第一章炸藥爆炸基本理論

《礦山(kuàngshān)爆破》課程總26學時本課程主要學習內(nèi)容：一、炸藥爆炸基本理論二、常用起爆器材三、常用起爆方法四、巖石爆破基本原理五、露天礦、地下礦爆破六、爆破安全第二頁，共三十九頁。主要(zhǔyào)內(nèi)容第一章炸藥爆炸基本(jīběn)理論1.1基本概念

1.2炸藥的氧平衡(pínghéng)與熱化學參數(shù)1.3炸藥的爆炸性能指標：第三頁，共三十九頁。第一節(jié)基本概念物理爆炸（輪胎(lúntāi)爆炸

）

核爆炸（核裂變或核聚變

）

化學爆炸（有新的物質(zhì)生成

）

（explosive）：

爆炸(bàozhà)是指物質(zhì)的物理形態(tài)或化學性質(zhì)發(fā)生急劇變化，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)生的機械破壞效應。爆炸(bàozhà)的分類：爆炸第四頁，共三十九頁。1-1化學(huàxué)爆炸必須具備三個基本要素1反應的放熱性

炸藥爆炸得以進行的首位必要條件。沒有這個條件，反應也就不能自行延續(xù)3反應中生成大量氣體產(chǎn)物

炸藥爆炸對外做功的媒介2反應過程的高速度爆炸反應區(qū)別一般化學反應的重要標志第五頁，共三十九頁。例如(lìrú)鋁熱劑反應

2Al+Fe2O3→Al2O3+2Fe+828kJ

盡管反應非常迅速，且放出很多的熱量，反應放出的熱量足以把反應產(chǎn)物加熱到3000K，但終究由于沒有氣體產(chǎn)物生成，沒有把熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的媒介，無法對外做功，所以(suǒyǐ)不具有爆炸性?！铩锏诹?，共三十九頁。1-2炸藥(zhàyào)化學變化的基本形式

爆炸速度增長到穩(wěn)定(wěndìng)爆速（stationarydetonationvelocity）的最大值，以每秒數(shù)千米的最大穩(wěn)定速度進行的反應過程。

貯存炸藥要注意通風(tōngfēng)，防止炸藥因溫度過高分解加快引起事故A緩慢分解

炸藥以每秒數(shù)百米至數(shù)千米的高速進行爆炸反應C爆炸與爆轟

燃燒過程自供氧勿用沙土覆蓋法滅火。燃燒生成的氣體和熱量不及時排出會爆炸B燃燒與爆燃爆轟第七頁，共三十九頁。1-3炸藥(zhàyào)的起爆與起爆能炸藥屬于不穩(wěn)定的化學體系，但如果沒有任何外界能量的作用，炸藥可以保持它的平衡狀態(tài)。由于炸藥分子結(jié)構(gòu)不同，分子結(jié)構(gòu)比較脆弱的炸藥就容易起爆，否則就較難。如碘化氮只要用羽毛(yǔmáo)輕輕觸及就可以引起爆炸，而NH4NO3，用幾十克甚至數(shù)百克TNT才能引爆。起爆：在外能作用下，引起炸藥爆炸反應的過程，稱為起爆。起爆能：足以使炸藥產(chǎn)生爆炸的外部能量。(1)熱能：利用加熱形式作用起爆。如火焰、火星、電熱。(2)機械能：通過撞擊、摩擦、針刺等機械作用起爆。多用于軍事上，但在生產(chǎn)、儲存、運輸(yùnshū)和使用中應注意。(3)爆炸能：利用炸藥產(chǎn)生爆炸作用起爆。如利用各種雷管、導爆索、起爆藥柱等，是爆破工程中主要的起爆能形式。第八頁，共三十九頁。1-4熱點(rèdiǎn)起爆理論

熱點學說認為：炸藥在受到機械作用時，絕大部分的機械能量首先轉(zhuǎn)化為熱能。由于機械作用不可能是均勻的，因此(yīncǐ)，熱能不是作用在整個炸藥上，而只是集中在炸藥的局部范圍內(nèi)，并形成熱點。在熱點處的炸藥首先發(fā)生熱分解，同時放出熱量，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的數(shù)目足夠多，且尺寸又足夠大，熱點的溫度升高到爆發(fā)點后，炸藥便在這些點被激發(fā)并發(fā)生爆炸，最后引起部分炸藥乃至整個炸藥的爆炸。熱點起爆(qǐbào)理論又稱熱點學說

熱點形成的原因:（1）炸藥內(nèi)部的空氣間隙或者微小氣泡等在機械作用下受到了絕熱壓縮；（2）受磨擦作用后，在炸藥的顆粒之間、炸藥與雜質(zhì)之間以及炸藥與容器內(nèi)壁之間出現(xiàn)的局部加熱；（3）炸藥由于黏滯性流動而產(chǎn)生的熱點。熱點起爆理論第九頁，共三十九頁。2-1炸藥主要(zhǔyào)組成元素：CHON爆轟產(chǎn)物

：炸藥爆轟時，化學反應區(qū)反應終了瞬間的化學反應產(chǎn)物。CO2COH2OCO2NO2NON2等有毒氣體：

CONO2NO一般所說炮煙中毒即指此。第二節(jié)炸藥(zhàyào)氧平衡與熱化學參數(shù)第十頁，共三十九頁。影響有毒氣體生成量的主要(zhǔyào)因素

A炸藥的氧平衡

B化學反應的完全程度C炸藥(zhàyào)外殼為涂蠟紙殼

D爆破(bàopò)巖石內(nèi)含硫

生成H2S、SO2等有毒氣體

第十一頁，共三十九頁。炸藥內(nèi)含氧量與所含可燃元素充分氧化所需氧量相比之間的差值稱為氧平衡。

氧平衡用每克炸藥中剩余或不足(bùzú)氧量的克數(shù)（g/g）或質(zhì)量分數(shù)來表示。炸藥(zhàyào)的氧平衡（Oxygenbalance）2-2炸藥(zhàyào)氧平衡及其分類第十二頁，共三十九頁。氧平衡(pínghéng)的計算令炸藥的通式：

CaHbNcOd則氧平衡(pínghéng)的計算式：式中炸藥的氧平衡；炸藥的摩爾質(zhì)量（g/mol）；氧的摩爾質(zhì)量（g/mol）16第十三頁，共三十九頁?；旌险ㄋ幯跗胶?pínghéng)的計算計算公式：式中

、分別為第i組分(zǔfèn)的質(zhì)量分數(shù)和氧平衡值

第十四頁，共三十九頁。氧平衡的三種(sānzhǒnɡ)類型正氧平衡零氧平衡負氧平衡OB>0OB=0OB<0第十五頁，共三十九頁?；旌险ㄋ?zhàyào)配方計算含兩種成分(chéngfèn)的混合炸藥配比：設(shè)x、y分別為炸藥中氧化劑和可燃劑的配比，Qx、Qy、Qb分別為這兩種成分和混合后氧平衡值，則有：第十六頁，共三十九頁。2-3炸藥(zhàyào)熱化學參數(shù)

爆炸(bàozhà)壓力爆溫爆熱爆容

1kg炸藥爆炸(bàozhà)生成氣體產(chǎn)物換算為標準狀態(tài)下的體積稱為爆容（specificvolume）(單位:L/kg)。爆容越大，炸藥做功能力越強。

單位質(zhì)量炸藥爆炸時所釋放的熱量稱為爆熱

（explosionheat）(單位:J/kg或kJ/kg)。爆炸瞬間固體炸藥變成氣體產(chǎn)物，這些產(chǎn)物來不及膨脹，爆炸已經(jīng)結(jié)束，因而可以認為爆炸過程是定容過程。(explosiontemperature)指炸藥爆炸時放出的能量將爆炸產(chǎn)物加熱到的最高溫度?；旌险ㄋ幈瑴匾话阍?000-2500℃

（explosionpressure）指炸藥爆炸時生成的熱氣體所產(chǎn)生的壓力。也有人將其定義為炮孔中裝藥爆炸完了瞬間炮孔壁上的壓力，故又稱為炮孔壓力。

第十七頁，共三十九頁。第三節(jié)炸藥(zhàyào)的爆炸性能指標爆速（detonationvelocity）爆轟波沿炸藥(zhàyào)裝藥傳播的速度稱為爆速

裝藥直徑(zhíjìng)藥包外殼裝藥密度炸藥粒度（影響因素）起爆沖能第十八頁，共三十九頁。影響(yǐngxiǎng)爆速的因素（1）炸藥爆速隨藥包直徑(zhíjìng)變化1—梯恩梯（）；2—梯恩梯/硝酸銨（50/50）（）；

3—梯恩梯（

）；4—梯恩梯-硝酸銨（）；

5—硝酸銨-硝化甘油(xiāohuàɡānyóu)（）；6—硝酸銨（）第十九頁，共三十九頁。影響(yǐngxiǎng)爆速的因素（2）粒狀銨油炸藥爆速隨藥包直徑變化(biànhuà)梯恩梯的裝藥密度對爆速的影響第二十頁，共三十九頁。影響(yǐngxiǎng)爆速的因素（3）混合炸藥(zhàyào)裝藥密度對爆速的影響1—藥包直徑20mm；2—藥包直徑40mm第二十一頁，共三十九頁。3-1炸藥(zhàyào)爆速的測定測定方法導爆索法電測法高速攝影法①示波器記時法②數(shù)字式爆速儀測(yícè)爆速法第二十二頁，共三十九頁。示波器測定(cèdìng)爆速示波器測定爆速（a）測定裝置；（b）熒光屏上波形1，2—探針；3—藥包；4—脈沖信號(xìnhào)發(fā)生器電路；5—示波器；6—雷管；7—脈沖信號；8—時標第二十三頁，共三十九頁。3-2炸藥的威力（炸藥在介質(zhì)內(nèi)爆炸時對介質(zhì)產(chǎn)生(chǎnshēng)的整體壓縮、破壞和拋移的做功能力）炸藥(zhàyào)爆炸作功示意圖第二十四頁，共三十九頁。炸藥(zhàyào)威力的測定方法鉛鑄擴孔法第二十五頁，共三十九頁。3-3炸藥(zhàyào)的猛度及測定炸藥(zhàyào)猛度（brisance）炸藥的猛度是指爆炸瞬間爆轟波和爆轟產(chǎn)物對鄰近的局部固體介質(zhì)的沖擊、撞碰、擊穿和破碎(pòsuì)能力。它表征了炸藥的動作用。

1——導火索；2——雷管；3——炸藥；4——鋼片；5——鉛柱；6——鋼板；7——細繩；8——爆炸后的鉛柱炸藥猛度的測定方法第二十六頁，共三十九頁。3-4炸藥(zhàyào)的殉爆殉爆（sympatheticdetonation）殉爆是指炸藥（主發(fā)藥包）發(fā)生爆炸時引起與它不相接觸的鄰近(línjìn)炸藥（被發(fā)藥包）爆炸的現(xiàn)象殉爆距離(jùlí)是指主發(fā)藥包爆炸時一定引爆被發(fā)藥包的兩藥包間的最大距離(jùlí)

。殉爆距離（transmissiondistance）炸藥的殉爆能力用殉爆距離表示，單位一般為cm確定炸藥生產(chǎn)房間的安全距離（safetydistance），為廠房設(shè)計提供基本數(shù)據(jù)；改進工業(yè)炸藥的性質(zhì)，提高在工程爆破時起爆或傳爆的可靠性。在采用炮孔法進行爆破工作時，為保證相鄰藥卷完全殉爆，對藥卷之間的殉爆距離有一定要求。裝藥時，應盡可能使相鄰藥卷緊密接觸，防止巖粉或碎石等惰性物質(zhì)將藥卷隔開。因有惰性介質(zhì)時，殉爆距離將明顯減小。研究殉爆的目的：第二十七頁，共三十九頁。3-5炸藥(zhàyào)感度

感度（sensitivity）指在外界(wàijiè)能量的作用下，炸藥發(fā)生爆炸的難易程度。

起爆(qǐbào)感度感度

炸藥對不同形式的外界能量作用所表現(xiàn)的感度是不一樣的。故不能簡單地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。沖擊波感度熱感度靜電感度火焰感度摩擦感度撞擊感度其他感度（sensitivitytoinitiation）(sensitivitytoshockwave）（electrostatic

sensitivity）（sensitivitytoflame）（sensitivitytofriction）（sensitivitytoimpact）（sensitivitytoheat）第二十八頁，共三十九頁。熱感度和機械(jīxiè)感度熱感度（sensitivitytoheat）是指在熱的作用(zuòyòng)下,炸藥發(fā)生爆炸的難易程度。

熱感度通常用爆發(fā)點（ignitionpoint）來表示.熱作用的方式主要有兩種：均勻加熱、火焰點火。

機械(jīxiè)感度（1）撞擊感度（2）摩擦感度（sensitivitytoimpact）在機械撞擊的作用下，炸藥發(fā)生爆炸的難易程度稱為炸藥的撞擊感度。（sensitivitytofriction）在機械摩擦的作用下，炸藥發(fā)生爆炸的難易程度稱為炸藥的摩擦感度。第二十九頁，共三十九頁。炸藥(zhàyào)的起爆感度起爆(qǐbào)感度（sensitivitytoinitiation）

炸藥的起爆感度是指在其他炸藥（起爆藥、起爆具等）的爆炸作用(zuòyòng)下，猛炸藥發(fā)生爆轟的難易程度。

凡能用1發(fā)8號工業(yè)雷管可靠起爆的炸藥稱其具有雷管感度；

凡不能用1發(fā)8號工業(yè)雷管可靠起爆的炸藥稱其不具有雷管感度。第三十頁，共三十九頁。影響炸藥(zhàyào)感度因素

影響(yǐngxiǎng)炸藥感度的因素

1炸藥(zhàyào)溫度的影響2炸藥物理狀態(tài)與晶體形態(tài)的影響

3炸藥顆粒度的影響5附加物的影響4裝藥密度的影響第三十一頁，共三十九頁。3-6聚能效應(xiàoyìng)－現(xiàn)象聚能現(xiàn)象

聚能裝藥

聚能效應應用水面(shuǐmiàn)聚能流的形成第三十二頁，共三十九頁。聚能效應(xiàoyìng)－裝藥聚能現(xiàn)象

聚能裝藥

聚能效應應用裝藥前端有空穴(kōnɡxué)時聚能流的形成襯有金屬藥形罩的聚能裝藥及金屬射流(shèliú)的形式1—藥形罩（能聚罩）2—爆轟波陣面3—杵體4—射流第三十三頁，共三十九頁。聚能效應(xiàoyìng)－應用聚能現(xiàn)象

聚能裝藥

聚能效應應用不同裝藥結(jié)構(gòu)的鋼板(gāngbǎn)穿孔能力（a）平底藥柱（b）帶有聚能穴的藥柱（c）帶有藥形罩的聚能藥柱（d）聚能藥柱與鋼板(gāngbǎn)間有炸高距離

第三十四頁，共三十九頁。本章(běnzhānɡ)思考題1、名詞解釋：

緩慢分解、氧平衡、炸藥感度、殉爆距離、爆速、爆轟波、爆力、猛度、臨界直徑、極限直徑。2、什么是爆炸(bàozhà)，產(chǎn)生化學爆炸(bàozhà)的基本條件是什么？3、試述氧平衡的分類、意義和在爆破工程中的應用。4、試述殉爆距離的測定方法、影響因素及研究意義。5、簡述炸藥感度的影響因素。6、試述機械作用下熱點形成機理。7、簡述影響爆速的因素。第三十五頁，共三十九頁。（1）什么叫殉爆？什么是殉爆距離(jùlí)？它在工程中有何作用？一個藥包（卷）爆炸后，引起與它不相接觸的鄰近藥包（卷）爆炸的現(xiàn)象，稱為殉爆。殉爆在一