1、1諾貝爾名言：“我更關心生者的肚皮，而不是以紀念碑的形式對死者的緬懷、“我看不出我應得到任何榮譽，我對此也沒有興趣。第一頁，共六十二頁。爆破工程在國民經濟建設中的作用根本建設開山鑿石隧道修路移山填海拋石筑壩城市建設撤除建筑開挖地基機械加工爆炸焊接爆炸復合爆炸切割爆炸加工航空航天星箭別離發(fā)動機點火救生逃逸降落傘切割第二頁，共六十二頁。2022/9/5單 位：平安科學與工程學院主講人：高保彬炸藥和起爆井巷工程第四講第三頁，共六十二頁。2022/9/5炸藥爆炸理論2炸藥1炸藥起爆3炸藥和起爆第四頁，共六十二頁。2022/9/5目的 重點 炸藥爆炸理論難點炸藥爆炸理論掌握炸藥及其起爆器材炸藥開展史第五

2、頁，共六十二頁。2022/9/5炸藥1第六頁，共六十二頁。2022/9/5引言7起爆藥：敏感、威力小，對機械沖擊、摩擦、加熱、電火花極敏感，雷管的起爆藥。雷汞、 氮化鉛等。猛炸藥：敏感度低、威力大，雷管的加強藥、組成混合炸藥。TNT、黑索金、太恩。 發(fā)射藥火藥：快速燃燒，軍事上發(fā)射藥，工業(yè)上作起爆器材導火索和雷管的延期藥 單體炸藥：各組成元素以一定化學結構存在于同一分子中的炸藥。TNT、黑索金、雷汞混合炸藥：由兩種以上分子組成的混合物。硝化甘油類炸藥、硝銨類炸藥、氯酸鹽類炸藥1. 按組分分：2. 按用途分：第七頁，共六十二頁。2022/9/51.1 黑火藥時代“火的概念及演變繼而進入煤和石油燃

3、燒的利用；（2）幾千年前燧人氏鉆木取火開始了人類對火的利用；（1）當今已進入原子能時代；從某種意義上講:人類是從火中繁榮起來的。在利用火的技術中，火炸藥的利用獨樹一幟。（3）第八頁，共六十二頁。2022/9/51.1 黑火藥時代“藥的概念及演變古代藥物雖多是天然品，但能爆發(fā)著火的藥都不是天然產物，而是中國煉丹家發(fā)明的。（1）公元前475-86年，煉丹家利用各種金、石藥物煉藥時，硝、硫、炭為常備物，當此三種成分相遇受熱或激發(fā)即會爆炸著火。（2）由于煉丹而發(fā)生的火藥爆發(fā)燃燒丹房的事故多了，轉而重視火藥的爆發(fā)性質而作兵家火攻之用，也因此將一切爆發(fā)著火的物質都以藥字命名，統(tǒng)稱為火藥。（3）第九頁，共六

4、十二頁。2022/9/5時 間發(fā) 展 歷 程公元660年孫思邈（藥學家）丹經中“伏硫磺法”，就記載了硝石與硫磺的化學反應；公元803年清庶子鉛汞甲辰至寶集成中記載了硫二兩、硝二兩、馬兜鈴三錢半配合而成的礬伏火法： 4KNO3+2S+6C=2K2S+2N2+6CO2即民間所謂的“一硫二硝三木炭”的說法。1113世紀黑火藥經由阿拉伯傳入歐洲， 1242年國外才有第一次專門記載。1.1 黑火藥時代火藥黑火藥的開展歷程第十頁，共六十二頁。2022/9/5時 間發(fā) 展 歷 程17世紀歐洲產業(yè)革命后，黑火藥始用于開采礦石。18世紀末至18世紀末黑火藥還是唯一的炸藥品種。1799年雷汞的發(fā)現和應用,標志著黑

5、火藥時代的結束。我國由于受蘇聯(lián)文字翻譯的影響，把爆發(fā)物中以爆燃為主要反應形式的才稱為火藥，而把以爆轟為主要反應形式的稱為炸藥，同時也把一切爆發(fā)物都稱為炸藥。1.1 黑火藥時代火藥黑火藥的開展歷程第十一頁，共六十二頁。2022/9/5時 間發(fā) 展 歷 程19世紀基礎化學的發(fā)展促進了炸藥化學的研究，一些工業(yè)炸藥相繼問世。18671875年偉大的化學家諾貝爾發(fā)明了：硝化甘油炸藥、硝化棉炸藥和雷管，推動了爆破技術向生產建設的廣闊領域發(fā)展。20世紀初人類經歷了兩次世界大戰(zhàn)。炸藥的研究和生產達到了瘋狂時期，從另一個角度講也推動了炸藥和爆破技術的發(fā)展。出現的軍事炸藥主要、（黑索金）等。1.2 硝化甘油時代炸

6、藥炸藥的開展歷程第十二頁，共六十二頁。2022/9/51.2、硝化甘油時代硝化甘油是由甘油經三次硝化而制，又稱三硝酸甘油酯，英文名Nitroglycerine，縮寫：NG硝化甘油純硝化甘油感度極高，不能單獨作為工業(yè)炸藥使用。在13.5度時，結晶的硝化甘油用羽毛一撥，就能爆炸；化學特性硝化甘油有毒，雖其揮發(fā)性很小，但當你聞到有股淡淡的甜味時，你就中毒了。中毒的反應如同急性感冒癥狀。物理性質諾貝爾發(fā)現了硅藻土能吸收相當大量的硝化甘油，并且運輸和使用時都較為安全，于是便產生了最初的硝化甘油類炸藥達納邁特。之后又出現其衍生品如:硝化棉炸藥等。第十三頁，共六十二頁。2022/9/51.2 硝化甘油時代抗

7、水性強、可用于水 下爆破密度大、爆炸威力大 優(yōu) 點撞擊和摩擦感度高，安全性差有毒價格昂貴，儲存期短、易老化 缺 點第十四頁，共六十二頁。2022/9/51.3 硝酸銨時代 硝酸銨ammonium nitrate縮寫：AN 分子式： NH4NO3 氧平衡： 19.98% 爆速 ： 11002700m/s 臨界直徑：100mm 第十五頁，共六十二頁。2022/9/51.3 硝酸銨時代 時 間發(fā) 展 歷 程1659年德國人J.R.格勞貝爾首次制得硝酸銨。19世紀末期歐洲人用硫酸銨與智利硝石（硝酸鈉）進行復分解反應生產硝酸銨。后由于合成氨工業(yè)的大規(guī)模發(fā)展，硝酸銨生產獲得了豐富的原料，于20世紀中期得到

8、迅速發(fā)展，20世紀60年代硝酸銨曾是氮肥的領先品種。中國在60年代左右建立了一批硝酸銨工廠。硝酸銨的開展歷程第十六頁，共六十二頁。2022/9/51.3 硝酸銨時代 當硝酸銨顆粒吸濕以后，在顆粒表面逐漸形成飽和溶液膜，通過表面張力和毛細管作用，使飽和溶液膜在顆粒之間搭成“液橋”。隨著溫度的下降，從“液橋”中析出堅硬致密的晶粒，并將硝酸銨顆粒牢固地粘結成塊狀。又稱“鹽橋”結塊。這和我們日常的鹽受潮結塊是一個原理。當化工廠存放大量硝酸銨就會結塊成鹽山，這種鹽山就像石頭那么硬，在過去的工程能力條件下很難把它破碎。當爆破量比較大時，引起了硝酸銨的爆炸，世界發(fā)生了多起慘烈事故。具有較強的吸濕性和結塊性特

9、點第十七頁，共六十二頁。2022/9/51.3 硝酸銨時代 歷史上最大的10次爆炸之一德克薩斯城的災難第十八頁，共六十二頁。2022/9/51.3 硝酸銨時代 第二次世界大戰(zhàn)期間，一些國家專門建立了硝酸銨廠，將硝酸銨與TNT混合在一起彌補軍用炸藥的不足；這就是最早的銨梯炸藥；中國解放后，硝酸銨作為主要化肥，也同時生產硝銨炸藥；一些山區(qū)農民買了化肥種地，農閑時就把化肥加點柴油加工炒一下，去山上開炸石頭。隨著多起恐怖爆炸事件的發(fā)生，尤其是911事件之后，硝酸銨被全世界統(tǒng)一列為爆炸物質和嚴控生產，我國的大多生產廠關閉轉產，僅留下為數不多一些大型化工廠在計劃條件下控制生產?；实淖饔靡脖蝗〈?。第十九頁

10、，共六十二頁。2022/9/51.3 硝酸銨時代 銨梯炸藥銨油炸藥銨松（瀝）臘炸藥漿狀（水膠）炸藥乳化炸藥硝銨類炸藥-按出現順序有：硝酸銨造粒品種按出現順序有：粒狀、多孔粒狀、膨化粒狀。第二十頁，共六十二頁。2022/9/51.3 硝酸銨時代 TNT作用：提高炸藥感度、威力銨梯炸藥成分硝酸銨T N T木 粉問題：價格貴、與軍工爭原料、有毒這類炸藥受潮、遇水就失效木粉作用：減緩結塊第二十一頁，共六十二頁。2022/9/51.3 硝酸銨時代 柴油作用：平衡硝酸銨的氧平衡值，提高炸藥的傳爆性能。解決了使用TNT的問題。銨油炸藥成分 硝酸銨柴 油木 粉 新問題： 用雷管不能直接起爆， 臨界直徑大， 不

11、能用于小炮孔裝藥。 更沒有解決怕潮、怕水問題。第二十二頁，共六十二頁。2022/9/51.3 硝酸銨時代 把硝酸銨顆粒放在融化的松香、石蠟混合物中炒，讓松香、石蠟能包裹在顆粒上，起到防潮防水的作用。這樣，松香、石蠟也代替了柴油的作用。問題：可短期防水、但當溫度高一點時就融化粘接，失去防水作用；更大的問題：產生的毒氣量大，不能用于地下礦山。銨瀝臘炸藥硝酸銨 瀝 青石 蠟銨松臘炸藥石 蠟硝酸銨松 香第二十三頁，共六十二頁。2022/9/51.3 硝酸銨時代 固體顆粒和水溶液拌合在一起是要別離的，為此就參加膠結物質。生產的炸藥如漿糊狀。漿狀硝銨炸藥敏化猛炸藥（TNT）硝酸銨飽和水溶液 硝酸銨固體顆粒

12、膠 聯(lián) 劑問題：1參加了高猛炸藥和 高發(fā)熱原料使價格高； 2存放期不長，會離析、發(fā)霉、發(fā)臭、滲油等。第二十四頁，共六十二頁。2022/9/51.3 硝酸銨時代 乳化炸藥 具有劃時代意義的成果乳化炸藥成分硝酸銨飽和水溶液脂 肪 油敏化氣泡乳 化 劑神秘的乳化劑 具有讓水和油相溶的能力第二十五頁，共六十二頁。2022/9/51.3 硝酸銨時代 乳化炸藥的技術機理（1）油包水（硝酸銨水溶液），使連續(xù)相為利于燃燒傳爆的油；（2）油包水，使水包裹在油里，水不易蒸發(fā)流失，穩(wěn)定性好；（3）硝酸銨在遇到油脂類物質時，其更易活化；（4）加入微小氣泡作為敏化劑，提高了炸藥感度。乳化炸藥現在已將在工程爆破領域占主導

13、地位，并出現了很多衍生品：粉乳化炸藥：將乳化炸藥的乳劑噴霧干燥后制成；乳化油炸藥：在銨油炸藥中摻入粉乳化，來提高銨油炸藥的感度； 又稱，重銨油炸藥。各種煤礦許用炸藥：在前面炸藥的基礎上加入、或被覆消焰劑（鹽）。第二十六頁，共六十二頁。2022/9/5炸藥爆炸理論2第二十七頁，共六十二頁。2022/9/52.1 爆炸定義及分類28物理爆炸：僅有溫度、壓力和體積變化，如地震、閃電、鍋爐爆炸、氣球爆炸等，化學成分不變?；瘜W爆炸：產生爆炸物，如炸藥爆炸、燃放鞭炮、煤氣爆炸、瓦斯爆炸等，物態(tài)和化學成分發(fā)生變化。核爆炸：裂變原子彈、聚變氫彈爆炸的定義 一般認為，物質發(fā)生急劇變化并放出大量的能量、對周圍介質

14、做機械功，同時可能伴隨有聲、光、熱效應的現象，稱為爆炸。爆炸的根本特征表現在速度快、威力大和破壞作用強等方面。爆炸分類第二十八頁，共六十二頁。2022/9/52.2 炸藥爆炸三要素291反應的放熱性 炸藥爆炸必須的能源 3反應中生成大量氣體產物 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 第二十九頁，共六十二頁。2022/9/52.3 爆炸起爆和殉爆30炸藥的起爆：激發(fā)炸藥爆炸的過程稱為起爆；起爆能初始沖能雷管提供；主動藥卷：反映沖擊波的強度猛度被動藥卷：反映對沖擊波的敏感程度 殉爆1爆 2爆；優(yōu)缺點惰性介質空氣第三十頁，共六十二頁。2022/9/52.4 爆

15、轟及其影響因素31緩慢分解：整個物質內展開。燃燒：在外界能量的激發(fā)下，在局部區(qū)域進行，且自動傳播。主要靠熱傳導傳遞參量和激發(fā)化學反響。爆轟：在外界能量的激發(fā)下，在局部區(qū)域進行，且自動傳播。主要靠壓縮沖擊波作用傳遞參量和激發(fā)化學反響，傳播速度快，達2000-9000m/s。傳播不受外界影響，且爆轟產物的運動方向與反響區(qū)的傳播方向相同。炸藥的燃燒和爆轟三種化學變化形式爆轟影響因素藥卷直徑炸藥密度起爆沖能第三十一頁，共六十二頁。2022/9/52.5 間隙效應32定義：藥卷和炮孔之間存在月牙形空間時，爆炸藥柱所出現的自抑制能量逐漸衰減直到拒熄爆的現象。小直徑爆破作業(yè)中，非常嚴重。乳化炸藥間隙效應最小

16、。間隙效應(管道效應、溝槽效應)應對措施：可采取選用爆速大的炸藥和大直徑藥卷及鞏固外殼等措施，實現穩(wěn)定爆轟。第三十二頁，共六十二頁。2022/9/52.6 炸藥爆炸性能參數33猛度33炸藥爆炸瞬間爆轟涉及其產物對鄰近局部固體介質的破碎能力。 指標：鉛柱壓縮 單位mm 。第三十三頁，共六十二頁。2022/9/52.6 炸藥爆炸性能參數34爆力34爆炸氣體膨脹作功能力的大小。 指標：鉛柱擴孔 單位：毫升 減去原孔體積和雷管爆炸引起擴孔體積，試驗時溫度15度。第三十四頁，共六十二頁。2022/9/52.7 炸藥的敏感度35炸藥敏感度35炸藥在外界起爆能作用下發(fā)生爆炸的難易程度稱為炸藥的敏感度，簡稱炸

17、藥感度。1.熱敏感度：熱能作用引起炸藥爆炸的難易程度；加熱感度爆發(fā)點均勻加熱時，發(fā)生爆炸的溫度，火焰感度距離2. 機械敏感度： 沖擊感度25次試驗，爆炸的百分率；10kg /25cm / 0.05g 摩擦感度擺式摩擦儀第三十五頁，共六十二頁。2022/9/52.7 炸藥的敏感度36363.爆轟感度起爆沖能感度：炸藥對爆轟沖擊波即激發(fā)沖擊波的敏感程度；測試：極限起爆藥量測定裝置；炸藥沖擊波感度殉爆4. 靜電火花感度： 炸藥對經典的敏感程度。第三十六頁，共六十二頁。2022/9/52.8 炸藥的氧平衡3737CWHXNYOZC、H可燃劑，O氧化劑爆炸產物：CO2、CO、 C、 NO2、NO、N2、

18、H2O、H2、O2、CH4炸藥爆炸的根本反響： 2 H2 + O2 = 2 H2O + 240.7kJ/mol C + O2 = CO2 + 395 kJ/mol氧平衡：比例關系含氧量與充分氧化所需氧量之間的關系氧平衡值：每克炸藥中保證可燃元素充分氧化時，多余或欠缺的氧量，g/g。 1. 炸藥的氧平衡第三十七頁，共六十二頁。 單質炸藥： K1 = g/g M=12W+X+14Y+16Z 例如：硝化甘油炸藥C3H5ONO23C3H5N3O9K = = + 0.035 TNTC6H2(NO2)3CH3 C7H5N3O6 K = = 0.74CWHXNYOZ炸藥的氧平衡計算2022/9/5第三十八頁

19、，共六十二頁?；旌险ㄋ帲?K2 = m1K1m2K2m3K3 二號巖石硝銨炸藥含硝酸銨85%，TNT11%，木粉4%。 K = 0.285%0.7411%1.374% = 0.0338 炸藥的氧平衡計算2022/9/5第三十九頁，共六十二頁。K0，正氧平衡炸藥，NO、NO2吸熱反響，有毒，促使瓦斯爆炸K0，負氧平衡炸藥，CO有毒，C、H2不能放出最大熱量K0，零氧平衡炸藥放出最大熱量炸藥的氧平衡分類爆炸過程有毒有害氣體的產生2022/9/5第四十頁，共六十二頁。2022/9/5炸藥起爆器具3第四十一頁，共六十二頁。2022/9/5起爆材料各種雷管傳爆材料導火索、導爆管 工程爆破中使用的起爆器材

20、主要有：雷管、導火索、導爆索、導爆管、導爆管連接元件、繼爆管detonating relay和起爆藥柱等。 起爆器材的種類：繼爆管、導爆索 炸藥雖然屬于不穩(wěn)定的化學體系，但只有在一定的外界能量的作用下才能起爆，這種外界能量叫做起爆能 。起爆能（initiation power）起爆器材用于起爆炸藥的器材。3.1 引言第四十二頁，共六十二頁。2022/9/5火雷管起爆法導爆管雷管起爆法電雷管起爆法數碼電子雷管起爆法 電力起爆法無線起爆法雷管起爆法導爆索起爆法藥包起爆法非電起爆法3.1 引言第四十三頁，共六十二頁。2022/9/53.1 引言 火雷管結構示意圖1管殼；2傳火孔；3加強帽；4正起爆藥

21、；5加強藥；6聚能穴第四十四頁，共六十二頁。2022/9/5引言第四十五頁，共六十二頁。2022/9/5引言第四十六頁，共六十二頁。2022/9/5引言第四十七頁，共六十二頁。 瞬發(fā)電雷管 起爆藥：二硝基重氮酚 管殼：紙制圓殼，鈍化加強藥作管底 加強藥：黑索金 加強帽：引火頭式防止受潮、 防止散落、提高裝藥平安， 增大壓力。 電點火裝置：橋絲直插式兩根腳線末端焊上4mm橋線，直接插入起爆藥 橋絲引火頭式1腳線，2密封塞，3橋絲，4起爆藥，5引火藥頭，6加強冒，7加強藥，8管殼電雷管的構造3.2 電雷管2022/9/5第四十八頁，共六十二頁。 延期電雷管秒延期電雷管： 毫秒延期電雷管：延期藥氧化

22、劑 + 可燃劑 + 緩燃劑 。2022/9/53.2 電雷管第四十九頁，共六十二頁。2022/9/5第五十頁，共六十二頁。1. 導火索：黑火藥，常用導火索100125s/m， 點火材料點火線、點火棒導火索火雷管炸藥3.3 其它起爆材料2022/9/5第五十一頁，共六十二頁。 2. 導爆索：黑索金或太恩，藥量不小于12g/m。普通導爆索6.2mm，爆速6500m/s；平安導爆索7.3mm，爆速6000m/s。 平安：裝藥、處理瞎炮平安； 沒有雜散電流影響。 爆破效果好：起爆時間準確， 防止間隙效應。 爆破網路設計簡單。 無法延期爆破。3.3其它起爆材料2022/9/5第五十二頁，共六十二頁。3.

23、 繼爆管：毫秒延期元件 導爆索消爆管、減壓室延期藥 起爆藥、加強藥導爆索, 延期時間有：15、30、50、75ms3.3其它起爆材料2022/9/5第五十三頁，共六十二頁。1.起爆電源1發(fā)爆器放炮器： 發(fā)電機式、電容式井下使用 直流電源1.5V干電池 交流器直流電源 交流高壓電 整流線路交流高壓電 直流高壓電； 充電器主電容 直流高壓電 充電電壓指示主電容電壓到達額定電壓后，發(fā)光，可以放炮 3.3電雷管起爆法2022/9/5第五十四頁，共六十二頁。2022/9/5第五十五頁，共六十二頁。MFB系列發(fā)爆器 適用范圍與用途MFB系列煤礦用電容式發(fā)爆器以下簡稱發(fā)爆器適用于具有甲烷、煤塵爆炸性氣體混和物的煤礦井下，在周圍環(huán)境溫度為-2040，相對濕度為95%左右時作起爆電雷管之用。也可適用于其他礦業(yè)、開山、采石及消除障礙等爆破工程中作起爆電雷管之用。2022/9/5第五十六頁，共六十二頁。2 220v或380v交流電源：使用電力放炮接線盒，井筒掘進使用 ?煤礦平安規(guī)程?第三百三十五條 井下爆破必須使用發(fā)爆器。開鑿或延深通達地面的井筒時，無瓦斯的井底工作面中可使用其他電源起爆，但電壓不得超過380