爆破基礎知識

爆破基礎知識

一.爆炸現(xiàn)象

1.工程爆破對象及其特點

工程爆破對象包括：巖石(所占比例最大)、混凝土、金屬以及其他(如

冰、凍土、淤泥等)。

爆破對象的特點：巖石種類多，堅硬，是不均質的，各向異性，有地質

缺陷，如斷層、節(jié)理、裂隙等。千變萬化。

2、爆炸現(xiàn)象

爆炸是物質的潛能(化學、物理和核能)瞬間轉換的過程。爆炸具有極

其強大的做功能力，從而使周圍介質毀壞，發(fā)出巨大的聲響，產生大量

的煙塵，并伴有強光發(fā)出。

3、爆炸類型

從爆炸的原因可以將爆炸分為三大類：(1)物理爆炸；(2)化學爆炸；

(3)核爆炸。

二■炸藥爆炸

1、炸藥爆炸

炸藥是一種能在特定條件下發(fā)生爆炸的工業(yè)產品。炸藥成分中一般都含

C、H、0、N幾種元素,尤其含N0類基團居多。

2.炸藥的化學變化形式

爆炸并不是炸藥唯一的化學反應形式。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的化學變化：

(1)熱分解：常溫下受熱的作用發(fā)生緩慢熱分解反應，熱量積聚可轉化

為燃燒。熱分解使炸藥變質；

(2)燃燒：多數(shù)炸藥含有燃料，都可以燃燒，密閉條件下的燃燒可轉化

為爆炸，燃燒過程中釋放大量的有毒氣體；

(3)爆炸：在外能(熱能、機械能、爆炸能)作用下，炸藥發(fā)生爆炸，

條件不利時轉化為燃燒。

3、燃燒和爆炸的區(qū)別：

傳播方式不同：熱傳導、熱輻射和燃燒產物的擴散作用——沖擊波；

傳播速度不同：燃燒〈未反應炸藥中的聲速〈爆速；

受外界影響不同：燃燒受壓力影響，爆炸不受影響；

質點運動方向不同：燃燒生成物質運動方向與燃燒傳播方向相反，壓力

低；爆炸時生成物運動方向與爆炸傳播方向相同，壓力極高。

三■炸藥的分類

1、按炸藥的構成分類

按炸藥的構成劃分，有有單質炸藥和混合炸藥兩大類。

(1)單質炸藥。只含有一種化學物質(一般是化合物)炸藥稱為單質炸

藥或單體炸藥。

(2)混合炸藥。含有兩種以上化學物質的炸藥稱為混合炸藥，混合炸藥

的各組分是物埋混合物。

2.按炸藥的用途分類

按炸藥的構成劃分，主要有一下五種。

(1)起爆藥。其突出特點是敏感度很高，其它性能指標也較高。

(2)猛炸藥。從名稱上可知其爆炸威力比其它炸藥都大，其敏感度比起

爆藥低。

(3)工業(yè)炸藥。工業(yè)炸藥是為了滿足工程上安全性高、成本低、爆炸后

產生的有毒有害氣體少等要求而生產的炸藥。

(4)發(fā)射藥與推進劑。其用途主要是子彈、炮彈、火箭等的裝藥，用于

提供發(fā)射的推力。

(5)煙火劑。其用途主要是制造煙花爆竹，利用其快速燃燒所產生的各

種煙火效應。

3、工業(yè)常用炸藥

(1)鍍油炸藥：多孔粒狀、改性、膨化，不抗水

(2)乳化炸藥：粉狀、膏狀、混裝車(稠粥狀)

(3)重錢油炸藥：鐵油+乳化,體積威力大

(4)膠質炸藥：硝化甘油+硝酸筱,密度、爆速高

(5)炸藥包裝形式：卷狀、散裝

(6)裝藥形式：人工、機械

四.炸藥的起爆與敏感度

1.炸藥的起爆能

炸藥屬于不穩(wěn)定的化學體系，如果沒有任何外部能量的作用，炸藥保持

它原來的平衡狀態(tài)；當受到足夠的外能作用時會迅速發(fā)生分解(單質炸

藥或混合炸藥的爆炸成分)、重新組合的化學反應而生成新的物質，同

時釋放出大量的能量，炸藥的起爆就是為炸藥提供促使這樣的化學反應

所需要的外能——起爆能。起爆能一般指下列的能量形式：

(1)熱能。熱能可分為火焰、火星、電熱等形式，熱能起爆一般用在起

爆敏感度很高的起爆藥。

(2)機械能。通過撞擊、摩擦、針剌等機械能作用可以起爆炸藥，在各

種武器中大量使用機械能起爆炸藥。

(3)爆炸能。用炸藥爆炸釋放出的爆炸能來起爆炸藥是最強的起爆方式，

常用來起爆高威力猛炸藥和工業(yè)炸藥。

2、炸藥的敏感度及其測定

促使炸藥爆炸所需起爆能的多少稱為炸藥的敏感度或感度。如果在較小

的某種外能作用下就能使炸藥爆炸，則炸藥對該種能量的敏感度就高，

反之敏感度就低。

炸藥的敏感度是炸藥最重要的性能指標之一，它可能決定炸藥的用途和

用量。炸藥的敏感度對炸藥的生產、貯存、運輸和使用都有決定性影響，

敏感度高的炸藥可能給以上各環(huán)節(jié)增加不安全因素，因此影響生產工藝、

貯運方式和起爆方法。敏感度過低的炸藥可能給起爆帶來困難，增加起

爆成本，如果不能可靠起爆，會發(fā)生拒爆，則是爆破工程的最嚴重事故，

因為處理拒爆是爆破工程最危險的工作。

(1)熱敏感度

炸藥受熱而引爆的難易程度稱為炸藥的熱敏感度。工業(yè)上通常分別用爆

發(fā)點和火焰感度兩個實驗指標來衡量炸藥的熱敏感度。

(2)機械感度

炸藥在撞擊、摩擦等作用下引發(fā)爆炸的難易程度稱為炸藥的機械感度,

分別用撞擊感度和摩擦感度來衡量。

(3)爆轟感度

炸藥在附近發(fā)生的爆炸作用下被引爆的難易程度稱為炸藥的爆轟感度,

通常用極限起爆藥量和殉爆距離來測定。

3、影響炸藥炸藥敏感度的因素

炸藥的敏感度是由它的化學和物理性質決定的，主要有以下幾方面：

(1)化學性質；(2)相態(tài)；(3)粒度;(4)裝藥密度;(5)摻合物。

影響炸藥敏感度的因素很多，而且非常復雜，很難絕對下結論。在衡量

炸藥的敏感度時，要充分考慮引起炸藥化學反應的機理、炸藥本身的構

成和應用環(huán)境?？煽康氖峭ㄟ^實驗來確定，不能盲目定下結論。

五.炸藥的氧平衡

1、氧平衡的概念

大多數(shù)炸藥成分中都含C、H、0、N幾種元素，由于炸藥爆炸瞬間只

有其自身的化學元素發(fā)生反應，其產物可能有C02、CO、H20、NO、

N02、02、N2、C、H2等物質。其中氮的氧化物(NOn)和一氧化

碳(CO)都是有毒物質，碳(C)可燃，氧氣(02)具有氧化碳和氮

的能力，這些產物都是炸藥爆炸所不希望產生的。因此，我們希望炸藥

中的氧含量正好將炸藥中的C和H氧化，生成二氧化碳和水。這樣就

沒有多余的氧與氮反應，也不會因氧含量不夠而生成CO和C。即使有

其它產物，也只能是N2O如果能實現(xiàn)這樣的目的，則炸藥爆炸產物就

沒有毒害副作用，能量利用率也高。這就是炸藥氧平衡的的概念。炸藥

的氧平衡表示炸藥實際含氧量與使炸藥中碳、氫等可燃元素完全氧化所

需氧量相比，多余或不足的程度。

2、氧平衡的種類

氧平衡可分為三類：

(1)正氧平衡:炸藥中的氧含量足夠將碳、氫元素完全氧化，且有剩余；

(2)零氧平衡：炸藥中的氧恰好夠將碳、氫元素完全氧化，不多不少；

(3)負氧平衡：炸藥中的氧不足以將碳、氫元素完全氧化。

3、爆炸有害產物

實際上，即使是零氧平衡炸藥，在爆炸時仍會不同程度地產生有毒有害

物質，其根源在于：

(1)結合的不確定性。在氧平衡計算時，人為地確定炸藥中氧首先與炸

藥中的碳、氫發(fā)生反應生成二氧化碳和水，然后才有多余的氧和氮，生

成氧氣、氮氣或氮氧化合物。實際上在爆炸反應瞬間，各元素相互結合

具有化學反應的選擇性和隨機性，可能出現(xiàn)炸藥中的氧還沒有將碳和氫

完全氧化就與氮發(fā)生反應生成氮氧化物，從而使爆炸產物中既有氮的氧

化物，也有一氧化碳、碳元素和氫氣。

(2)反應不完全。炸藥各組分的配比是按反應完全的情況確定的，但實

際爆炸往往出現(xiàn)部分反應不完全，這樣就會從原理上產生有毒有害產物。

比如炸藥的顆粒較大，而爆炸反應的時間又非常短，有的成分沒來得及

反應。另外炸藥中的各成分在反應中的敏感程度不同,也會產生這種現(xiàn)

象。所以在炸藥中摻入某些鈍感成分，也會影響炸藥爆炸反應的完全性。

(3)后續(xù)產物。如果炸藥爆炸按照預想的反應方式進行，零氧平衡炸藥

的產物都是二氧化碳、水和氮氣。爆炸反應結束的瞬間，這些產物都是

高溫高壓氣體，很容易熱分解或與其它外界的物質發(fā)生二次反應而生成

有毒有害物質。如硫與氧、氫的化合物、氮氧化物等。這種情況在實際

生產中容易發(fā)生，很難控制。

六.炸藥爆轟

1.沖擊波

炸藥爆炸以爆轟波的形式進行的，爆轟波是一種特殊形式的沖擊波。為

了研究爆轟波，必須首先了解沖擊波。

沖擊波是一種特殊的壓縮波。一般的壓縮波是壓力連續(xù)變化的，而沖擊

波的壓力則是躍升的，具有不連續(xù)的陡峭波陣面。炸藥在空氣中爆炸和

飛機在空氣中超音速飛行都是產生沖擊波的典型例子。

沖擊波有一下特性：

(1)沖擊波具有陡峭的波陣面，在波陣面上介質狀態(tài)發(fā)生突躍變化。

(2)沖擊波以脈沖形式傳播，沒有周期性。

(3)沖擊波傳播速度永遠大于音波速度。

(4)沖擊波傳播速度同波的強度有關。

2、爆轟波

炸藥被起爆發(fā)生爆炸反應，放出熱量，產生大量高溫高壓氣體，在周圍

介質中激發(fā)沖擊波，沖擊波所到之處，炸藥分子活化發(fā)生爆炸反應，放

出能量的一部分用來補充沖擊波傳播過程中的能量損失，使沖擊波以穩(wěn)

定的爆速向前傳播，其后跟著化學反應區(qū)。這種伴隨著化學反應，在炸

藥中傳播的特殊形式的沖擊波叫做爆轟波，這個過程稱為爆轟過程，爆

轟傳播的速度稱為爆速。

3.影響炸藥爆轟的因素

炸藥的組成、結構、聚集狀態(tài)、裝藥尺寸和形狀等對爆轟過程有很大影

響，研究這些影響因素對合理有效地使用炸藥有重要意義。

爆速是爆轟波的一個重要參數(shù)，通常用它來分析炸藥爆轟的傳播過程。

一方面是因為爆轟波的傳播要靠反應區(qū)釋放的能量來維持，爆速的變化

直接反映了反應區(qū)結構以及能量釋放的多少和釋放速度的快慢；另一方

面是因為爆速是比較容易準確測定的一個爆轟參數(shù)。

（1）藥包直徑；（2）裝藥密度；（3）徑向間隙；（4）炸藥粒度；

（5）藥包外殼

七■炸藥的爆炸性能

衡量炸藥爆炸性能的指標有爆速、暴熱、爆容、爆壓、爆炸功、猛度、

暴力、爆破漏斗等。通過實驗測定或理論計算可確定這些指標值。

1、爆速

爆速是爆轟波的傳播速度，它是研究爆轟過程的重要參數(shù)，而且其測量

技術成熟、測定結果精度較高。測量爆速常用導爆索、電測和高速攝影

三類方法。

高速攝影法利用爆轟波陣面?zhèn)鞑r伴有的發(fā)光現(xiàn)象,用高速攝影機將爆

轟波陣面沿藥柱移動的光跡拍攝記錄在膠片上，得到爆轟波傳播的時間

——距離曲線，然后測量曲線上各點的瞬間傳播速度。

2、爆熱

單位質量的炸藥爆轟時放出的熱量稱為爆熱。是衡量炸藥爆炸過程中釋

放出能量多少的重要指標。

3、爆容

單位質量的炸藥爆炸產生的氣體產物在標準狀態(tài)下的體積稱為炸藥的

爆容，常用單位為L/kgo因為爆炸產物中的固體所占體積相當少，可

以忽略，所以爆容實際上是衡量炸藥爆炸產物體積的指標。爆容可以精

確計算。

4、爆壓

爆壓也稱爆炸壓力。在爆轟過程中，產物內的壓力分布不均勻，隨時間

變化，爆壓是指爆轟結束后時，爆炸產物在炸藥初始體積內達到平衡后

的流體靜壓強。

5、爆炸功

炸藥爆炸做功就象一個特殊的〃熱機〃工作的過程一樣，其化學能在爆

炸反應中轉化為熱能，在爆炸氣體產物的膨脹過程中,熱能轉化為機械

功——爆炸功。

6、猛度

炸藥爆炸對其鄰近介質所產生的局部壓縮、粉碎或擊穿作用的程度稱為

炸藥的猛度。猛度反映了爆轟所產生的沖擊波對周圍介質動效應的強度,

所以猛度的大小主要取決于爆轟波波陣面參數(shù)。

7、爆力

爆力是估量炸藥在介質內部爆炸時總的做功能力的相對指標，它表示炸

藥爆炸對周圍介質整體的壓縮、破壞和拋移等作用的威力。爆力反映了

爆炸沖擊波（應力波）在介質中的動作用和爆炸氣體膨脹靜作用的聯(lián)合

總效果。

8、爆破漏斗

以上各種確定炸藥爆炸能或爆炸能力的理論計算或實測方法在工程爆

破中主要其參考作用，不能直接應用。爆破漏斗是一個實用指標。

爆破漏斗就是埋在擬爆破介質中的炸藥爆炸后形成的漏斗狀坑體的體

積，依此衡量炸藥的爆炸威力。

八.常用的單質炸藥

只含有一種化學物質（一般是化合物）炸藥稱為單質炸藥。單質炸藥主

要有起爆藥、單質猛炸藥和單質弱炸藥。

1.起爆藥

起爆藥用來引發(fā)其它炸藥爆炸。起爆藥主要用于起爆器材，是件可爆破

的最初爆炸或點燃的炸藥。起爆藥的特點是能在較小的外能如針剌、撞

擊、摩擦、火焰、電信號激發(fā)下起爆。起爆藥的威力比高威力猛炸藥稍

低，用量非常少，但對爆破的可靠性起至關重要的作用。了解起爆藥的

類型和性能特點有利于起爆器材的正確使用。

起爆藥的品種非常多，制造工藝也不完全相同，不同國家不同廠家的產

品的性能也有區(qū)別，例如：

（1）雷汞；（2）疊氮化鉛；（3）二硝基重氮酚

2、單質猛炸藥

（1）梯恩梯；（2）黑索金；（3）太安；（4）硝化甘油；（5）特屈

兒；（6）奧克托金；（7）苦味酸；（8）六硝基茜；（9）三氨基三

硝基苯；（10）硝基孤；（11）622炸藥

662炸藥的分子式為C3H4N6O7,由烏洛托平（Woluotuopin）、尿

素和硝酸硝酸合成制得，為白色晶體，理論密度1.940g/cm3,熔點

183℃0爆速9182m/s（密度1.895g/cm3時）。662炸藥的沖擊感

度較低，燃燒時易轉為爆炸，水解安定性較差。其性能與奧克托金相當。

3、單質弱性炸藥一硝酸筱

硝酸錢的分子式為NH4NO3,是一種價格低廉、敏感度低、爆炸威力

較低、安全性好的單質炸藥，由氨和硝酸反應應制成。硝酸錢是目前工

業(yè)炸藥的主要成分,含量占一般工業(yè)炸藥的80%以上。硝酸錢的性能

對工業(yè)炸藥的生產、貯存、使用影響很大

九.工業(yè)炸藥

工業(yè)炸藥主要用于采礦、地質、交通、水利水電、石油、建筑、城市改

造、機械加工等工業(yè)部門的爆破，是和平年代常用炸藥，用量最大，也

稱民用炸藥。

目前國內外大量應用的工業(yè)炸藥都是混合炸藥，主要是以硝酸較為主要

成分的硝錢類混合炸藥。主要原因是硝酸鍍的生產原材料來源廣、工藝

簡單、價格低廉；機械和熱敏感度都低，因而安全性好；具有足夠的爆

炸威力。

當遇到炸藥用量不是很大、水中爆破、高溫爆破、爆破對象強度高或其

它特殊要求時，采用某些單質猛炸藥會達到事半功倍的效果。

黑火藥

黑火藥由硝酸鉀、木炭和硫磺機械混合而成；硝酸鉀是氧化劑，木炭是

可燃劑，硫既是可燃劑，又能使碳和硝酸鉀只進行生成二氧化碳的反應,

阻礙一氧化碳的生成，改善黑火藥的點火性能，而且還起到碳和硝酸鉀

間的粘合作用，有利于黑火藥的造粒，降低黑火藥的發(fā)火點。

2、鍍梯類炸藥

錢梯炸藥也稱硝鍍炸藥，主要成分是硝酸鍍（80%以上）和梯恩梯（10%

左右），還有少量木粉、石蠟、瀝青等。其中硝酸鐵是主要爆炸成分,

也是氧化劑；梯恩梯是敏化劑，也是還原劑；木粉起疏松作用，也是燃

料；為了使炸藥具有一定的防水能力，必要時加入少量石蠟、松香、瀝

青或凡士林等成分。

3.鍍油炸藥

錢油炸藥（國外稱ANFO）以硝酸錠和柴油為主要成分，還有木粉。其

中硝酸筱是主要爆炸成分，也是氧化劑；柴油是熱值很高的燃料，可以

提高鍍油炸藥的爆熱，同時柴油的加入也有利于炸藥生產過程中攪拌均

勻；木粉也是燃料，更主要起疏松作用。

4、錢松蠟和錢瀝蠟炸藥

錢松蠟炸藥以硝酸鍍、松香和石蠟為主要成分，錢瀝蠟以硝酸鍍、瀝青

和石蠟為主要成分。其中硝酸錠是主要爆炸成分，也是氧化劑，松香、

瀝青和石蠟是防水劑，也是還原劑。

5.硝化甘油炸藥

硝化甘油炸藥由硝化甘油、硝化棉、硝酸鏤（或硝酸鉀、硝酸鈉）、少

量木粉組成。其中硝化甘油為主要爆炸成分，硝化棉為吸收劑，硝酸鍍

（或硝酸鉀、硝酸鈉）為氧化劑。

6、漿狀炸藥和水