第一章炸藥爆炸基本理論課件

安徽能源技術(shù)學(xué)校

礦山爆破二0一二年四月2024/1/25第三章炸藥爆炸基本理論12024/1/25可編輯2《礦山爆破》課程總26學(xué)時(shí)本課程主要學(xué)習(xí)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2024/1/25可編輯3主要內(nèi)容第一章炸藥爆炸基本理論1.1基本概念

1.2炸藥的氧平衡與熱化學(xué)參數(shù)1.3炸藥的爆炸性能指標(biāo)：2024/1/25可編輯4第一節(jié)基本概念物理爆炸（輪胎爆炸

）

核爆炸（核裂變或核聚變

）

化學(xué)爆炸（有新的物質(zhì)生成

）

（explosive）：

爆炸是指物質(zhì)的物理形態(tài)或化學(xué)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(jī)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(yùn)動(dòng)，進(jìn)而產(chǎn)生的機(jī)械破壞效應(yīng)。爆炸的分類：爆炸2024/1/25可編輯51-1化學(xué)爆炸必須具備三個(gè)基本要素1反應(yīng)的放熱性

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

炸藥爆炸對外做功的媒介2反應(yīng)過程的高速度爆炸反應(yīng)區(qū)別一般化學(xué)反應(yīng)的重要標(biāo)志2024/1/25可編輯6例如鋁熱劑反應(yīng)

2Al+Fe2O3→Al2O3+2Fe+828kJ

盡管反應(yīng)非常迅速，且放出很多的熱量，反應(yīng)放出的熱量足以把反應(yīng)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(jī)械能的媒介，無法對外做功，所以不具有爆炸性?！铩?024/1/25可編輯71-2炸藥化學(xué)變化的基本形式

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

貯存炸藥要注意通風(fēng)，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(jìn)行爆炸反應(yīng)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(shí)排出會(huì)爆炸B燃燒與爆燃爆轟2024/1/25可編輯81-3炸藥的起爆與起爆能

炸藥屬于不穩(wěn)定的化學(xué)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(yīng)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(jī)械能：通過撞擊、摩擦、針刺等機(jī)械作用起爆。多用于軍事上，但在生產(chǎn)、儲(chǔ)存、運(yùn)輸和使用中應(yīng)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(dǎo)爆索、起爆藥柱等，是爆破工程中主要的起爆能形式。2024/1/25可編輯91-4熱點(diǎn)起爆理論

熱點(diǎn)學(xué)說認(rèn)為：炸藥在受到機(jī)械作用時(shí)，絕大部分的機(jī)械能量首先轉(zhuǎn)化為熱能。由于機(jī)械作用不可能是均勻的，因此，熱能不是作用在整個(gè)炸藥上，而只是集中在炸藥的局部范圍內(nèi)，并形成熱點(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)的數(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，最后引起部分炸藥乃至整個(gè)炸藥的爆炸。熱點(diǎn)起爆理論又稱熱點(diǎn)學(xué)說

熱點(diǎn)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(jī)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(dòng)而產(chǎn)生的熱點(diǎn)。熱點(diǎn)起爆理論2024/1/25可編輯102-1炸藥主要組成元素：CHON

爆轟產(chǎn)物

：炸藥爆轟時(shí)，化學(xué)反應(yīng)區(qū)反應(yīng)終了瞬間的化學(xué)反應(yīng)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)炸藥氧平衡與熱化學(xué)參數(shù)2024/1/25可編輯11影響有毒氣體生成量的主要因素

A炸藥的氧平衡

B化學(xué)反應(yīng)的完全程度C炸藥外殼為涂蠟紙殼

D爆破巖石內(nèi)含硫

生成H2S、SO2等有毒氣體

2024/1/25可編輯12

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氧量的克數(shù)（g/g）或質(zhì)量分?jǐn)?shù)來表示。炸藥的氧平衡（Oxygenbalance）2-2炸藥氧平衡及其分類2024/1/25可編輯13氧平衡的計(jì)算令炸藥的通式：

CaHbNcOd則氧平衡的計(jì)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）162024/1/25可編輯14混合炸藥氧平衡的計(jì)算計(jì)算公式：式中

、分別為第i組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和氧平衡值

2024/1/25可編輯15氧平衡的三種類型正氧平衡零氧平衡負(fù)氧平衡OB>0OB=0OB<02024/1/25可編輯16混合炸藥配方計(jì)算含兩種成分的混合炸藥配比：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：2024/1/25可編輯172-3炸藥熱化學(xué)參數(shù)

爆炸壓力爆溫爆熱爆容

1kg炸藥爆炸生成氣體產(chǎn)物換算為標(biāo)準(zhǔn)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(qiáng)。

單位質(zhì)量炸藥爆炸時(shí)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(rèn)為爆炸過程是定容過程。(explosiontemperature)指炸藥爆炸時(shí)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(shí)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。

2024/1/25可編輯18第三節(jié)炸藥的爆炸性能指標(biāo)爆速（detonationvelocity）爆轟波沿炸藥裝藥傳播的速度稱為爆速

裝藥直徑藥包外殼裝藥密度炸藥粒度（影響因素）起爆沖能2024/1/25可編輯19影響爆速的因素（1）炸藥爆速隨藥包直徑變化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（）；6—硝酸銨（）2024/1/25可編輯20影響爆速的因素（2）

粒狀銨油炸藥爆速隨藥包直徑變化梯恩梯的裝藥密度對爆速的影響2024/1/25可編輯21影響爆速的因素（3）混合炸藥裝藥密度對爆速的影響1—藥包直徑20mm；2—藥包直徑40mm2024/1/25可編輯223-1炸藥爆速的測定測定方法導(dǎo)爆索法

電測法高速攝影法①示波器記時(shí)法②數(shù)字式爆速儀測爆速法

2024/1/25可編輯23示波器測定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(hào)發(fā)生器電路；5—示波器；6—雷管；7—脈沖信號(hào)；8—時(shí)標(biāo)2024/1/25可編輯243-2炸藥的威力（炸藥在介質(zhì)內(nèi)爆炸時(shí)對介質(zhì)產(chǎn)生的整體壓縮、破壞和拋移的做功能力）炸藥爆炸作功示意圖2024/1/25可編輯25炸藥威力的測定方法鉛鑄擴(kuò)孔法2024/1/25可編輯263-3炸藥的猛度及測定炸藥猛度（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、擊穿和破碎能力。它表征了炸藥的動(dòng)作用。

1——導(dǎo)火索；2——雷管；3——炸藥；4——鋼片；5——鉛柱；6——鋼板；7——細(xì)繩；8——爆炸后的鉛柱炸藥猛度的測定方法2024/1/25可編輯273-4炸藥的殉爆殉爆（sympatheticdetonation）

殉爆是指炸藥（主發(fā)藥包）發(fā)生爆炸時(shí)引起與它不相接觸的鄰近炸藥（被發(fā)藥包）爆炸的現(xiàn)象殉爆距離是指主發(fā)藥包爆炸時(shí)一定引爆被發(fā)藥包的兩藥包間的最大距離

。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(jì)提供基本數(shù)據(jù)；改進(jìn)工業(yè)炸藥的性質(zhì)，提高在工程爆破時(shí)起爆或傳爆的可靠性。在采用炮孔法進(jìn)行爆破工作時(shí)，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(shí)，應(yīng)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(shí)，殉爆距離將明顯減小。研究殉爆的目的：2024/1/25可編輯283-5炸藥感度

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

起爆感度感度

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）2024/1/25可編輯29熱感度和機(jī)械感度熱感度（sensitivitytoheat）是指在熱的作用下,炸藥發(fā)生爆炸的難易程度。

熱感度通常用爆發(fā)點(diǎn)（ignitionpoint）來表示.

熱作用的方式主要有兩種：均勻加熱、火焰點(diǎn)火。

機(jī)械感度（1）撞擊感度（2）摩擦感度（sensitivitytoimpact）在機(jī)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(jī)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。2024/1/25可編輯30炸藥的起爆感度起爆感度（sensitivitytoinitiation）

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

凡能用1發(fā)8號(hào)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(hào)工業(yè)雷管可靠起爆的炸藥稱其不具有雷管感度。2024/1/25可編輯31影響炸藥感度因素

影響炸藥感度的因素

1炸藥溫度的影響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2024/1/25可編輯323-6聚能效應(yīng)－現(xiàn)象聚能現(xiàn)象

聚能裝藥

聚能效應(yīng)應(yīng)用水面聚能流的形成2024/1/25可編輯33聚能效應(yīng)－裝藥聚能現(xiàn)象

聚能裝藥

聚能效應(yīng)應(yīng)用裝藥前端有空穴時(shí)聚能流的形成

襯有金屬藥形罩的聚能裝藥及金屬射流的形式1—藥形罩（能聚罩）2—爆轟波陣面3—杵體4—射流2024/1/25可編輯34聚能效應(yīng)－應(yīng)用聚能現(xiàn)象

聚能裝藥

聚能效應(yīng)應(yīng)用不同裝藥結(jié)構(gòu)的鋼板穿孔能力（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）聚能藥柱與鋼板間有炸高距離

2024/1/25可編輯35本章思考題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，產(chǎn)生化學(xué)爆炸的基本條件是什么？3、試述氧平衡的分類、意義和在爆破工程中的應(yīng)用。4、試