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/molAg2C2O4---2Ag+2CO2+123KJ/mol2、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RDX

4、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。导火索用以传递火焰，引爆火雷管。燃速是一项重要指标，国产普通导火索燃速为：8~10mm/s或100~120s/m。使用时，不得有断火、透火、外壳燃烧或爆燃现象，导火索不要受到较大外力挤压，否则会发生事故。3、起爆方法起爆雷管加工起爆药包加工点火起爆适用范围㈡、导爆索起爆系统导爆索起爆系统是利用导爆索爆炸产生的能量引爆炸药包的起爆系统。该系统操作简单、安全可靠，可实现成组药包的同时起爆和延期起爆，不受杂散电流、雷电影响，有一定的耐水能力。可在水环境下爆破。缺点是不能用仪表检查起爆网路，价格较高。1、导爆索是一种传递爆轰并起爆炸药的索状起爆器材。其结构与导火索类似，但有本质区别，外皮为红色。

导爆索的类别主要有：普通导爆索（12~14g/m、外径小于6.2mm、爆速大于6500m/s)防水导爆索（外面包裹一层聚氯乙烯、用于深水作业）高能导爆索（35g/m、用于切割钢板）安全导爆索（包裹层内加入消焰剂）低能导爆索（6g/m、用于连接导爆管网路）2、继爆管是导爆索起爆系统中的延期件，其作用是串接在导爆索上以实现毫秒延期。主要有两类：单向继爆管（有方向性）双向继爆管（无方向性）

继爆管传爆方向导爆索消爆管大内管延期药起爆药猛炸药导爆索单向继爆管

3、导爆索的连接导爆索需用雷管起爆，将雷管绑扎在距爆端约10cm处，使聚能穴朝向传爆方向。导爆索起爆的连接：分段并联并联簇导爆索之间的连接方式：搭接水手接T型接㈢、电雷管起爆系统电雷管起爆系统是利用电能起爆电雷管进而引爆炸药包的起爆系统。该系统由电雷管、导线、起爆电源组成。第一章爆破理论基础1、电雷管结构与火雷管类似，不同的是引火部分。（火雷管是导火索；而电雷管是由脚线、桥丝和引火头组成点燃装置）电雷管的类别：瞬发电雷管延期电雷管（秒延期电雷管、毫秒延期电雷管）

⑴瞬发电雷管在起爆电流足够大时，通电即爆的电雷管。它由装药部分和点火装置两部分组成。按点火装置不同可分为：直插式、引火头式。直插式引火头式猛炸药起爆药⑵秒延期电雷管在起爆电流足够大时，通电之后要经过一段延期时间才能爆炸的电雷管。

引火头延期药起爆药猛炸药第一章爆破理论基础秒延期时间为：0.5s、1s、or2s.与瞬发电雷管不同之处是：秒延期电雷管的引火头与起爆药之间装有一段精致导火索。国产秒延期电雷管为1到7段（见下表）段别1234567时间s0.51.0+0.52.0+0.63.1+0.74.3+0.85.6+0.97.0+1.0⑶毫秒延期电雷管与秒延期电雷管相比，毫秒延期电雷管采用高精度延期药，通过改变延期药的组分、药量以及密度来调节毫秒延期时间。因此，其延期时间更精确，以ms为单位来计量。国产毫秒延期电雷管第二系列1到20段（见下表）段别12345时间ms小于1325+1050+1075+15100+15段别678910时间ms150+20200+20250+25310+30380+35段别1112131415时间ms460+40550+45655+50760+55880+60段别1617181920时间ms1020+601200+901400+1001700+1302000+150⑷特种电雷管抗杂散电流电雷管、抗静电电雷管、超声波、次声波电雷管、高频感应电雷管。⑸、电雷管灼热原理及其主要参数电流---雷管脚线---桥丝---发热---点燃点火头---引爆炸药据焦耳--楞次定律，产生的热量：Q=I2Rt桥丝电阻：R=4ρL/3.14d2(L--桥丝长度、d---桥丝直径）故、Q=1.27ρLI2t/d2对于特定雷管，ρ、L、d均为定值。因此，Q=CI2t(其中：C=1.27pL/d2)所以，Q随I2t值而变化。I2t---称为电流起始能，单位A2.S。电雷管灼热特性的主要参数：全电阻：---电雷管的桥丝电阻与脚线电阻之和。一般电雷管出厂，允许电阻有一定的误差范围。因此，在使用成组雷管起爆时，要求雷管之间电阻差不大于0.25欧姆。必须选用同厂同型号产品，否则，会出现漏爆。最小准爆电流：---向电雷管通以恒定的直流电流，能使引火头必定点燃的最小电流，称为最小准爆电流。国产雷管其值一般为：0.7A。最大安全电流：---向电雷管通以恒定的直流电，在较长时间（5min）作用下，不致引燃引火头的最大电流，称为最大安全电流。国产：其值为：康铜丝：0.3~0.55A、镍铬丝：0.125A.意义：设计爆破仪表时，作为选用仪表输出电流的依据。点燃时间：---电雷管开始通电到引火头被点燃的时间，称为点燃时间。传导时间：---从引火头点燃到雷管爆炸的时间，称为传导时间。反应时间：---点燃时间与传导时间之和，称反应时间。点燃起始能（发火冲能）：---使电雷管引火头发火的最小电流，称为起始能。点燃起始能是表示电雷管敏感度的重要参数。通常用其值的倒数作为电雷管的敏感度，该值越大，雷管的敏感度就越高。点燃起始能用KB表示，单位：A2.S.KB=I2tBtB---点燃时间，单位s.

⑹、串联成组电雷管的准爆条件串联成组起爆时，因各雷管的点燃起始能存在差异，各雷管的敏感度不同，点燃起始能低的雷管首先点燃并随即炸断网路，致使点燃起始能高的雷管因得不到足够的起始能而拒爆。为保证串联成组雷管准爆，须满足下列条件：

tBmin+tqmin≥tBmax式中：tBmin---点燃起始能最低的电雷管点燃时间；

tqmin---点燃起始能最低的电雷管的传导时间；

tBmax---点燃起始能最高的电雷管的点燃时间。设I为保证串联或成组电雷管起爆的准保电流，则：I2

tBmax－I2tBmin≤I2tqmin∵KB=I2tB第一章爆破理论基础∴KBmax－KBmin≤I2tqmin

即I2≥（KBmax－KBmin)／tqmin即I≥〔（KBmax－KBmin）／tqmin〕1/2尽管单个雷管最小准爆电流不大于0.7A，但为了可靠起见规定：采用直流电起爆时，电流大于2.5A;

采用交流电起爆时，电流大于4A。2、导线电爆网路中的导线通常用绝缘良好的铜线和铝线，大量爆破时，电线用量大。在网路的不同部分需要采用不同规格导线。通常可分为：端线、连接线、区域线、主线。第一章爆破理论基础⑴、端线:在深孔或药室爆破中，由于脚线不够长，需要在脚线上加接一段导线，称为端线。深孔：截面为0.2~0.4mm2铜芯多股塑料软线；药室：截面为1~1.5mm2铜芯多股塑料软线。⑵、连接线:连接各孔口或药室之间的电线称为连接线。⑶、区域线:连接连接线与主线的电线，称为区域线。⑷、主线:连接区域线和爆破电源的电线称为主线。主线一般可反复使用。第一章爆破理论基础3、起爆电源:常用的有：起爆器：发电机式、电容式（常用）照明电或动力电源（除瓦斯矿外，均可使用）4、电爆网路的连接方式及其计算连接方式:串联、并联、混联⑴、串联注意：①、要使通过每个雷管的电流足够大（直流电：2.5A;交流电：4A.)第一章爆破理论基础②、各雷管阻值接近，差值不应大于规定值（康铜丝：0.25欧姆、镍铬丝：0.8欧姆。）③、同厂同批；④、通过每个雷管的电流值应满足：

i=I=U/(R线+n.r)≥i准

U---电源电压、R线---主线电阻、

n---串联雷管数、r---每个雷管电阻值。⑤、优缺点

优点：连接容易，所需总电流小，导线消耗少。缺点：一个雷管不通，整个网路都不通。⑵并联通过每个雷管的电流须满足下式：

i=I总/m=U/(m.R线+r)≥i准（直流：2.5、交流：4）优点：即使个别雷管不通，不影响整个网路。缺点：总电流要求大，一般起爆器不适用。导线消耗大，个别雷管漏接，仪表查不出来。㈣、导爆管起爆系统70年代出现的一种新型非电起爆系统，目前广泛用于矿山、水利水电、交通等工程（城市拆除）1、导爆管起爆系统的组成：塑料导爆管导爆管雷管连接元件激发装置第一章爆破理论基础注意：⑴、当采用雷管激发导爆管时，应使雷管的聚能穴与传爆方向相反；⑵、当采用导爆索激发导爆管时，应尽量使导爆管与导爆索垂直。2、导爆管起爆网路导爆管起爆网路为：串联（逐孔起爆法）、并联、混联根据导爆管雷管在网路中的作用分：传爆雷管（地表雷管）、起爆雷管（孔内雷管）通过该系统可实现同段或分段起爆⑴、当传爆雷管和起爆雷管均采用瞬发雷管时，可实现同段起爆；⑵、实现分段起爆（三种）传爆雷管为瞬发雷管，起爆雷管为延期雷管；传爆雷管为延期雷管，起爆雷管为瞬发雷管；传爆雷管和起爆雷管均为延期雷管。目前，广泛采用导爆索起爆导爆管，再用导爆管作为传爆雷管的联合起爆网路，实现接力式传爆。这种网路一般要注意：起爆雷管的段别要高于传爆雷管2段以上。（有利于起爆网路安全）。第一章爆破理论基础特点：优点：操作简单，使用安全，能抗杂散电流和静电；可节省大量棉纱和金属材料，成本低。缺点：不能用仪表检查网路质量，不能用于瓦斯、矿尘爆炸危险的地点。第一章爆破理论基础第五节炸药的传爆一、冲击波的基本概念1、波的基本概念扰动：在外界作用下，介质局部状态参数（如压力、密度、质点移动速度、温度）的变化叫做扰动。波：扰动在介质中传播，称为波。压缩波：使介质状态参数增高的扰动波成为压缩波。稀疏波（拉伸波）：使介质状态参数降低的扰动波称为稀疏波。冲击波：它是一种介质状态参数发生突跃式增加的强压缩波。2、冲击波的性质第一章爆破理论基础冲击波以脉冲形式传播，不具有周期性。其波阵面上介质状态参数呈突跃式升到最高值。冲击波引起介质质点移动的方向与波的传播方向一致，其速度小于波速。冲击波波速大于未扰动介质中的音速。冲击波波速与波的强度有关。二、爆轰波及其结构1、定义：爆轰波是在炸药中传播的、带有化学应区的特殊形式的冲击波。2、爆轰波结构第一章爆破理论基础爆轰波结构图D爆轰产物区化学反应区炸药区冲击波波阵面强烈压缩区扰动于未扰动分界面反应终了面C—J面第一章爆破理论基础3、爆轰波参数（通常是指反应终了面上的状态参数）爆轰压力：P=ρ0D2/4爆轰产物移动速度：u=D/4爆轰结束瞬间爆轰产物密度：ρ2=4ρ0/3

式中：ρ0----炸药密度；D-----爆速。三、化学反应区反应机理爆轰波在炸药中传播引起反应区的化学反应机理可归纳为两种类型：1、整体均匀灼热引起的化学反应（在炸药中爆炸）激起爆轰波----传播---波阵面压力作用下---其前方炸药薄层均匀地受到强烈压缩，压力、温度速升---产生剧烈化学反应（爆炸）由于炸药整体均匀作用，需提供较强的冲击能量。特点：反应速度快、反应宽度小、爆速高。适用：不含气泡或掺合物的均质炸药（如液体炸药）2、灼热核局部灼热引起的化学反应该反应适用于不均匀的混合炸药。在不均质炸药中，由于冲击波的作用，化学反应首先是围绕灼热核（即较敏感炸药或热点）开始的，然后迅速扩展至整个炸药薄层。由于冲击波能量首先集中在一定数量的灼热核处，所以，较低的冲击波压力就可以引起炸药爆炸反应。但灼热核形成到全部炸药反应需要经历一定时间。因此，导致化学反应区宽度大、爆速低，炸药颗粒、密度等各种物理因素对爆轰波传播的影响显著。第一章爆破理论基础现在我们已知道工业炸药都是混合炸药，而混合炸药是由多种不同性质的成分组成，因此，反应具有多阶段性；在冲击波波阵面压力作用下，炸药各组分首先分解（称为第一次反应），分解产物互相作，生成最终爆轰产物（称为第二次反应）。由于混合炸药的多阶段反应，加大了反应区宽度，反应时间增长、爆速降低。四、影响稳定传爆的因素爆速是爆轰波的一个重要参数，它的变化直接反映了化学反应区释放出能量的大小和速度以及爆轰波传播的状态。因此，可以通过爆速的变化规律来分析各种因素对爆轰波传播过程的影响。1、药包直径的影响（见下图）炸药爆速随直径的变化非理想爆轰区D不稳定爆轰区理想爆轰区稳定爆轰理想爆轰D极d（药包直径）

（爆速）dLdc第一章爆破理论基础从上图看出：药包直径存在极限直径dL和临界直径dc.当d≤dc时，爆轰完全中断，即不稳定爆轰。当dc＜d＜dL时，D∝d爆轰以小于极限速度的定常速度传播，即稳定爆轰。当d≥dL时，爆速趋于恒定的极限值，即理想爆轰。的dc和dL同爆速D一样，都是衡量炸药爆轰性能的重要指标。从工程角度看，应避免不稳定爆轰的发生，而力求达到理想爆轰。亦即尽量使d≥dc或d≥dL。由于某些技术限制，往往很难达到。如混合炸药极限直径很大、光面爆破等。因此，采用大孔径爆破、洞室爆破可提高爆破效率。为什么药包直径对爆速又影响呢？

主要原因是在炸药的传播过程中，发生能量的侧向扩散。（见下图）侧向扩散对反应区结构的影响LD有效反应区爆轰产物区扩散物前端位置稀疏波波阵面侧向扩散影响区反应区宽度扩散物前端位置L有效反应区稀疏波波阵面侧向扩散影响区扩散物前端位置L有效反应区稀疏波波阵面侧向扩散影响区扩散物前端位置第一章爆破理论基础从上图可看出：冲击波阵面→抵达处的炸药薄层被强烈压缩→发生急剧化学反应→化学反应区→生成高温、高压气体→迅速向外膨胀→自反应区发生侧向扩散→强大的扩散气流中含有：完全反应的爆轰产物、来不及发生反应的炸药颗粒、反应未完全的炸药颗粒→化学反应区热效应降低→能量损失→爆速、爆压降低。因此，爆轰波的传播实际上是靠有效反应区释放出的能量来维持的。不同药包直径侧向扩散对反应区结构的影响（见下图）第一章爆破理论基础不同药包直径侧向扩散对反应区结构的影响LLa、不稳定传爆b、非理想稳定爆轰Lc、理想爆轰La、不稳定传爆Lb、非理想稳定爆轰Lc、理想爆轰第一章爆破理论基础随着药包直径的减小，有效反应区宽度相应减小如果设药包周边扩散至中心所经历的时间为t1，炸药颗粒开始反应到反应完全所经历的时间为t2。则：当t1＞＞t2时，药包中心部分在反应过程中未受侧向扩散影响。有效反应区宽度等于炸药固有宽度，有足够能量维持传播，即理想爆轰；当t1＜t2时，药包中心部分受侧向扩散影响，有效反应区宽度略小于固有宽度，维持传播能量减小，但能维持稳定传爆，即非理想爆轰。当t1＜＜t2时，侧向扩散严重，有效反应区宽度大大缩小，释放能量不足以维持稳定传爆，即不稳定爆轰。第一章爆破理论基础2、装药密度的影响单质炸药混合炸药单质炸药装药密度与爆速的关系混合炸药装药密度与爆速的关系装药密度装药密度爆速爆速最佳密度第一章爆破理论基础3、药包外部约束条件的影响当d＞dL时，外部约束对稳定传爆无影响；只有当d＜dL时，外部约束对炸药稳定传爆才有明显影响。两种情况：对于低威力炸药：外壳的强度对炸药稳定传爆影响显著，外壳强度越强，炸药的临界直径越小，越有利于稳定传爆。对于高威力炸药：外壳强度已不起作用，外壳的密度起主导作用。因为，密度大质量大，侧向扩散时消耗能量大，侧向扩散减小。4、径向间隙效应定义：药包与炮孔之间的间隙，称为径向间隙。第一章爆破理论基础其值大小对稳定传爆影响显著（尤其混合炸药)原因：炸药在炮孔内爆炸→孔内产生空气冲击波→其波速比在炸药中传播的爆速略高→炸药前端未反应区出现“压死”现象→爆轰终止。径向间隙量：经验表明：其值为10~15mm时，间隙效应最显著。消除办法：不留间隙或增大间隙。5、炸药粒度的影响颗粒越细→炸药分解、反应速度越高→反应区宽度越小→侧向扩散损失小→有利于稳定传爆。对于混合炸药，其粒度比也很重要。应使感度低的炸药颗粒小于感度高的炸药颗粒，这样有利于相互作用

第六节炸药爆炸参数和性能一、炸药的氧平衡㈠、炸药的爆轰产物工业炸药主要由C、H、O、N组成，炸药的爆轰过程就是炸药的O对C、H的氧化过程，其化学反应终了瞬间的产物叫做炸药的爆轰产物。它是计算爆轰反应热效应的依据。爆轰产物成分：很复杂，主要有：CO2、H2O、CO、NO2

、NO、C、O2、N2

等。爆炸产物：爆轰产物进一步膨胀，与外界空气等其它物质互相作用，生成新的产物，叫做爆炸产物。它是衡量炸药爆炸后有毒气体生成量的依据。对于大多数炸药而言，热量的产生是由于C、H、等元素被氧化的结果，其主要反应有：C+O2→CO2+395KJ/mol2C+O2→2CO+110KJ/mol2H2+O2→2H2O+242KJ/molN2+O2→2NO﹣90KJ/molN2+2O2→2NO2-17KJ/mol从上面反应可以看出：反应生成物不同，反应释放出的热量差别很大。当生成氮氧化物时，反而要吸收热量。CO、NOX均属于有毒气体，对人体有害。由此可见：炸药中所含的氧既不能少（少则生成CO)也不能多（多则生成NOX），这两种情况均关系到炸药反应生成热和有毒气体生成量.第一章爆破理论基础因此，从提高炸药爆炸威力；充分利用炸药能量；降低有毒气体生成量的角度来看，显然应力求在爆炸反应时，炸药中的C、H被完全氧化生成二氧化碳和水，而避免生成一氧化碳和氮氧化物。㈡、炸药的氧平衡炸药的爆炸是瞬间的过程，它所需用的氧原子全部需本身供应。而爆炸反应究竟生成什么产物，也受到炸药中O量同C、H含量比例的影响。这就涉及到一个氧平衡问题。定义：一克炸药生成C、H氧化物时，以克为单位来表示氧的剩余量。根据养剩余量情况，OB可分为：炸药中的氧含量足够将C、H量完全氧化，且有剩余，称为正氧平衡。第一章爆破理论基础炸药中的氧恰够将C、H量完全氧化，不多不少，称为零氧平衡。炸药中的氧不足以将C、H量完全氧化，称为负氧平衡。由此看出，只有零氧平衡时，其放热量最大；而负氧平衡生成CO，正氧平衡生成氮氧化物而且吸热，因此，后两种情况均不利于发挥炸药的最大潜能。1、氧平衡的计算方法将炸药分子式改写为：CaHbOcNd.a、b、c、d分别代表一个炸药分子中C、H、O、N的含量。炸药发生爆炸反应时，C、H完全氧化按下式进行：第一章爆破理论基础C+O2→CO2

一个C需2个O.H2+1/2O2→H2O一个H需1/2个O。∴a个C需2a个氧原子，b个H需1/2b个氧原子，炸药本身含有c个氧原子。∴c与（2a+1/2b）的差值，就反映了OB的三种情况：当c-(2a+b/2)＞0时，为正氧平衡。当c-(2a+b/2）=0时，为零氧平衡。当c-(2a+b/2）＜0时，为负氧平衡。∴⑴、单质炸药的氧平衡计算方法O.B=[c-(2a+b/2)]×16/M×100%(单位：g/g或%）式中：16---为氧的原子量、M---为炸药的摩尔质量。第一章爆破理论基础例一、求硝酸铵的O.B值。解、硝酸铵的分子式为：NH4NO3→C0H4O3N2M=80∴O.B=[3－（2×0+4/2）]×16/80=+0.2g/g或+20%例二、求TNT的O.B值。解、TNT的分子式为：C6H2(NO2)3CH3→C7H5O6N3M=227∴O.B=[6－(2×7+5/2)]×16/227=－0.74g/g或－74%⑵、混合炸药的氧平衡计算方法它是在已知炸药组成成分、及其在炸药中的配比的基础上求得的。O.B=∑Bi.Ki式中：Bi---为某一成分的氧平衡值%、Ki---为该成分在炸药中的百分率%。第一章爆破理论基础例、求铵油炸药的O.B值。解、已知铵油炸药的成分配比为：硝酸铵：92%、木粉：4%、柴油：4%。查表或计算得各成分的O.B值：硝酸铵：+20%、柴油：-327%、木粉：-137%。根据公式：O.B=∑Bi.K=92%×20%+4%×（-327%）+4%×（-137%）

=-0.16%⑶、根据氧平衡值设计混合炸药配比单质炸药和炸药的单质成分的O.B值是由其分子所决定的，不能人为地加以改变，然而，人们可以将几种物质按某种比例混合在一起以调整总的氧平衡值。①、两种成分的混合炸药配比方法设炸药中氧化剂、还原剂两种成分的合适配比为：x、y

令a、b、c为这两种成分和混合后炸药的O.B值。则有：x+y=100%ax+by=c解得：x=（c-b）/（a-b）

y=（a-c）/（a-b)②、三种成分的混合炸药的配比方法设K1、K2、K3分别代表混合炸药各成分的百分含量。

B1、B2、B3分别代表这些成分各自的氧平衡值。

O.B为混合后的氧平衡值。则：kI+k2+k3=1B1.k1+B2.K2+B3.K3=O.B两个方程三个未知数，必须先确定其中一种成分(如k3）则：K1=[(1-K3).B2-(O.B-B3.K3)]／（B2-B1）×100%K2=[(O.B-B3.k3)-(1-k3).B1/(B2-B1)×100%例1、要求配置硝酸铵和柴油两种成分的混合炸药，使炸药为零氧平衡。求两种成分的配比？解、已知硝酸铵氧平衡值为+20%、柴油为-342%、若设硝酸铵为x、柴油为y，则：X=[0-（-3.42）]/[0.2-（-3.42）]×100%=94.5%Y=（0.2-0)/[0.2-(-3.42)]=5.5%∴硝酸铵：94.5%、柴油：5.5%。

例二、要求配制零氧平衡的岩石硝铵炸药，其成分为硝酸铵、TNT、木粉，求三种成分的适合配比。解、首先确定TNT含量为10%，已知硝酸铵、TNT、木粉的氧平衡值为：+0.2、-0.74、-1.37、O.B=0，将这些值代入公式得：K1=83.2%、k2=6.8%所以，硝酸铵：83.2%、TNT:10%、木粉：6.8%。二、炸药爆炸热力学参数1、爆热炸药爆炸化学反应释放出的热量成为爆热。它是爆炸气体对外做功的能源，同时也是支持爆轰波传播的物质基础。在工程上，其单位用kJ/kg或J/mol。2、爆容：单位质量的炸药爆炸后生成的气体产物在标准状态下的体积，称为爆容。单位：L/kg或升/千克。3、爆温:炸药爆炸释放出的热量将爆轰产物加热到最高的温度称为爆温。4、爆压:爆炸气体充满装药空间瞬间达到的压力称为爆炸压力，简称爆压。三、炸药爆炸性能1、爆炸功炸药对外界做功，就像热机工作一样，其化学能通过爆炸反应，变成热能，在热能作用下，爆轰产物膨胀，作机械功，即所谓的爆炸功。一般说来，炸药爆炸对外做功有两种形式：动作用：利用爆炸产生的爆轰波或应力波造成的破坏，称为动作用。静作用：利用爆炸气体产物的膨胀造成的破坏或抛移，称为静作用。按时间顺序：动作用在先，静作用在后。反映炸药爆炸对外做功能力性能指标有：猛度：表示炸药爆炸对其邻近介质的局部压缩、粉碎或击穿的能力，它反映了炸药爆炸的动作用。其强烈程度取决于装药密度、和爆速；测量方法：铅柱压缩法，单位:mm.爆力：指炸药爆炸在介质内部产生的对介质整体的压缩、破坏和抛移。它反映了炸药爆炸的静作用。第一章爆破理论基础其强度主要取决于爆热和爆炸气体体积，测量方法：铅柱扩孔法，单位：mL.2、炸药的殉爆一个药包爆炸后，引起与它不相接触的临近药包爆炸的现象。在一定程度上，反映了炸药对爆轰波的敏感度。单位：cm.3、爆速爆轰波在炸药中的传播速度，称为爆速。它是衡量炸药爆炸性能的一个重要指标。测定方法：导爆索法、导爆管法、电测法、高速摄影法。第七节脆性介质爆破破坏机理一、脆性介质的动力学特征脆性介质主要指岩石，混凝土等物质，它们是爆破作的主要对象。炸药在介质中爆炸，首先是对周围介质是以冲击载荷（动作用），然后是爆生气体施以的膨胀压力（静作用）。冲击载荷引起的应力、应变和位移都是以波动形式传播的。1、脆性介质在爆炸冲击载荷作用下的应力---应变特征脆性介质受到爆炸冲击到破坏持续的时间极其短暂，具有很高的加载速度。这种情况下，将产生很高的应力率和应变率---应力和应变对时间的变化率。不同应变率下的脆性介质所具有的破坏强度是不同的。一般认为：随着应变率的增加其强度也增加，动态强度大于静态强度，且极限抗压强度（б压）最大，抗剪切强度次之，抗拉强度最小。一般有如下关系：б拉=(1/10~1/50)б压б剪=(1/8~1/12)б压∴提高爆破效果，尽可能使脆性介质处于受拉或受剪状态。2、爆炸应力波炸药在岩石或其他介质中爆炸所产生的应力扰动称为爆炸应力波。爆炸应力波在传播过程中，其强度随距离而急剧衰减。主要过程为：冲击波→应力波→地震波。根据爆炸应力波的作用范围和破坏特征分为三个区：冲击波作用区（压碎区）应力波作用区（破坏区)地震波作用区（弹性振动区）冲击波和应力波均为脉冲波，不具有周期性。而地震波是具有周期性的弹性波。我们把介质的密度（ρ）与弹性纵波（cP）的乘积（ρ.cP）叫做介质的波阻抗---表示对应力波传播的阻尼作用。3、应力波在界面处的垂直入射当应力波垂直入射与界面时，应力波则发生反射和透射。应力波的入射、反射、透射应满足下式：假设：交界面保持连续性第一章爆破理论基础作用力、反作用力相等应力波的叠加性纵波的垂直入射介质1介质2ρ1.cP1ρ2.cP2бiviбtvtбrvrбi+бr=бt------------①vi-vr=vt-------------②由弹性力学可知：

б=ρ.cp.v→vi=бi/ρ1.cp1、vr=бr/ρ1.cp1

vt=бt/ρ2.cp2代入②式得：бi/ρ1.cp1-бr/ρ1.cp1=бt/ρ2.cp2-------③①③联立解得：бr=Rr.бiбt=Rt.бi式中：Rr=（ρ2.cp2-ρ1.cp1）/（ρ1.cp1+ρ2.cp2）Rt=（2ρ2.cp2）/（ρ1.cp1+ρ2.cp2)第一章爆破理论基础讨论分析：⑴、当ρ1.cp1=ρ2.cp2即两侧介质波阻抗相等。,Rr=0Rt=1бr=0бt=бi不反射。⑵、当ρ1.cp1＜ρ2.cp2则Rr＞0бr＞0бt＞0界面处既有透射又有反射，性质与入射波相同。若：ρ1.cp1＜＜ρ2.cp2则Rr=1Rt=2бr=бiбt=2.бivt=0⑶、当ρ1.cp1＞ρ2.cp2时，则Rr＜0Rt＞0бr＜0бt＞0在界面处既有透射压缩波（∵бt＞0）又有反射拉伸波（∵бr＜0）。若：ρ1.cp1＞＞ρ2.cp2或ρ2.cp2=0时，则：Rr=-1Rt=0бr=-бiбt=0vt=2

vi反射波与入射波大小相等、符号相反。即入射压缩波全部反射成拉伸波，而没有透射波产生。由于岩石等脆性介质的抗拉强度远远小于抗压强度，这种情况易引起岩石的拉破坏。尤其ρ2.cp2=0的情况，充分说明：自由面的存在对爆破作用的影响。4、霍普金逊（Hopkinson)效应5、岩石可爆性分级岩石可爆性是指岩石抵抗爆破作用的能力或爆破的难易程度。岩石的可爆性性分级是制定爆破定额、优化爆破设计和企业管理的科学依据之一。国内外科研工作者对此进行了大量工作，提出了许多分级方法⑴、普氏系数分级（普洛脱甲可诺夫---普氏）他通过长期的观察和测定，建立了一种岩石“坚固性”的抽象概念。他认为岩石具有一种“坚固性”，它可以笼统地表征岩石的性质---坚固的岩石即难爆破又难凿岩。他使用坚固性系数f来描述岩石的坚固程度，并以它为标准来对岩石进行分级。普氏采用：岩石强度、凿岩速度、凿碎单位体积岩石所消耗的功、单位炸药消耗量等多项指标。经过长期大量测定，取其结果的平均值，确定岩石的坚固性系数值，然后按f值大小将岩石分成十个等级。随着生产力和科学技术的飞速发展，普氏当年采用的多项指标已经过时，只剩下一个静载抗压强指标沿用至今。现今，坚固性系数直接用岩石单轴抗压强度来确定。即：

f=R/100R---岩石单轴抗压强度，kg/c㎡⑵、岩石爆破性指数分级（东北工学院提出）岩石爆破性是岩石本身物理力学性质和炸药性能、爆破参数和爆破工艺的综合反映。因此，岩石爆破性是以能量平衡为准则，当爆破器材、参数、工艺等能量标准条件一定时，根据爆破漏斗体积、大块率、小块率、平均合格率和岩石波阻抗的大量数据，运用数理统计的多元回归分析法，通过电子计算机计算，最终求得岩石爆破指数F。

F=㏑[e67.22.k大7.42.(ρ.c)2.03/e38.44v.k平1.89.k小4.75]第一章爆破理论二、脆性介质爆破破坏机理在矿山、水利、建筑及交通等工程中均涉及岩石等脆性介质破碎问题。爆破是使用最频繁，也是最有效的手段。为了改善爆破效果、确定合理的爆破参数，以及提高炸药的能量利用率和获得最优的技术、经济指标，就必须研究脆性介质在爆炸作用下的破坏机理。1、爆破破坏机理的几种假说归纳起来有三种：爆生气体膨胀压力破坏理论反射拉伸波破坏理论反射拉伸波和爆生气体压力共同作用理论第一章爆破理论⑴、爆生气体膨胀压力破坏理论该理论认为：爆炸引起的破坏，主要是由于爆生气体的膨胀压力做功的结果。主要破坏过程如下：炸药在孔内爆炸→爆生气体膨胀→孔壁产生极高压→孔周产生应力场→质点径向位移→衍生出切向拉应力→径向裂隙→（若有自由面）在最小抵抗线方向阻力最小→该方向质点移动速度最大→质点移动速度不同→引起剪应力→剪切破坏；如果药室中爆生气体压力足够大，还可以将岩块径向抛出。该理论只强调爆生气体压力准静态作用而忽视了应力波对介质的动作用。不符合实际第一章爆破理论⑵、反射拉伸波破坏理论该理论认为：破坏主要是应力波传到自由面反射变成拉伸应力波造成对介质破坏所致。该理论依据：岩石抗拉强度远小于岩石抗压强度，在工程实践中确实发生拉断破坏现象。但该理论只强调动作用，同样片面。⑶、反射拉伸波和爆生气体压力共同作理论该理论认为：二者都是引起介质破坏的主要因素。二者既密切相关又互相影响，它们分别在介质破坏过程中的不同阶段起着重要作用。一般说来，介质破坏首先是爆炸应力波的动作用，然后是爆生气体压力的静作用。该理论较符合实际，为大多数所接受。2、爆破作用圈最小抵抗线（W）：装药中心到自由面的垂直距离，称为最小抵抗线对于一定装药来说，若其W超过某一临界值，则炸药爆炸在自由面上看不到爆破的迹象。爆破作用只发生在介质内部---爆破的内部作用。依爆破特征，大致可分为三个区域（三个圈）：压碎圈（10万个压力、2~3倍的孔径）裂隙圈（径向、环向裂隙）震动圈（范围较大）3、爆破漏斗的几何参数以及爆破作用指数定义：炸药在自由面附近爆破时，炸药爆炸后形成一个倒锥形凹坑，即爆破漏斗。它是爆破破坏的基本形式。第一章爆破理论形成过程：炸药爆炸→高温高压→冲击波→压碎区→应力波→裂隙区→自由面→拉、剪应力→漏斗内的岩石脱离原岩→在爆生气体作用下，鼓起、抛移→漏斗几何参数：hDWrRθ⑴、爆破漏斗要素：最小抵抗线（W）爆破漏斗半径（r）爆破漏斗作用半径（R）漏斗深度（D）可见深度（h）张开角（θ）⑵、爆破作用指数（n）爆破漏斗半径（r）和最小抵抗线（w）的比值称为爆破作用指数。即n=r/w一般说来，最小抵抗线w一定时，爆破作用越强，所形成的爆破漏斗半径r就越大。相应地，爆破漏斗内介质的破碎和抛掷作用也随之增强。根据爆破作指数n的大小，爆破漏斗有如下四种基本形式：①、松动爆破漏斗爆破漏斗内的岩石等介质被破坏、松动，但并不抛出坑外、不形成可见的爆破漏斗。此时，n≈0.75它是控制爆破常用形式。当n＜0.75时，不形成从药包中心到自由面的连续破坏，不形成爆破漏斗。②、减弱抛掷（加强松动）漏斗内的破碎介质有少量抛出漏斗。此时，0.75＜n＜1r＜W③、标准抛掷漏斗此时，n=1r=W④、加强抛掷爆破漏斗此时，n＞1r＞W抛掷作用强烈。一般情况，n值不能过大，当n＞3时，炸药能量主要消耗在岩块等介质的抛掷上（和空气中形成空气冲击波、声响）。所以，n＞3时，无实际意义。工程上，加强抛掷爆破的漏斗作用指数为：１＜ｎ＜３４、成组药包爆破时，脆性介质的爆破破坏机理前面研究单药包破坏机理，但实际常用成组药包爆破。它比单药包爆破时复杂的多，研究其破坏机理对合理选择爆破参数具有重要意义。由于爆破破坏过程难以直接观测，通过光学材料（有机玻璃）、高速摄影记录破坏过程，结果表明：齐发爆破，最初几微秒内，应力波以同心球状传播，一段时间后，相邻药包应力波相遇、叠加，出现复杂应力状态。应力重分布，炮孔连线应力加强，炮孔连心线中心附近则出现应力降低区。（见下图）两药包齐发爆破时，应力波相遇的情况。б拉б压б合从上图看出，两列波相遇叠加，拉应力得到一定加强。若拉应力超过介质抗拉强度，则沿炮孔连线产生径向裂隙。使炮孔连线贯通。爆轰气体的准静压作用使炮孔连线产生很大切向拉伸应力，连线与炮孔壁相交处应力集中，拉应力最大，拉伸裂隙首先出现在孔壁俩侧，然后向外延伸至贯通。由于波的叠加作用，两药包的辐射状应力波作用线正交处应力相互抵消，产生应力降低区。（见下图）б压б压б拉б拉б拉б压б压б拉б压б压б拉б拉要克服该现象，若设孔间距为ａ，最小抵抗线为Ｗ，则ａ和Ｗ必须满足（见下图）：ａ＞２Ｗ或Ｗ＜ａ／２∵只要把应力降低区放在自由面以外的空气中即可；∴只须Ｗ＜ｂ其中ｂ为应力波作用线正交处之炮孔连线的垂距，且ｂ＝ａ／２自由面Ｗｂａ第一章爆破理论所以，为克服炮孔连线中心区出现应力降低区（大块区），必须增加孔距，降低最小抵抗线（或排距）（孔距至少是最小抵抗线的２倍），爆破效果才能得以改善。单排成组药包的齐发爆破产生的应力波相互作用情况更为复杂，多排成组药包齐发爆破时，自由面不充分，夹制力较大，效果不佳，一般不用而采用逐排微差爆破。５、装药量计算原理体积法则：在一定的炸药、岩石和爆破参数条件下，爆下的岩石等介质体积，同所用的装药量成正比。即：Ｑ＝ｑ.v其中：Q---装药量；q---炸药单位消耗量kg/m3,v---爆破漏斗体积m3.若药包是集中药包，爆破作用指数n=1，即：标准抛掷爆破漏斗；r=W。第一章爆破理论则：V=1/3.πr2.w≈w3∴标准抛掷爆破漏斗的装药量计算式为：

Q标=q.w3适用于各种类型的抛掷爆破的装药量计算式为：

Q抛=f(n).q.w3式中：f(n)---爆破作用指数的函数；其表达式有许多，应用较广的为：

f(n)=0.4+0.6n3∴Q抛=（0.4+0.6n3)qw3对于松动爆破的装药量，更为合适的经验公式为：Q松=（0.33~0.55)qw3

第一章爆破理论炸药单耗q是爆破工程中一项重要的技术指标，受许多因素影响。确定q的方法较多，主要有：查表法经验类比法经验公式法q=0.4+（ρ/2450)2试爆法三、影响爆破的因素在爆破工程中，为了提高炸药能量的有小利用率，改善爆破效果，有必要对影响爆破效果的各种因素进行全面分析，以指导爆破工作进行。第一章爆破理论影响因素主要有：炸药爆炸特性岩石等介质的爆破特性爆破参数与爆破工艺㈠、炸药特性对爆破效果的影响对爆破效果有影响的炸药性能参数有：炸药密度爆速炸药波阻抗爆轰压力爆炸压力爆炸气体体积爆炸能量利用率1、炸药爆炸能量利用率炸药是爆破做功的能源，它是通过爆轰波、爆声气体膨胀作用形式传递能量破坏岩石。但实际用于破碎岩石的能量值占爆炸全功的10%。因此，提高炸药能量利用率对进一步有效破碎岩石潜力很大。若不考虑炸药本身热损失，炸药爆炸做功的主要形式有：⑴、使药包周围近区内岩石产生强烈的塑性变形与粉碎。⑵、克服岩石内聚力与摩擦力，将岩石从岩体中分离出来，并分裂成为碎块。⑶、将破碎岩块推移或抛掷出去。⑷、在破坏区外的岩体中造成爆破地震以及在空气中产生空气冲击波和声响。所以，调整各种效应的能量比率，就可以提高炸药能量的有效利用率。2、爆轰压力（PH）爆轰压力在岩石中激起的冲击波压力值越高，以应力形式传播爆轰能量就越高。在岩石中可造成较高的应力和变形，有利于改善破碎效果（尤其对于坚韧密实岩石）。但绝不是爆轰压力越高越好，过高的爆轰压力将造成药包周围近区岩石的过度粉碎，而消耗过多的爆破能，以致使近区以外岩石的爆破效果变坏。因此，该值以能满足应力的强度使岩石破坏即可。第一章爆破理论3、爆炸压力(Pb)由于炸药爆轰反应过程极为短暂，常在岩石破坏过程尚未完成之前即告结束。所以，爆轰压力的作用时间远不如在后来达到某一峰值的爆炸压力作时间长，尤其在较软弱的岩石中。岩石中爆破时，爆炸压力对改善爆破效果显得更为重要。裂隙在较低应力作用下开始出现，然后在较长时间的爆生气体（爆炸压力）作用下裂隙扩展延伸，能量分配合理。下图即为岩石爆破压力---时间曲线图第一章爆破理论岩石爆破压力---时间曲线图tt2t1PPHPb㈡、岩石爆破特性对爆破效果的影响1、炸药波阻抗同岩石波阻抗的匹配（炸药波阻抗：ρe.D)为了改善爆破效果，必须根据岩石的波阻抗值选择炸药品种，使他们各自的波阻抗值能够很好的相匹配。实验表明：岩石波阻抗与炸药波阻抗越接近，爆炸能联的传播效率就越高，在岩石中引起的应变值就越大。岩土和炸药的波阻抗值为：土壤---岩石的波阻抗：2×105~25×105g/cm2.s硝铵类炸药的波阻抗：4×105~7×105g/cm2.s∴炸药波阻抗略低于岩石波阻抗，因此，选用炸药时尽量选高波阻抗炸药。㈢、爆破参数与爆破工艺对爆破效果的影响主要影响因素：自由面数目与位置最小抵抗线炮孔密集系数（m=a/w)炮孔超深装药结构炮孔堵塞质量起爆间隔时间起爆药包位置1、自由面数目与位置自由面数目多，与爆源的距离适宜，岩石阻力就小，有利于岩石破碎。2、最小抵抗线（w）和炮孔密集系数（m)W过大，岩石阻力增加，爆破效果就差。但w过小，又易产生飞石。只有选取合适的m值，才能改善爆破效果。3、装药结构改变装药结构可影响炸药的爆轰性能和爆破作用。一般工程爆破中常用的装药结构有：耦合装药不耦合装药轴向空隙或惰性介质间隔装药①、耦合装药炮孔在装药长度上实施密实装药，应用广泛。爆破作用猛烈，对岩石等破坏作用明显。②、不耦合装药炮孔与药卷之间有间隙，常用不耦合系数表示。即，De=db/de---反映药卷与孔壁的接触状况。不耦合装药时：爆轰波→空气→岩石，压缩空气象气垫一样，能够储存能量，消弱了炮孔初始压力峰值，延长了爆生气体作用时间，有助于保护孔壁。适用于缓冲爆破、光面、预裂爆破。③、轴向空隙或惰性介质间隔装药采用轴向预留空气间隔或充填某一惰性介质间隔，这样操作，可以降低炮孔孔壁上受到的压力，延长爆生气体作用时间，沿整个炮孔受力均匀，爆破破碎块度均匀适宜，降低炸药单耗，适用于深孔爆破。4、炮孔堵塞质量良好的堵塞可以阻止爆轰气体产物过早地从炮孔中冲出，保证在岩石破裂之前使炮孔内保持高压状态。这样，可以增加有效破碎能量。因此，堵塞要密实，有足够的长度。一般为：20倍炮孔直径。5、起爆顺序先起爆的药包应为后起爆药包破坏创造有利条件（自由面、应力场）。微差爆破能够满足此要求。第一章爆破理论6、起爆药位置起爆药包在炮孔装药部分的位置决定：爆轰波传播方向、岩石中的应力分布。在炮孔装药中，起爆药包的位置主要有（两种）：正向起爆：起爆药包位于孔口第二个药卷处，方便、压应力。反向起:爆起爆药包位于孔底第二个药卷处，有水时，装药不利，拉应力。洞室装药，放中心。第二章露天爆破技术露天爆破技术在国民经济中有着广泛的应用前景，主要用于露天采矿、兴修水利、道路工程、定向筑坝、移山填海、农业造田等开挖工程第一节露天台阶爆破设计一、爆破参数1、炮孔直径（d）露天台阶爆破的孔径与下列因素有关：台阶高度岩石性质炸药性能钻孔机械类型第二章露天爆破技术孔径大，有利于提高生产效率，提高延米爆破量，但块度有可能增大。用潜孔钻时为：100~200mm、牙轮钻：250~300mm。2、底盘抵抗线露天台阶爆破有两种抵抗线：最小抵抗线（w):由装药中心至台阶坡面的最小距离。底盘抵抗线（wd)：第一排炮孔中心至台阶坡底线的水平距离。底盘抵抗线是影响露天台阶爆破的重要参数，其值选过大，爆破质量不佳，产生根底，后冲增强。其值过小，爆破能量得不到充分利用，效率降低。不仅浪费炸药，而且还增加钻孔工作量。第二章露天爆破技术⑴、按钻机安全作业要求（见下图）

Wd=c+H.ctgαH---台阶高、

c---安全值（2.5~3.0m)、α---坡角（60~80度）WdhlcWcWdhlWcHαWdhlWcL第二章露天爆破技术⑵、按每孔装药量计算

Wd=d.(7.85.Δτ/m.q)1/2(m)式中：d---炮孔直径单位：dm.

Δ---装药密度kg/dm3.

τ---装药系数0.6~0.8。

m---密集系数m=a/w.q---炸药单耗kg/m3.a---炮孔间距m.第二章露天爆破技术3、炮孔间距（a)、排距（b)、密集系数（m)两炮孔之距为a、两排之距为b、密集系数：m=a/w.孔距与排距一般称为孔网参数；确定孔网参数，通常是以每个炮孔容许装入药量为依据，再计算每个炮孔所负担的爆破体积，最后得出炮孔间距。第二章露天爆破技术式中：L----炮孔深度，L=H+hqL---每米炮孔装药量，kg/m，其值为：△-----为炮孔装药密度，其值为900kg/m3~1000kg/m3

。d------炮孔直径，m。第二章露天爆破技术炮孔密集系数m值的确定该值得确定一般取决于起爆方式：当采用斜线起爆时其值为：0.9~1.2；当采用逐排起爆时其值为：2为佳。炮孔排距的确定（b）b=(0.9~0.95)Wd

第二章露天爆破技术4、超深（h)目的：克服底盘夹制力，减小根底。

h=（0.15~0.35）Wd难爆时，取大值；易爆时，取小值。h值一般不超过3.5m。5、堵塞高度（l)堵塞物：钻孔岩粉、碎石粉、尾矿粉、砂、粘土。目的：延长爆生气体在岩石中的作用时间，提高炸药利用率，减少碎石飞散、降低声响，防止过早从孔口喷出。

l=(12~32)d6、装药量的计算单孔装药量Q,以炮孔爆破负担体积岩石所需的炸药量计算确定：第二章露天爆破技术Q=q.Wd.a.H按上式计算得出的炸药量，还需要以每一炮孔可能装入的最大药量来验算：

Q≤qL(L-l)若Q不满足上式，则Q大于容许炮孔装药量，Q不能全部装入炮孔。原因：主要是：Wd、a、或q值偏大、或炮孔直径偏小。要重新设计。多排孔爆破时，第一排炮孔装药量计算同上；从第二排起，因爆破时受到岩石夹制作用，装药量适当加大，其单孔装药量计算为：第二章露天爆破技术Q=kqabHK---岩石夹制系数，采用微差爆时：k=1.1~1.3;齐发爆破时：k=1.2~1.5.二、炮孔布置方式与起爆顺序随着爆破技术的发展，爆破规模↗，排数↗，→微差爆破。露天台阶爆破的两种钻孔形式：垂直钻孔：钻孔速度高，但爆破效果不好；倾斜钻孔：钻孔速度较低，但爆破效果较好。1、布孔参数与起爆参数布孔参数：相对于台阶眉线而言，计算出的孔网参数。即孔网参数（a×b）起爆参数：它取决于起爆瞬间炮孔间的相对位置，与炮孔布置方式和起爆顺序有关。不难看出：影响爆破质量的是起爆参数而不是布孔参数。因此，实际操作过程中：经常出现，布孔参数合理而起爆参数不合理（梅花形布孔，斜线起爆);或布孔参数一般，起爆参数合理（矩形布孔，斜线起爆）2、炮孔布置方式和起爆顺序炮孔布置方式有两种：矩形布孔三角形（梅花形）布孔起爆顺序由于微差爆破技术的应用而变得多种多样。微差爆破的优点：多自由面、应力场叠加、岩块挤压、二次破碎、降震、改善爆破效果。起爆顺序有：逐排起爆：震动较大、前、后冲大。斜线起爆：后冲小、振动小、爆堆集中；操作复杂。V型起爆：爆堆集中、振动小，复杂。波浪起爆：相互挤压、加强碰撞、振动动小、爆破效果好，操作复杂。横向掏槽起爆：用于掘沟。微差的两种形式：孔内微差孔内、孔外微差三、装药结构露天爆破，为了克服根底，经常要打超深孔，但这样又导致炸药沿炮孔分布不均，装药重心下降，易使台阶上部产生大块。为了克服上述缺点，使炸药沿炮孔方向分布均匀，就有必要改变装药结构。装药结构主要形式有：连续装药结构分段间隔装药结构（分段）混合装药结构（底部装高威力炸药)底部间隔装药结构（在炮孔底部置入0.5~1.5m长的塑料间隔器而不装药，形成底部间隔，增强了爆炸能量的冲击反作用。同时使药柱中心上移，炸药分布合理，减少台阶上部大块，降低炸药单耗、降震。）四、露天爆破质量的要求和大块孤石的爆破破碎1、要求⑴、破碎质量好，破碎块度符合铲装要求。不合格块度少，不留根底，不产生后冲裂隙。⑵、爆堆形状符合要求。⑶、控制爆破危害，使爆破飞石、地震、空气冲击波及噪声控制在允许范围内。⑷、爆破成本低、经济效益好。2、大块孤石的爆破法主要三种方法：钻孔法：（孔深约孤石厚的一半，Q=q.vq=0.1kg/m3)外敷法：（Q=q.v、q=1.5~3kg/m3)