实用爆破技术.

实用爆破技术工程技术学院土木工程教研室葛克水电话：62638873、13501248018第一章爆破理论基础第一节爆炸和炸药的基本概念一、爆炸现象定义：爆炸是物质系统一种急剧的物理或化学变化，在变化过程中放出大量的能量对周围及介质做机械功，同时伴随有声、光和热等效应。三类：1、物理爆炸；2、化学爆炸；3、核爆炸。二、炸药爆炸的必备条件三个条件：第一章爆破理论基础•1、放热反应（是高速自动进行的首要条件）•（NH4)2C2O4----2NH3+H2O+CO+CO2-263KJ/mol•Ag2C2O4---2Ag+2CO2+123KJ/mol•2、反应高速进行煤、炸药3、生成大量气体（气体是做功的介质）2Al+Fe2O3---Al2O3+2Fe+841.4kJ/mol三、炸药化学反应形式爆炸不是炸药唯一的反应形式四种形式：第一章爆破理论基础1、热分解2、燃烧数米/秒密闭---爆炸3、爆炸没有处在理想状态数百米/秒---爆轰4、爆轰数千米/秒最大稳定速度进行、定值上述形式可相互转化四、炸药的分类1、按炸药的组成分：两种：单质炸药（军用）；混合炸药（工业炸药）2、按用途分：•三种：起爆药（感度高)、猛炸药（威力高）、发射药（火箭、火枪使用）第二节单质炸药一、起爆药起爆药的敏感度极高，他常用来做雷管的起爆药工业上常用的起爆药为：雷汞、氮化鉛、二硝基重氮酚1、雷汞•分子式：Hg(CNO)2•颜色：白色或灰白色。•敏感度：干燥时，对撞击、摩擦、火花极敏感，易爆。•反应（与其它物质）：潮湿时，极易与铝发生反应生成极易爆炸的雷酸盐；因此，不能用铝壳、可用铜或纸壳第一章爆破理论基础2、氮化鉛分子式：Pb(N3)2颜色：白色针状晶体敏感度：比雷汞热感度低，起爆威力大，且不因潮湿而降低；因此，可用在水下爆破。反应：在有二氧化碳存在的潮湿环境中，极易与铜反应生成氮化铜，极敏感，因此，不能用铜壳，可用铝、纸壳。3、二硝基重氮酚•分子式：C6H2(NO2)2N2O•简称：DDNP•颜色：黄色或黄褐色•敏感度：撞击、摩擦感度比雷汞和氮化鉛低，热感度介于氮化鉛和雷汞之间。不因潮湿而降低。•反应：75度时发生分解；170~175度发生爆炸。•特点：原材料来源广，制作工艺简单，成本低、安全、起爆性能良好，因此，工业雷管广泛用之第一章爆破理论基础二、单质炸药单质炸药是一种具有强烈爆炸作用的化合物，与起爆药相比，敏感度较低，爆炸威力较大，可用作雷管的加强药。工业上常用的单质猛炸药有：•梯恩梯、•黑索金、•泰安、•硝化甘油。第一章爆破理论基础1、梯恩梯分子式：C6H2(NO2)3CH3三硝基甲苯简称：TNT.颜色：黄色晶体溶解度：几乎不溶于水安定性：好。常温不分解，遇火燃烧，密闭→爆炸，机械感度较低，加细砂感度增高，工业炸药敏化剂。爆速：7000m/s.第一章爆破理论基础2、黑索金•分子式：C3H6N3(NO2)3环三次甲基三硝胺•简称：RDX•颜色：白色晶体•溶解度：几乎不溶于水•安定性：好。机械感度比TNT高，威力、爆速均高•爆速：8300m/s•用途：导爆索3、泰安–分子式：C(CH2ONO2)4季戊四硝酸酯–颜色：白色晶体–简称：PETN–溶解度：几乎不溶于水–安定性：好。威力大–爆速：8400m/s–用途：同RDX4、硝化甘油•分子式：C3H3(ONO2)3、三硝酸酯丙三醇•简称：NG•颜色：无色或微带黄色油状液体•溶解度：不溶于水（水下爆破使用）•敏感度：撞击极高、不能单独使用（纯硝化甘油在13.2度时冻结，此时极敏感，为提高使用安全程度，常将它与二硝酸酯乙二醇混合使用，后者的冻结点为-22.8度。•用途：工业炸药：用多孔物质、硅藻土或硝化棉吸收后使用。第一章爆破理论基础第三节混合炸药•混合炸药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较起爆药低但威力较大、土石方爆破常用之。又称之为工业炸药。常见的工业炸药有：铵锑炸药、铵油炸药、浆状炸药、乳化炸药、硝化甘油炸药。一、铵锑炸药1、硝酸铵。是氧化剂、铵锑炸药的主要成分。其本身是弱性炸药，不能直接被一只普通工业雷管引爆，吸湿性强、易溶于水。第一章爆破理论基础•2、梯恩梯。敏化剂、兼起还原剂、提高感度和威力•3、石蜡和沥青。抗水剂、防吸湿结块。•4、木粉。松散剂、又是还原剂。•5、食盐。消焰剂、不参加爆炸反应、目的降低爆炸温度（主要用于含瓦斯的煤矿）•用途较广。•优点：爆炸性能好，威力较大，原材料广，成本较低。•缺点：易吸湿结块，不适合在潮湿有水环境中使用•型号：1#、2#、3#岩石炸药。第一章爆破理论基础•二、铵油炸药（DryBlastingAgent)•1、硝酸铵。氧化剂。•2、柴油。可燃剂、还原剂。•3、木粉。疏松剂。•优点：价格便宜。•三、铵松蜡炸药•1、硝酸铵。氧化剂。•2、松香和石蜡。还原剂和防水剂。•3、木粉。疏松剂。能接近2#岩石炸药。•优点：防潮抗水能力强。第一章爆破理论基础•四、浆状炸药•它是一种防水炸药，它为硝铵类炸药的应用开辟了新领域，解决了硝铵类炸药应用于水中爆破的问题•1、氧化剂水容液•采用硝酸铵饱和水溶液，有时加入少量硝酸钠。•2、敏化剂及可燃剂•因含水使其起爆感度下降，未能顺利起爆需加入敏化剂提高其起爆感度。•两类：一类是高敏度炸药：如TNT、硝化甘油；另一类是可燃剂：如铝粉、镁粉、柴油。•3、胶凝剂第一章爆破理论基础•起增稠作用，使炸药固体颗粒呈悬浮状态。并将氧化剂水溶液、不溶于水的敏化剂颗粒及其它组分胶凝在一起。胶凝剂有：魁豆胶、田箐胶、皂角胶、聚丙烯酰胺。•4、胶联剂•促使胶凝剂分子中的基团互相键和，进一步连接成为巨型网状结构，增稠和抗水。主要成份：硼砂或硼砂与重铬酸钠的混合溶液。•5、安定剂（尿素）•特点：高威力防水炸药，防水性能良好、密度大、可用于水下爆破；缺点是感度低、一只8#雷管不能起爆，需起爆药包起爆，成本较高。第一章爆破理论基础•五、水胶炸药•它是在浆状炸药基础上发展起来的，性质与浆状炸药基本相同；不同之处在于敏化剂，它是采用一种可溶于水的甲基安硝酸盐，水偶合较好。因此，该炸药高度较高，可用一只8#雷管起爆，成本较高。•六、乳化炸药•乳化炸药是氧化剂水溶液被乳化成微细液滴分散地悬浮在连续的油相中，构成油包水型防水炸药。•水包油型（浆状炸药、水胶炸药）：水溶液为连续相，悬浮的固体颗粒为分散相。第一章爆破理论基础•1、氧化剂水溶液•主要为硝酸铵和硝酸钠的饱和水溶液。•2、敏化剂•猛炸药：TNT；金属粉：铝、镁粉；发泡剂、空心球•3、可燃剂•主要为油相材料---柴油、石蜡或凡士林。•4、乳化剂•能在氧化剂水溶液中形成油包水型乳状体系。•5、少量添加剂•主要为乳化促进剂、晶型改性剂和稳定剂之类的物质•特点：乳化炸药的猛度、爆速和感度均较高，可用一只8#雷管起爆，密度在较宽范围（1.03~1.3g/cm3)内可调，抗水性能好，加工使用安全，适合于爆破现场直接混拌，实现装药机械化，可在各种条件下爆破。缺点是爆炸威力较低。•七、硝化甘油炸药•1、硝化甘油（基本成分、40%~60%).•2、硝酸钾、硝酸铵。氧化剂。•3、硝化梯、吸水剂。•4、木粉。疏松剂。•------称之为胶质硝化甘油炸药。第一章爆破理论基础•特点：抗水性能强、爆炸威力高、可在水下爆破，缺点是安全性差、成本高，使用数量占总药量的0.5~1.0%。第四节炸药的起爆一、炸药的起爆与起爆机理1、炸药的起爆与起爆能•炸药是具有相对稳定性和爆炸性的物质，欲使它发生爆炸，必须提供一定的外界能量，以打破原来相对平衡状态。•在外界能量作用下，使炸药发生爆炸的过程称为起爆。•这种使炸药发生爆炸的外界能量称为起爆能。•起爆能主要有三种形式：热能、机械能、爆炸能。第一章爆破理论基础2、起爆机理•起爆能能否起爆炸药，不仅与起爆能的大小有关，而且还取决于能量的集中程度。•另外，根据活化能理论，反应是在活化分子之间发生。要起爆---足够外能、多---反应越快---活化能越多---足够的活化分子---发生---作用在部分炸药分子---活化分子---活化分子越多→爆炸。⑴热能起爆机理•炸药在热能作用下发生热分解，但不一定爆炸。只有在下列条件下发生爆炸：•炸药化学反应放出的热量大于散失的热量。第一章爆破理论基础⑵机械能起爆机理•炸药在摩擦、撞击等作用下，由机械能---热能---来不及均匀地分布到全部炸药分子---集中到个别小点上（结晶的两面角、多面棱角或微小气泡等）---即所谓的热点---温度很高---自身反应的同时---灼热周围炸药分子---发生热积累---爆炸。•这种热点称为热核。•热点形成的原因：•炸药中微小气泡的绝热压缩；•炸药颗粒间或掺和物间的强烈摩擦；•高粘性液体炸药的流动生热。•炸药中经常加入发泡剂、珍珠岩、空心玻璃微球和坚硬掺和物等，目的就是有利于热点形成。⑶爆炸能起爆机理工业上常利用雷管、导爆索或炸药包的爆炸能引爆炸药，由于炸药爆炸瞬间产生的爆轰波（强冲击波）的作用，同时释放出大量的热和高压使炸药产生强烈的压缩和错动，使炸药发生爆炸。其机理是热能、机械能起爆机理的综合。二、炸药的感度1.炸药的感度炸药在外能作用下起爆的难易程度，叫做炸药的敏感度或叫感度。激起炸药爆炸反应所需的最小能量叫做起爆能。感度的高低用起爆能的大小来衡量，所需起爆能越小，感度就越高，反之，感度就低。但同一种炸药对不同形式起爆能具有不同的感度。例如，氮化铅对机械能比对热能更敏感；二硝基重氮酚则是热能比机械能敏感第一章爆破理论基础•炸药的感度包括：•热感度（0.05g）：加热感度、火焰感度；•撞击感度（0.05g）：•摩擦感度（0.05g）：•爆炸能感度：单质炸药（极限药量0.5g）、混合炸药（殉爆度）•几种单质猛炸药的极限起爆药量第一章爆破理论基础•几种单质猛炸药的极限起爆药量起爆药名称受试炸药（g)TNTRDX特屈儿雷汞0.240.190.19氮化铅0.160.100.05二硝基重氮酚0.1630.170.13第一章爆破理论基础•了解炸药感度的高低，对于炸药的生产、贮存、运输、使用具有重要意义。2、影响炸药感度的因素•炸药的化学结构炸药的分子结构结合得越脆弱，其感度就越高；反之就越低。混合炸药的感度取决于炸药中结构最脆弱的组分的感度。•炸药的物理性质⑴炸药的相态熔融状态比固态感度高，因为，固态→熔融→吸收熔化潜热→内能较高。•⑵炸药粒度•两种情况：•猛炸药：颗粒越细感度越高（颗粒小，表面积大接收能量多）•起爆药：晶粒越大，感度越高（较大晶粒之间空隙较大，利于热点形成）。•⑶装药密度•存在一最佳密度，当装药密度小于最佳时，密度增加感度增加，但装药密度大于最佳时，密度增加感度下降。因为孔隙度减小，不利于吸收能量。•⑷微小气泡•炸药中含有的微气泡在爆炸能作用下发生绝热压缩，形成热点，可提高感度。第一章爆破理论基础•⑸掺和物•炸药中加入一定量掺和物可使炸药感度发生显著变化•两种情况：•高熔点、高硬度、导热性差的掺和物（石英、玻璃）可提高撞击、摩擦感度；•石蜡、石墨等软质掺和物可降低感度。•三、起爆系统•良好的起爆方式既有利于安全可靠的准爆，确保爆破过程根据工程需要，在时间上和空间上按一定的顺序进行，又有利于提高炸药能量的利用率，改善爆破质量、降低爆破危害。•根据使用爆破器材不同，起爆系统分为：–火雷管起爆系统–电雷管起爆系统–导爆索起爆系统–导爆管起爆系统•㈠、火雷管起爆系统火雷管起爆系统是利用导火索燃烧所产生对火焰，引爆火雷管进而引爆炸药包的起爆系统。该系统由火雷管、导火索、点火材料组成。第一章爆破理论基础1、火雷管:由管壳（铜、铝、纸）、起爆药（良好火感、二硝基重氮酚）、猛炸药（感度略低但威力较大黑索金、泰安）、加强帽（1.9~2.1mm小孔金属罩，铜片制，加强起爆药爆轰的约束条件，密封作用，减少外界影响）组成。聚能穴火雷管猛炸药起爆药加强冒管壳工业雷管按起爆威力从小到大分为十个等级，号数越大，起爆能力越强。常用6#、8#雷管。2、导火索•以黑火药为药芯，外面包裹棉线、塑料、纸条、沥青等材料。导火索用以传