重氮粉的原料來源廣,生產(chǎn)工藝簡單、安全、成本較低，而且具有較高起爆性能，所以國產(chǎn)工業(yè)雷管目前主要是用二硝基重氮粉來做起爆藥。1。４。２猛炸藥猛炸藥同起爆藥相比其感度較低,在使用時必須用起爆藥來引爆?？捎脕碜銎鸨鞑牡募訌娝幓虮频闹鞅幇?。猛炸藥的爆炸威力大,破碎巖石時的效果好.常用的猛炸藥它又可以分為單質(zhì)猛炸藥和混合猛炸藥。1．4。2．１單質(zhì)猛炸藥１）梯恩梯梯恩梯學名為三硝基甲苯C６H2(ＮO２）3CＨ3（簡稱ＴNT），純凈的TNT為無色針狀結(jié)晶體,熔點為80。75℃，工業(yè)生產(chǎn)的粉狀TＮT為淺黃色磷片狀晶體,其液態(tài)密度為1．４65g/cｍ3、鑄裝密度為1．５5～1．5６g/ｃm3，即熔融時，體積的膨脹12％；吸濕性弱，幾乎不溶于水;熱安定性好,常溫下不分解，遇火能燃燒，密閉條件下燃燒或大量燃燒時，很快轉(zhuǎn)為爆炸.梯恩梯的機械感度較低，若混入細砂類硬質(zhì)摻合物，則容易引爆.許多炸藥廠采用精制梯恩梯作雷管中的加強藥或硝酸銨類炸藥的敏化劑。梯恩梯的爆力255~３００mL,猛度16～19。9ｍｍ，爆速5100～6856m/s，爆熱4222kJ/ｋg。ＴNT是一種有毒的物質(zhì)，其粉塵、蒸汽主要是通過皮膚侵入人體內(nèi),其次是通過呼吸道.在生產(chǎn)和使用中接觸TNＴ和銨梯炸藥均有可能中毒。主要是引起中毒性肝炎和再生障礙性貧血，結(jié)果導(dǎo)致黃膽病、青紫病、消化功能障礙及紅、白血球減少等癥，嚴重時可死亡。２）黑索金黑索金即環(huán)三次甲基三硝胺C3H6N３（NO２）3(簡稱RDX），它為白色晶體，熔點2０4.５℃，爆發(fā)點2３0℃，不吸濕，不溶于水。黑索金熱安定性好,其機械感度比梯恩梯高。黑索金的爆力48０ｍL，猛度24。9mｍ，爆速5980～8７4０m/s,爆熱53５0ｋJ／kｇ。由于它的威力和爆速都很高，因此，它除用作雷管中的加強藥外，還可以用作導(dǎo)爆索的藥芯或同梯恩梯混合制造起爆藥包.3）特屈兒特屈兒即三硝基苯甲硝胺，它是淡黃色晶體，難溶于水，熱感度及機械感度都很高，爆炸性能好，爆力475mＬ，猛度２2mm.特屈兒容易與硝酸銨強烈作用而釋放熱量導(dǎo)致自燃。它主要用于軍事，也可以作工業(yè)雷管的加強藥。4）泰安泰安即季戊四醇四硝酸銨酯，簡稱PEＴＮ，它是白色晶體,幾乎不溶于水,熔點140.５℃，爆發(fā)點22５℃。其爆炸威力大，爆力550ｍＬ，猛度２4mm，爆速8000～8600m/s。它的爆炸特性與黑索金相似,用途相同。５）硝化甘油硝化甘油即三硝酸酯丙三醇Ｃ3H3（OＮO2）3，簡稱NG.它是無色或微帶黃色的油狀液體，2０℃時的比重為1.５9,不溶于水，在水中可以爆炸.硝化甘油有毒，應(yīng)避免與皮膚接觸.它在50℃時開始揮發(fā),爆發(fā)點20０℃，機械感度很高，受撞擊和震動易發(fā)生爆炸，因此不能單獨使用,常多孔物質(zhì)如硅藻土或硝化棉吸收以降低其感度。爆炸威力很高，爆力５0０mL,猛度23mm.純硝化甘油在13。2℃時凍結(jié),此時極為敏感，為提高使用時的安全，常將硝化甘油與二硝酸酯乙二醇混合使用，以降低此類炸藥的凍結(jié)點。工業(yè)使用的硝化甘油炸藥是以硝化甘油為主要成分，以硝化棉為吸收劑，以硝酸鉀、硝酸鈉或硝酸銨為氧化劑，加上少量木粉組成的混合炸藥,通常此類炸藥的爆炸威力與硝化甘油含量成正比。國產(chǎn)硝化甘油炸藥為含硝化甘油40%的粉狀硝化甘油炸藥和含硝化甘油６0％的膠質(zhì)硝化甘油炸藥兩種.硝化甘油炸藥的突出優(yōu)點是抗水性強、威力高,但由于它的撞擊感度和摩擦感度高而不安全以及價格昂貴等缺點,而逐步讓位于其他新型抗水炸藥。40%硝化甘油炸藥的主要性能指標為：爆力：360mL，猛度:15ｍm,殉爆距離5cm。６0%硝化甘油炸藥的主要性能指標為：爆力：380mL，猛度:16mm，殉爆距離８cm。1.４.2。2混合猛炸藥混合猛炸藥是含有兩種組成成分以上的混合物,又叫爆炸性混合物。這類炸藥有氣態(tài)的、液態(tài)的和固態(tài)的，其中以固態(tài)的最多。大多數(shù)工業(yè)炸藥都屬于混合猛炸藥。黑火藥是我國古代四大發(fā)明之一，也是混合炸藥的始祖.一直到十九世紀瑞典人諾貝爾發(fā)明硝化甘油炸藥，才使工業(yè)炸藥面貌一新。以硝化甘油為主要原料的狄納米特威力強大，因而在市場上占據(jù)重要地位。二十世紀早期,人們通過偶然的爆炸事故中發(fā)現(xiàn)硝酸銨不僅可以作化肥使用,而且還是一種爆炸性物質(zhì)，可以用來配制炸藥。于是,各種各樣的價格便宜的硝銨炸藥應(yīng)運而生，現(xiàn)在硝銨類炸藥已取代硝化甘油類炸藥成為工業(yè)炸藥的主宰。硝銨類混合炸藥是以硝酸銨為主要成分的混合炸藥，它具有反應(yīng)完全，爆炸后生成氣體量大，原材料來源廣泛,制作工藝簡單、可靠,成本低，爆炸性能好等特點。下面介紹幾種常用的工業(yè)炸藥。1)銨梯炸藥銨梯炸藥的主要成分是硝酸銨、梯恩梯和木粉三種組分組成。硝酸銨是構(gòu)成銨梯炸藥的主要成分,占炸藥總量的65～95％.硝酸銨加熱時分解，其熔點為169.6℃,加熱到230℃以上時開始迅速分解,當溫度高于400℃時可爆炸。它的感度較低,不能用工業(yè)雷管直接起爆，但當起爆能足夠大時,硝酸銨也可發(fā)生爆炸，其爆力1６5～230ml,臨界直徑>100mm。硝酸銨易吸濕、結(jié)塊，吸濕結(jié)塊后，其爆炸性能和感度下降,甚至完全不能爆炸.硝酸銨在炸藥中是氧化劑。梯恩梯在炸藥中占8～１5%的分量，主要起還原劑和敏化劑的作用.木粉在炸藥中主要起疏松作用，可以阻止硝酸銨顆粒之間的粘結(jié)，同時它也是可燃劑.國產(chǎn)銨梯炸藥有露天炸藥、巖石炸藥和煤礦安全許用炸藥等品種.結(jié)成硬塊用手揉松和水分超過0.5%的銨梯炸藥均不能在井下使用。其存儲期一般為6個月,煤礦許用型為4個月。2#巖石型銨梯炸藥的主要性能指標為：爆速：36００m/ｓ,爆力：320ｍＬ,猛度：12mｍ,殉爆距離5cm。2）銨油炸藥由硝酸銨和燃料油為主要成分的粒狀或粉狀(添加適量木粉)爆炸性混合物稱為銨油炸藥,簡稱ANFO.其特點是：（1）成分簡單，原料來源充足，成本低，制造使用安全,一般礦山均可自己制造，甚至可在露天爆破工地當場拌合，在爆炸威力方面低于銨梯炸藥;（2）感度低、起爆比較困難.采用輪輾機熱加工，且加工細致、顆粒較細、拌合均勻的細粉狀銨油炸藥可由普通雷管直接起爆。采用冷加工，且加工顆粒較粗、拌合較差的粗粉狀銨油炸藥，需借助大約10%的普通炸藥制成炸藥包輔助起爆,雷管不能直接起爆之；（3）吸潮及固結(jié)的趨勢更為強烈,吸潮、固結(jié)后爆炸性能更加嚴重惡化，故最好不要儲存，現(xiàn)做現(xiàn)用。容許的儲存期一般為１５天。銨油炸藥目前是我國金屬礦山井下和露天爆破使用最多的炸藥之一.細粉狀銨油炸藥的主要性能指標為：爆速：3６00m/s，爆力：280~３１０ｍＬ,猛度：9~13ｍm，殉爆距離4～7cm.3）銨松蠟炸藥銨松蠟炸藥由硝酸銨、松香、石蠟和木粉組成，也可添加適量柴油.硝酸銨和木粉的性質(zhì)與作用如前所述,松香和石蠟則為還原劑和防水劑。銨松蠟炸藥的爆炸性能良好，能接近2#巖石硝銨炸藥,適用于無瓦斯和粉塵爆炸危險的中硬以上巖石爆破，銨松蠟炸藥的突出優(yōu)點是防潮抗水能力強,在兩季或潮濕環(huán)境下，敞露在空氣中一段時間后，銨松蠟不會因吸濕潮解而失效,該炸藥不含梯恩梯，同時也減少了制造過程中梯恩梯對工人的毒害作用。但是其有毒氣體生成量偏高，在井下使用時要注意該指標的影響.２＃銨松蠟炸藥的主要性能指標為：猛度：12～１4mm，殉爆距離４~7cm。4）漿狀炸藥漿狀炸藥是以氧化劑水溶液、敏化劑和膠凝劑為基本成分的抗水硝銨類炸藥.該炸藥的主要優(yōu)點是：具有抗水性強、密度高、具有較好的可塑性、爆炸威力較大、原料來源廣、成本低和安全等優(yōu)點，該炸藥曾在露天有水深孔爆破中廣泛應(yīng)用。其缺點是：由于沒有雷管感度，需要用猛炸藥制作起爆藥包來起爆，因此目前我國漿狀炸藥的產(chǎn)量已很少.５)水膠炸藥水膠炸藥是在漿狀炸藥的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的含水炸藥，也是由氧化劑（硝酸銨為主）的水溶液、敏化劑(硝酸甲胺、鋁粉等）和膠凝劑等基本成分組成.一般地說,水膠炸藥與漿狀炸藥沒有嚴格的界限,二者的主要區(qū)別在于使用不同的敏化劑，漿狀炸藥的主要敏化劑是非水溶性的火炸藥(梯恩梯、硝化甘油）成分、金屬粉(鋁粉、鎂粉）和可燃物(柴油），而水膠炸藥則是采用水溶性的甲胺硝酸鹽作敏化劑，因而使爆轟感度大為增加,并且有威力高、安全性好（機械感度、熱感度低)、抗水性強、價格低廉、爆炸后產(chǎn)生有毒氣體少等優(yōu)點.可用于井下小直徑（35毫米）炮眼爆破,尤其適于井下有水而且堅硬巖石中的深孔爆破。SHJ—K型水膠炸藥的主要性能參數(shù)為:爆速:≥35０0m/s，爆力：350mL，猛度：≥１5mm，殉爆距離≥8cm,有毒氣體生成量２9。6L／kg。6）乳化炸藥乳化炸藥也稱乳膠炸藥，是在水膠炸藥的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型抗水炸藥。它是由氧化劑（硝酸銨水溶液）、可燃劑（燃料油)、乳化劑（失水山梨醇）、敏化發(fā)泡劑(敏化氣泡和珍珠巖)、高熱劑等成分組成.它跟漿狀炸藥和水膠炸藥不同，屬于油包水型結(jié)構(gòu)。乳化炸藥包括傳統(tǒng)的乳化炸藥和粉狀乳化炸藥。傳統(tǒng)的乳化炸藥是以無機含氧酸鹽水溶液作為分散相,懸浮在含有分散氣泡或空心玻璃微球或其它多孔性材料的似油類物質(zhì)構(gòu)成的連續(xù)介質(zhì)中，形成一種油包水型的特殊乳化體系。粉狀乳化炸藥突破了傳統(tǒng)的乳化炸藥的藥體概念，其最終產(chǎn)品的外觀狀態(tài)不再是乳膠體，而是以極薄油膜包復(fù)的硝酸銨等無機氧化劑鹽結(jié)晶粉末。由于它保持了乳化炸藥體系中氧化劑與燃燒劑接觸緊密充分的特點,且呈粉末狀態(tài),無需有意識地引入敏化氣泡，就具有較高的爆轟感度和良好的爆炸性能。乳化炸藥具有密度可調(diào)范圍較寬、抗水性能強、爆炸性能好、機械感度低、炸藥中不含有毒成分、爆炸產(chǎn)生的有毒氣體少等優(yōu)點，因而無論生產(chǎn)、存儲、運輸、使用都比較安全。EL型乳化炸藥的主要性能參數(shù)為：爆速：４０００～５０00m/s,猛度:16～１9mm，殉爆距離8～1２cm，爆力：2６0~2８0mL.粉狀乳化炸藥的主要性能參數(shù)為：爆速:3700~4３0０m/s，猛度：１5～18mm,殉爆距離5~8ｃm，爆力：３４０~380ｍＬ。1.4。２．3發(fā)射藥發(fā)射藥也是一種混合炸藥，其特點是它對火焰的感度較高，遇到火能迅速燃燒，在密封條件下可轉(zhuǎn)為爆炸。此類炸藥用于軍事上發(fā)射炮彈和火箭等，民用發(fā)射藥主要是黑火藥。黑火藥由硝酸鉀、木炭和硫磺組成.硝酸鉀是氧化劑；木炭是可燃劑；硫磺既是可燃劑,又是木炭和硝酸鉀的黏合劑，有利于火藥的造粒。黑火藥的摩擦感度很高,對火花也很敏感，其爆發(fā)點為29０～310℃.由于黑火藥的爆炸威力較低，所以一般用于石材和石膏的開采爆破。大部分黑火藥用以制作導(dǎo)火索.1.5炸藥的爆轟理論爆破工程中通常都是用雷管來起爆炸藥包的,而雷管的作用僅能激起它鄰近局部炸藥分子的爆炸,至于整個藥包能否完全爆炸,則取決于炸藥爆炸的穩(wěn)定傳播.在有關(guān)爆炸的理論研究中，比較接近實際的要算是建立在流體動力學基礎(chǔ)上的爆轟波理論，即查普曼—朱格（Ｃhａpｍan—Jｏuget）理論,簡稱C-J理論.該理論認為，炸藥的穩(wěn)定傳爆是爆炸反應(yīng)的爆轟波在藥包內(nèi)傳播的結(jié)果。1．5。1壓縮波與稀疏波1、概念擾動:介質(zhì)物理參數(shù)的局部變化；弱擾動:外界作用只引起介質(zhì)狀態(tài)參數(shù)的發(fā)生微小變化;強擾動:外界作用引起介質(zhì)狀態(tài)參數(shù)的發(fā)生顯著變化;波動現(xiàn)象：擾動自近而遠地傳播;波：擾動在介質(zhì)中的傳播；波陣面:擾動區(qū)與非擾動區(qū)之間的介面；波速：波陣面的傳播速度；縱波:介質(zhì)質(zhì)點運動方向與波陣面平行；橫波:介質(zhì)質(zhì)點運動方向與波陣面垂直。波的分類：波以震幅的大小可分為音波、有限幅波和沖擊波；有限幅波又可分為壓縮波和稀疏波兩種。2、音波音波是介質(zhì)中傳播的弱擾動縱波。其傳播速度稱為音速。在這里不能把音波只理解為聽覺范圍內(nèi)的波動，音波在研究波動現(xiàn)象在具有重要意義,它是介質(zhì)的重要特性之一.音波是介質(zhì)的質(zhì)點在其平衡位置上作往復(fù)式彈性振動所形成的,因此，音波是典型的弱擾動.并具有以下性質(zhì)：①音波是壓縮波和膨脹波交替的波，在傳播過程中,介質(zhì)狀態(tài)參數(shù)的變化是連續(xù)的和有節(jié)奏的；②介質(zhì)的質(zhì)點只在其平衡位置上振動，不發(fā)生位移,音波經(jīng)過后，介質(zhì)便又回復(fù)到它原來的位置;音波是由弱擾動而產(chǎn)生的無限振幅波,其波陣面上介質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)變化無限小,即音波對介質(zhì)的壓縮極?。灰羲偈侨鯏_動的傳播速度，它只取決于介質(zhì)的狀態(tài)，而與波的強度無關(guān)。３、壓縮波壓縮波：介質(zhì)受擾動后波陣面的壓力和密度等參數(shù)都增加的波稱為壓縮波。壓縮波總是使氣流向著傳播方向增加速度，并使氣流密度、壓力增高,音速增加，其波的傳播可用Ｘ-t坐標系中的特征線表示，見圖1—2所示，由此可見,后道壓縮波的傳播速度必然大于前道壓縮波的傳播速度。因此，由活塞運動跡線引出的特征線為一簇收攏的射線。氣體中的壓縮波就是由一系列微幅擾動的波疊加而成的,其波頭沿第一道微幅波的特征線傳播,波尾則是沿最后一道微幅波的特征線傳播.從波頭至波尾的區(qū)域稱為擾動區(qū)。由以上可知壓縮波有如下特征:①介質(zhì)運動方向同波的傳播方向一致；②在其作用下，被擾動的介質(zhì)體積減小,壓力增大、密度增高;③波尾的速度大于波頭的速度;④擾動區(qū)域內(nèi)波速不同，故壓縮波沒有固定的波形；⑤壓縮波的振幅是突躍、脈沖變化的.圖1—2壓縮波4、稀疏波稀疏波:介質(zhì)受擾動后波陣面的壓力和密度等參數(shù)都下降的波稱為稀疏波.稀疏波同壓縮波正好相反，稀疏波通過后,介質(zhì)的壓力、密度下降,音速減小,故后道波的波速必然小于前道波的波速，因此，其特征線是一簇散開的射線,見圖1—3所示。圖1—3稀疏波一般在壓縮波后面都伴有稀疏波，因為壓縮波后面要產(chǎn)生一定的空間，形成負壓區(qū)，正壓區(qū)的氣體會反過來補充負壓區(qū)，故而要形成稀疏波。4、沖擊波沖擊波是一種強烈的壓縮波，其波陣面通過前后介質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)變化不是微小量,而是一種突躍的有限量變化。它的產(chǎn)生乃是一系列弱壓縮波疊加的結(jié)果，即由量變到質(zhì)變的過程。因此，可以認為沖擊波頭是無限陡峭的，即將沖擊波看作是狀態(tài)參量不連續(xù)的間斷面，波頭通過時，介質(zhì)狀態(tài)將發(fā)生突躍變化。它的形成過程如圖1－4所示。沖擊波可用許多方法產(chǎn)生：如超音速運動物體的前方所產(chǎn)生的波；炸彈爆炸所產(chǎn)生的波等等.圖１—4沖擊波的形成過程示意圖從上述分析可以得出沖擊波有如下特性:（1）沖擊波傳播速度對未擾動介質(zhì)而言是超音速的，對已擾動介質(zhì)而言則是亞音速的；（2）沖擊波波速與波的強度有關(guān)，波的強度越大，波速越大；(3）沖擊波具有陡峭的波頭，其波陣面上的介質(zhì)狀態(tài)參數(shù)產(chǎn)生突躍變化；（４）沖擊波傳播過程中,波陣面上的介質(zhì)將產(chǎn)生質(zhì)點運動,運動方向與波的傳播方向相同，但其速度小于波速，因此在沖擊波后伴隨有稀疏波;（5）介質(zhì)受沖擊波壓縮時，熵值增大，即內(nèi)能增大，動能減小，所以隨著沖擊波在介質(zhì)中傳播,波的強度隨之衰減,最終衰減為音波；(６）沖擊波是一種脈沖波，不具有周期性。１.５.2炸藥的爆轟過程1、爆轟波及其結(jié)構(gòu)以流體力學為基礎(chǔ)的爆轟理論認為：炸藥爆炸的化學反應(yīng)是由沖擊波的壓縮引起的，沖擊波頭后面緊跟有化學反應(yīng)區(qū),反應(yīng)區(qū)內(nèi)放出熱量來支持沖擊波的傳播。也就是說：反應(yīng)區(qū)放出的熱量用來補充沖擊波壓縮中造成的能量損失，使沖擊波不衰減的傳播下去，這個過程就是爆轟過程。因此，爆轟波就是一種在炸藥中傳播、并伴隨有高速化學反應(yīng)且保持一恒定傳播速度的強沖擊波。也稱為反應(yīng)性沖擊波或自持性沖擊波.爆轟波波頭結(jié)構(gòu)的經(jīng)典模型為Z—N—D模型,如圖1—５所示。該模型中,將爆轟過程分成三個區(qū)段,即反應(yīng)區(qū)與未擾動炸藥的結(jié)合面右邊為沖擊波波頭,左邊大約一個分子自由程(１0—７m）為沖擊波尾,這個區(qū)域為沖擊波陣面;高速化學反應(yīng)是從沖擊波尾開始到C－J面結(jié)束,此區(qū)域為炸藥爆炸反應(yīng)區(qū)；C—Ｊ面后面為爆炸反應(yīng)產(chǎn)物的膨脹區(qū)，亦即稀疏波區(qū)。炸藥爆炸反應(yīng)釋放出的能量不斷維持波陣面上參數(shù)的穩(wěn)定，其余部分在膨脹區(qū)消耗掉，因而達到能量平衡，沖擊波才能得以穩(wěn)定速度向前傳播.由此可見，爆轟波是在它后面跟著一個高速化學反應(yīng)區(qū)的強沖擊波，高速化學反應(yīng)區(qū)結(jié)束的末端平面稱為C—J面，沖擊波陣面和緊附其后的化學反應(yīng)區(qū)結(jié)合起來叫做爆轟波陣面.爆轟波具有以下特點:(1)爆轟波只存在于炸藥的爆轟過程中，爆轟波的傳播隨著炸藥爆轟的結(jié)束而終止。(2）爆轟波陣面中的高速化學反應(yīng)區(qū)，是爆轟得以穩(wěn)定傳播的基本保證.爆轟波陣面的寬度A-B最大約為０．1～1．0ｃm。爆轟波參數(shù)通常是指Ｃ-J面上的狀態(tài)參數(shù)。（3）爆轟波具有穩(wěn)定性，即波陣面上的參數(shù)及其寬度不隨時間變化,直至爆轟終止。圖1－5爆轟波的Z－N—D模型2、穩(wěn)定爆轟條件因為爆轟波是一種強沖擊波，所以沖擊波的基本方程也適用爆轟波。即:質(zhì)量守衡方程:（1-1)動量守衡方程：(1-２）能量守衡方程：（1－3）式中:—初始炸藥密度;-反應(yīng)區(qū)產(chǎn)物密度;—爆速；-爆炸生成氣體流速度；—C－J面上壓力，即爆轟壓力;—初始壓力;—炸藥爆轟時和爆轟前的能量；—炸藥初始比容;—爆轟波陣面上爆生氣體的比容；—炸藥的爆熱.式（1—3）叫做爆轟波雨果尼奧（Hugonｉoｔ）方程（也稱RH方程)。該方程在P－V坐標系中能畫出兩條雨果尼奧曲線，一條叫做沖擊波雨果尼奧曲線（也叫沖擊波RH曲線）且通過O點，而另一條叫做爆轟波雨果尼奧曲線但不通過該點。沖擊波頭狀態(tài)參數(shù)（pS，ＶS）必須落在沖擊波ＲH曲線上;反應(yīng)結(jié)束時，爆轟產(chǎn)物的狀態(tài)參數(shù)(pＨ，Ｖ