【正文】 實用爆破技術(shù) 工程技術(shù)學院 土木工程教研室 葛克水 電話： 62306683/13366721752 第一章爆破理論基礎(chǔ) 第一節(jié) 爆炸和炸藥的基本概念 一、爆炸現(xiàn)象 ? 定義：爆炸是物質(zhì)系統(tǒng)一種急劇的物理或化學變化，在變化過程中放出大量的能量對周圍及介質(zhì)做機械功，同時伴隨有聲、光和熱等效應。 ?三類： 物理爆炸； 化學爆炸； 核爆炸。 二、炸藥爆炸的必備條件 三個條件： 第一章爆破理論基礎(chǔ) ? 放熱反應（是高速自動進行的首要條件） ? （ NH4)2C2O42NH3+H2O+CO+CO2263KJ/mol ? Ag2C2O42Ag+2CO2+123KJ/mol ? 反應高速進行 煤、炸藥 生成大量氣體（氣體是做功的介質(zhì)） 2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe+三、炸藥化學反應形式 爆炸不是炸藥唯一的反應形式 四種形式： 第一章爆破理論基礎(chǔ) 熱分解 燃燒 數(shù)米 /秒 密閉 爆炸 爆炸 沒有處在理想狀態(tài) 數(shù)百米 /秒 爆轟 爆轟 數(shù)千米 /秒 最大穩(wěn)定速度進行 、定值 上述形式可相互轉(zhuǎn)化 四、炸藥的分類 按炸藥的組成分： 兩種：單質(zhì)炸藥（軍用）；混合炸藥（工業(yè)炸藥） 按用途分： 第一章爆破理論基礎(chǔ) 氮化鉛 分子式： Pb(N3)2 顏色：白色針狀晶體 敏感度：比雷汞熱感度低，起爆威力大，且不因潮濕而降低；因此，可用在水下爆破。 反應：在有二氧化碳存在的潮濕環(huán)境中，極易與銅反應生成氮化銅，極敏感，因此，不能用銅殼，可用鋁、紙殼。 第一章爆破理論基礎(chǔ) 二、單質(zhì)炸藥 單質(zhì)炸藥是一種具有強烈爆炸作用的化合物，與起爆藥相比，敏感度較低，爆炸威力較大，可用作雷管的加強藥。 工業(yè)上常用的單質(zhì)猛炸藥有： ?梯恩梯、 ?黑索金、 ?泰安、 ?硝化甘油。 第一章爆破理論基礎(chǔ) 梯恩梯 ?分子式： C6H2(NO2)3CH3 三硝基甲苯 ?簡稱： TNT. ?顏色：黃色晶體 ?溶解度：幾乎不溶于水 ?安定性：好。常溫不分解，遇火燃燒，密閉 → 爆炸，機械感度較低，加細砂感度增高，工業(yè)炸藥敏化劑。 ?爆速： 7000m/s. 第一章爆破理論基礎(chǔ) 黑索金 ? 分子式： C3H6N3(NO2)3 環(huán)三次甲基三硝胺 ? 簡稱： RDX ? 顏色：白色晶體 ? 溶解度：幾乎不溶于水 ? 安定性：好。機械感度比 TNT高，威力、爆速均高 ? 爆速： 8300m/s ? 用途：導爆索 第一章爆破理論基礎(chǔ) 第三節(jié) 混合炸藥 ? 混合炸藥是由爆炸性成分和非爆炸性成分按照一定配比混合制成的敏感度較起爆藥低但威力較大、土石方爆破常用之。又稱之為工業(yè)炸藥。常見的工業(yè)炸藥有：銨銻炸藥、銨油炸藥、漿狀炸藥、乳化炸藥、硝化甘油炸藥。 一、銨銻炸藥 硝酸銨。是氧化劑、銨銻炸藥的主要成分。其本身是弱性炸藥，不能直接被一只普通工業(yè)雷管引爆，吸濕性強、易溶于水。 第一章爆破理論基礎(chǔ) ? 梯恩梯。敏化劑、兼起還原劑、提高感度和威力 ? 石蠟和瀝青。抗水劑、防吸濕結(jié)塊。 ? 木粉。松散劑、又是還原劑。 ? 食鹽。消焰劑、不參加爆炸反應、目的降低爆炸溫度（主要用于含瓦斯的煤礦） ? 用途較廣。 ? 優(yōu)點：爆炸性能好，威力較大，原材料廣，成本較低。 ? 缺點：易吸濕結(jié)塊，不適合在潮濕有水環(huán)境中使用 ? 型號： 3巖石炸藥。 第一章爆破理論基礎(chǔ) ? 二、銨油炸藥（ Dry Blasting Agent) ? 硝酸銨。氧化劑。 ? 柴油。可燃劑、還原劑。 ? 木粉。疏松劑。 ? 優(yōu)點：價格便宜。 ? 三、銨松蠟炸藥 ? 硝酸銨。氧化劑。 ? 松香和石蠟。還原劑和防水劑。 ? 木粉。疏松劑。能接近 2巖石炸藥。 ? 優(yōu)點：防潮抗水能力強。 第一章爆破理論基礎(chǔ) ? 四、漿狀炸藥 ? 它是一種防水炸藥，它為硝銨類炸藥的應用開辟了新領(lǐng)域，解決了硝銨類炸藥應用于水中爆破的問題 ? 氧化劑水容液 ? 采用硝酸銨飽和水溶液，有時加入少量硝酸鈉。 ? 敏化劑及可燃劑 ? 因含水使其起爆感度下降，未能順利起爆需加入敏化劑提高其起爆感度。 ? 兩類：一類是高敏度炸藥：如 TNT、硝化甘油；另一類是可燃劑：如鋁粉、鎂粉、柴油。 ? 膠凝劑 第一章爆破理論基礎(chǔ) ? 起增稠作用，使炸藥固體顆粒呈懸浮狀態(tài)。并將氧化劑水溶液、不溶于水的敏化劑顆粒及其它組分膠凝在一起。膠凝劑有：魁豆膠、田箐膠、皂角膠、聚丙烯酰胺。 ? 膠聯(lián)劑 ? 促使膠凝劑分子中的基團互相鍵和，進一步連接成為巨型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，增稠和抗水。主要成份：硼砂或硼砂與重鉻酸鈉的混合溶液。 ? 安定劑（尿素） ? 特點：高威力防水炸藥，防水性能良好、密度大、可用于水下爆破；缺點是感度低、一只 8雷管不能起爆，需起爆藥包起爆，成本較高。 第一章爆破理論基礎(chǔ) ? 五、水膠炸藥 ? 它是在漿狀炸藥基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，性質(zhì)與漿狀炸藥基本相同；不同之處在于敏化劑，它是采用一種可溶于水的甲基安硝酸鹽，水偶合較好。因此，該炸藥高度較高，可用一只 8雷管起爆，成本較高。 ? 六、乳化炸藥 ? 乳化炸藥是氧化劑水溶液被乳化成微細液滴分散地懸浮在連續(xù)的油相中，構(gòu)成 油包水型 防水炸藥。 ? 水包油型（漿狀炸藥、水膠炸藥）：水溶液為連續(xù)相，懸浮的固體顆粒為分散相。 第一章爆破理論基礎(chǔ) ? 氧化劑水溶液 ? 主要為硝酸銨和硝酸鈉的飽和水溶液。 ? 敏化劑 ? 猛炸藥： TNT；金屬粉：鋁、鎂粉；發(fā)泡劑、空心球 ? 可燃劑 ? 主要為油相材料 柴油、石蠟或凡士林。 ? 乳化劑 ? 能在氧化劑水溶液中形成油包水型乳狀體系。 ? 少量添加劑 ? 主要為乳化促進劑、晶型改性劑和穩(wěn)定劑之類的物質(zhì) 第一章爆破理論基礎(chǔ) ? 特點：抗水性能強、爆炸威力高、可在水下爆破，缺點是安全性差、成本高，使用數(shù)量占總藥量的~%。 第四節(jié) 炸藥的起爆 一、炸藥的起爆與起爆機理 炸藥的起爆與起爆能 ? 炸藥是具有相對穩(wěn)定性和爆炸性的物質(zhì)，欲使它發(fā)生爆炸，必須提供一定的外界能量，以打破原來相對平衡狀態(tài)。 ? 在外界能量作用下，使炸藥發(fā)生爆炸的過程稱為 起爆 。 ? 這種使炸藥發(fā)生爆炸的外界能量稱為 起爆能 。 ? 起爆能主要有三種形式： 熱能、機械能、爆炸能 。 第一章爆破理論基礎(chǔ) 起爆機理 ? 起爆能能否起爆炸藥，不僅與起爆能的大小有關(guān)，而且還取決于能量的集中程度。 ? 另外，根據(jù)活化能理論，反應是在活化分子之間發(fā)生。要起爆 足夠外能、多 反應越快 活化能越多 足夠的活化分子 發(fā)生 作用在部分炸藥分子 活化分子 活化分子越多 → 爆炸。 ⑴ 熱能起爆機理 ? 炸藥在熱能作用下發(fā)生熱分解，但不一定爆炸。只有在下列條件下發(fā)生爆炸 ： ? 炸藥化學反應放出的熱量大于散失的熱量。 第一章爆破理論基礎(chǔ) ⑵ 機械能起爆機理 ? 炸藥在摩擦、撞擊等作用下，由機械能 熱能 來不及均勻地分布到全部炸藥分子 集中到個別小點上（結(jié)晶的兩面角、多面棱角或微小氣泡等） 即所謂的熱點 溫度很高 自身反應的同時 灼熱周圍炸藥分子 發(fā)生熱積累 爆炸。 ? 這種熱點稱為熱核。 ? 熱點形成的原因： ? 炸藥中微小氣泡的絕熱壓縮； ? 炸藥顆粒間或摻和物間的強烈摩擦； ? 高粘性液體炸藥的流動生熱。 ? 炸藥中經(jīng)常加入發(fā)泡劑、珍珠巖、空心玻璃微球和堅硬摻和物等，目的就是有利于熱點形成。 第一章爆破理論基礎(chǔ) ? 炸藥的感度包括： ? 熱感度（ ）：加熱感度、火焰感度； ? 撞擊感度（ ）： ? 摩擦感度（ ）： ? 爆炸能感度：單質(zhì)炸藥（極限藥量 ）、混合炸藥（殉爆度） ? 幾種單質(zhì)猛炸藥的極限起爆藥量 第一章爆破理論基礎(chǔ) ? 幾種單質(zhì)猛炸藥的極限起爆藥量 起爆藥 名稱 受試炸藥（ g) TNT RDX 特屈兒 雷汞 氮化鉛 二硝基重氮酚 第一章爆破理論基礎(chǔ) ? 了解炸藥感度的高低，對于炸藥的生產(chǎn)、貯存、運輸、使用具有重要意義。 影響炸藥感度的因素 ? 炸藥的化學結(jié)構(gòu) 炸藥的分子結(jié)構(gòu)結(jié)合得越脆弱，其感度就越高；反之就越低?；旌险ㄋ幍母卸热Q于炸藥中結(jié)構(gòu)最脆弱的組分的感度。 ? 炸藥的物理性質(zhì) ⑴ 炸藥的相態(tài) 熔融狀態(tài)比固態(tài)感度高，因為，固態(tài) → 熔融→ 吸收熔化潛熱 → 內(nèi)能較高 。 第一章爆破理論基礎(chǔ) ? ⑸ 摻和物 ? 炸藥中加入一定量摻和物可使炸藥感度法甚顯著變化 ? 兩種情況： ? 高熔點、高硬度、導熱性差的摻和物（石英、玻璃）可提高撞擊、摩擦感度； ? 石蠟、石墨等軟質(zhì)摻和物可降低感度。 ? 三、起爆系統(tǒng) ? 良好的起爆方式既有利于安全可靠的準爆，確保爆破過程根據(jù)工程需要，在時間上和空間上按一定的順序進行，又有利于提高炸藥能量的利用率，改善爆破質(zhì)量、降低爆破危害。 第一章爆破理論基礎(chǔ) 火雷管 : 由 管殼 （銅、鋁、紙）、 起爆藥 （良好火感、二硝基重氮酚）、 猛炸藥（感度略低但威力較大黑索金、泰安） 、 加強帽 （ ~，銅片制，加強起爆藥爆轟的約束條件，密封作用，減少外界影響）組成。 聚能穴 火雷管 猛炸藥 起爆藥 加強冒 管殼 傳爆方向 導爆索 消爆管 大內(nèi)管 延期藥 起爆藥 猛炸藥 導爆索 單向繼爆管 第一章爆破理論基礎(chǔ) 電雷管 結(jié)構(gòu)與火雷管類似，不同的是引火部分。（火雷管是導火索；而電雷管是由腳線、橋絲和引火頭組成點燃裝置） ?電雷管的類別： ?瞬發(fā)電雷管 ?延期電雷管（秒延期電雷管、毫秒延期電雷管） 直插式 引火頭式 猛炸藥 起爆藥 引火頭 延期藥 起爆藥 猛炸藥 第一章爆破理論基礎(chǔ) ? 秒延期時間為： 、 1s、 or 2s. ? 與瞬發(fā)電雷管不同之處是：秒延期電雷管的引火頭與起爆藥之間裝有一段精致導火索。 ? 國產(chǎn)秒延期電雷管為 1到 7段（見下表） 段別 1 2 3 4 5 6 7 時間 s + + + + + + + 段別 1 2 3 4 5 時間 ms 小于 13 25+10 50+10 75+15 100+15 段別 6 7 8 9 10 時間 ms 150+20 200+20 250+25 310+30 380+35 段別 11 12 13 14 15 時間 ms 460+40 550+45 655+50 760+55 880+60 段別 16 17 18 19 20 時間 ms 1020+60 1200+90 1400+100 1700+130 2022+150 第一章爆破理論基礎(chǔ) ∴ KBmax－ KBmin≤I2tqmin 即 I2≥（ KBmax － KBmin )／ tqmin 即 I ≥〔 （ KBmax － KBmin ）／ tqmin 〕 1/2 盡管單個雷管最小準爆電流不大于 A，但為了可靠起見規(guī)定： 采用直流電起爆時，電流大于 。 采用交流電起爆時，電流大于 4A。 導線 電爆網(wǎng)路中的導線通常用絕緣良好的銅線和鋁線，大量爆破時，電線用量大。在網(wǎng)路的不同部分需要采用不同規(guī)格導線。通?？煞譃椋?端線、連接線、區(qū)域線、主線。 第一章爆破理論基礎(chǔ) ⑴、 端線 :在深孔或藥室爆破中，由于腳線不夠長，需要在腳線上加接一段導線，稱為端線。 ? 深孔：截面為 ~； ? 藥室：截面為 1~。 ⑵、 連接線 :連接各孔口或藥室之間的電線稱為連接線。 ⑶、 區(qū)域線 :連接連接線與主線的電線，稱為區(qū)域線。 ⑷、 主線 :連接區(qū)域線和爆破電源的電線稱為主線。主線一般可反復使用。 第一章爆破理論基礎(chǔ) 起爆電源 :常用的有： ? 起爆器：發(fā)電機式、電容式（常用） ? 照明電或動力電源（除瓦斯礦外，均可使用） 電爆網(wǎng)路的連接方式及其計算 連接方式 :串聯(lián)、并聯(lián)、混聯(lián) ⑴、串聯(lián) 注意： ①、要使通過每個雷管的電流足夠大（直流電：。交流電： 4A.) 第