第一章炸药爆炸基本理论

《矿山(kuàngshān)爆破》课程总26学时本课程主要学习内容：一、炸药爆炸基本理论二、常用起爆器材三、常用起爆方法四、岩石爆破基本原理五、露天矿、地下矿爆破六、爆破安全第二页，共三十九页。主要(zhǔyào)内容第一章炸药爆炸基本(jīběn)理论1.1基本概念

1.2炸药的氧平衡(pínghéng)与热化学参数1.3炸药的爆炸性能指标：第三页，共三十九页。第一节基本概念物理爆炸（轮胎(lúntāi)爆炸

）

核爆炸（核裂变或核聚变

）

化学爆炸（有新的物质生成

）

（explosive）：

爆炸(bàozhà)是指物质的物理形态或化学性质发生急剧变化，在变化过程中伴随有能量的快速转化，内能转化为机械压缩能，且使原来的物质或其变化产物及周围介质产生运动，进而产生的机械破坏效应。爆炸(bàozhà)的分类：爆炸第四页，共三十九页。1-1化学(huàxué)爆炸必须具备三个基本要素1反应的放热性

炸药爆炸得以进行的首位必要条件。没有这个条件，反应也就不能自行延续3反应中生成大量气体产物

炸药爆炸对外做功的媒介2反应过程的高速度爆炸反应区别一般化学反应的重要标志第五页，共三十九页。例如(lìrú)铝热剂反应

2Al+Fe2O3→Al2O3+2Fe+828kJ

尽管反应非常迅速，且放出很多的热量，反应放出的热量足以把反应产物加热到3000K，但终究由于没有气体产物生成，没有把热能转变为机械能的媒介，无法对外做功，所以(suǒyǐ)不具有爆炸性。★★第六页，共三十九页。1-2炸药(zhàyào)化学变化的基本形式

爆炸速度增长到稳定(wěndìng)爆速（stationarydetonationvelocity）的最大值，以每秒数千米的最大稳定速度进行的反应过程。

贮存炸药要注意通风(tōngfēng)，防止炸药因温度过高分解加快引起事故A缓慢分解

炸药以每秒数百米至数千米的高速进行爆炸反应C爆炸与爆轰

燃烧过程自供氧勿用沙土覆盖法灭火。燃烧生成的气体和热量不及时排出会爆炸B燃烧与爆燃爆轰第七页，共三十九页。1-3炸药(zhàyào)的起爆与起爆能炸药属于不稳定的化学体系，但如果没有任何外界能量的作用，炸药可以保持它的平衡状态。由于炸药分子结构不同，分子结构比较脆弱的炸药就容易起爆，否则就较难。如碘化氮只要用羽毛(yǔmáo)轻轻触及就可以引起爆炸，而NH4NO3，用几十克甚至数百克TNT才能引爆。起爆：在外能作用下，引起炸药爆炸反应的过程，称为起爆。起爆能：足以使炸药产生爆炸的外部能量。(1)热能：利用加热形式作用起爆。如火焰、火星、电热。(2)机械能：通过撞击、摩擦、针刺等机械作用起爆。多用于军事上，但在生产、储存、运输(yùnshū)和使用中应注意。(3)爆炸能：利用炸药产生爆炸作用起爆。如利用各种雷管、导爆索、起爆药柱等，是爆破工程中主要的起爆能形式。第八页，共三十九页。1-4热点(rèdiǎn)起爆理论

热点学说认为：炸药在受到机械作用时，绝大部分的机械能量首先转化为热能。由于机械作用不可能是均匀的，因此(yīncǐ)，热能不是作用在整个炸药上，而只是集中在炸药的局部范围内，并形成热点。在热点处的炸药首先发生热分解，同时放出热量，放出的热量又促使炸药的分解速度迅速增加。如果炸药中形成热点的数目足够多，且尺寸又足够大，热点的温度升高到爆发点后，炸药便在这些点被激发并发生爆炸，最后引起部分炸药乃至整个炸药的爆炸。热点起爆(qǐbào)理论又称热点学说

热点形成的原因:（1）炸药内部的空气间隙或者微小气泡等在机械作用下受到了绝热压缩；（2）受磨擦作用后，在炸药的颗粒之间、炸药与杂质之间以及炸药与容器内壁之间出现的局部加热；（3）炸药由于黏滞性流动而产生的热点。热点起爆理论第九页，共三十九页。2-1炸药主要(zhǔyào)组成元素：CHON爆轰产物

：炸药爆轰时，化学反应区反应终了瞬间的化学反应产物。CO2COH2OCO2NO2NON2等有毒气体：

CONO2NO一般所说炮烟中毒即指此。第二节炸药(zhàyào)氧平衡与热化学参数第十页，共三十九页。影响有毒气体生成量的主要(zhǔyào)因素

A炸药的氧平衡

B化学反应的完全程度C炸药(zhàyào)外壳为涂蜡纸壳

D爆破(bàopò)岩石内含硫

生成H2S、SO2等有毒气体

第十一页，共三十九页。炸药内含氧量与所含可燃元素充分氧化所需氧量相比之间的差值称为氧平衡。

氧平衡用每克炸药中剩余或不足(bùzú)氧量的克数（g/g）或质量分数来表示。炸药(zhàyào)的氧平衡（Oxygenbalance）2-2炸药(zhàyào)氧平衡及其分类第十二页，共三十九页。氧平衡(pínghéng)的计算令炸药的通式：

CaHbNcOd则氧平衡(pínghéng)的计算式：式中炸药的氧平衡；炸药的摩尔质量（g/mol）；氧的摩尔质量（g/mol）16第十三页，共三十九页。混合炸药氧平衡(pínghéng)的计算计算公式：式中

、分别为第i组分(zǔfèn)的质量分数和氧平衡值

第十四页，共三十九页。氧平衡的三种(sānzhǒnɡ)类型正氧平衡零氧平衡负氧平衡OB>0OB=0OB<0第十五页，共三十九页。混合炸药(zhàyào)配方计算含两种成分(chéngfèn)的混合炸药配比：设x、y分别为炸药中氧化剂和可燃剂的配比，Qx、Qy、Qb分别为这两种成分和混合后氧平衡值，则有：第十六页，共三十九页。2-3炸药(zhàyào)热化学参数

爆炸(bàozhà)压力爆温爆热爆容

1kg炸药爆炸(bàozhà)生成气体产物换算为标准状态下的体积称为爆容（specificvolume）(单位:L/kg)。爆容越大，炸药做功能力越强。

单位质量炸药爆炸时所释放的热量称为爆热

（explosionheat）(单位:J/kg或kJ/kg)。爆炸瞬间固体炸药变成气体产物，这些产物来不及膨胀，爆炸已经结束，因而可以认为爆炸过程是定容过程。(explosiontemperature)指炸药爆炸时放出的能量将爆炸产物加热到的最高温度。混合炸药爆温一般在2000-2500℃

（explosionpressure）指炸药爆炸时生成的热气体所产生的压力。也有人将其定义为炮孔中装药爆炸完了瞬间炮孔壁上的压力，故又称为炮孔压力。

第十七页，共三十九页。第三节炸药(zhàyào)的爆炸性能指标爆速（detonationvelocity）爆轰波沿炸药(zhàyào)装药传播的速度称为爆速

装药直径(zhíjìng)药包外壳装药密度炸药粒度（影响因素）起爆冲能第十八页，共三十九页。影响(yǐngxiǎng)爆速的因素（1）炸药爆速随药包直径(zhíjìng)变化1—梯恩梯（）；2—梯恩梯/硝酸铵（50/50）（）；

3—梯恩梯（

）；4—梯恩梯-硝酸铵（）；

5—硝酸铵-硝化甘油(xiāohuàɡānyóu)（）；6—硝酸铵（）第十九页，共三十九页。影响(yǐngxiǎng)爆速的因素（2）粒状铵油炸药爆速随药包直径变化(biànhuà)梯恩梯的装药密度对爆速的影响第二十页，共三十九页。影响(yǐngxiǎng)爆速的因素（3）混合炸药(zhàyào)装药密度对爆速的影响1—药包直径20mm；2—药包直径40mm第二十一页，共三十九页。3-1炸药(zhàyào)爆速的测定测定方法导爆索法电测法高速摄影法①示波器记时法②数字式爆速仪测(yícè)爆速法第二十二页，共三十九页。示波器测定(cèdìng)爆速示波器测定爆速（a）测定装置；（b）荧光屏上波形1，2—探针；3—药包；4—脉冲信号(xìnhào)发生器电路；5—示波器；6—雷管；7—脉冲信号；8—时标第二十三页，共三十九页。3-2炸药的威力（炸药在介质内爆炸时对介质产生(chǎnshēng)的整体压缩、破坏和抛移的做功能力）炸药(zhàyào)爆炸作功示意图第二十四页，共三十九页。炸药(zhàyào)威力的测定方法铅铸扩孔法第二十五页，共三十九页。3-3炸药(zhàyào)的猛度及测定炸药(zhàyào)猛度（brisance）炸药的猛度是指爆炸瞬间爆轰波和爆轰产物对邻近的局部固体介质的冲击、撞碰、击穿和破碎(pòsuì)能力。它表征了炸药的动作用。

1——导火索；2——雷管；3——炸药；4——钢片；5——铅柱；6——钢板；7——细绳；8——爆炸后的铅柱炸药猛度的测定方法第二十六页，共三十九页。3-4炸药(zhàyào)的殉爆殉爆（sympatheticdetonation）殉爆是指炸药（主发药包）发生爆炸时引起与它不相接触的邻近(línjìn)炸药（被发药包）爆炸的现象殉爆距离(jùlí)是指主发药包爆炸时一定引爆被发药包的两药包间的最大距离(jùlí)

。殉爆距离（transmissiondistance）炸药的殉爆能力用殉爆距离表示，单位一般为cm确定炸药生产房间的安全距离（safetydistance），为厂房设计提供基本数据；改进工业炸药的性质，提高在工程爆破时起爆或传爆的可靠性。在采用炮孔法进行爆破工作时，为保证相邻药卷完全殉爆，对药卷之间的殉爆距离有一定要求。装药时，应尽可能使相邻药卷紧密接触，防止岩粉或碎石等惰性物质将药卷隔开。因有惰性介质时，殉爆距离将明显减小。研究殉爆的目的：第二十七页，共三十九页。3-5炸药(zhàyào)感度

感度（sensitivity）指在外界(wàijiè)能量的作用下，炸药发生爆炸的难易程度。

起爆(qǐbào)感度感度

炸药对不同形式的外界能量作用所表现的感度是不一样的。故不能简单地以炸药对某种起爆能的感度等效地衡量它对另一种起爆能的感度。冲击波感度热感度静电感度火焰感度摩擦感度撞击感度其他感度（sensitivitytoinitiation）(sensitivitytoshockwave）（electrostatic

sensitivity）（sensitivitytoflame）（sensitivitytofriction）（sensitivitytoimpact）（sensitivitytoheat）第二十八页，共三十九页。热感度和机械(jīxiè)感度热感度（sensitivitytoheat）是指在热的作用(zuòyòng)下,炸药发生爆炸的难易程度。

热感度通常用爆发点（ignitionpoint）来表示.热作用的方式主要有两种：均匀加热、火焰点火。

机械(jīxiè)感度（1）撞击感度（2）摩擦感度（sensitivitytoimpact）在机械撞击的作用下，炸药发生爆炸的难易程度称为炸药的撞击感度。（sensitivitytofriction）在机械摩擦的作用下，炸药发生爆炸的难易程度称为炸药的摩擦感度。第二十九页，共三十九页。炸药(zhàyào)的起爆感度起爆(qǐbào)感度（sensitivitytoinitiation）

炸药的起爆感度是指在其他炸药（起爆药、起爆具等）的爆炸作用(zuòyòng)下，猛炸药发生爆轰的难易程度。

凡能用1发8号工业雷管可靠起爆的炸药称其具有雷管感度；

凡不能用1发8号工业雷管可靠起爆的炸药称其不具有雷管感度。第三十页，共三十九页。影响炸药(zhàyào)感度因素

影响(yǐngxiǎng)炸药感度的因素

1炸药(zhàyào)温度的影响2炸药物理状态与晶体形态的影响

3炸药颗粒度的影响5附加物的影响4装药密度的影响第三十一页，共三十九页。3-6聚能效应(xiàoyìng)－现象聚能现象

聚能装药

聚能效应应用水面(shuǐmiàn)聚能流的形成第三十二页，共三十九页。聚能效应(xiàoyìng)－装药聚能现象

聚能装药

聚能效应应用装药前端有空穴(kōnɡxué)时聚能流的形成衬有金属药形罩的聚能装药及金属射流(shèliú)的形式1—药形罩（能聚罩）2—爆轰波阵面3—杵体4—射流第三十三页，共三十九页。聚能效应(xiàoyìng)－应用聚能现象

聚能装药

聚能效应应用不同装药结构的钢板(gāngbǎn)穿孔能力（a）平底药柱（b）带有聚能穴的药柱（c）带有药形罩的聚能药柱（d）聚能药柱与钢板(gāngbǎn)间有炸高距离

第三十四页，共三十九页。本章(běnzhānɡ)思考题1、名词解释：

缓慢分解、氧平衡、炸药感度、殉爆距离、爆速、爆轰波、爆力、猛度、临界直径、极限直径。2、什么是爆炸(bàozhà)，产生化学爆炸(bàozhà)的基本条件是什么？3、试述氧平衡的分类、意义和在爆破工程中的应用。4、试述殉爆距离的测定方法、影响因素及研究意义。5、简述炸药感度的影响因素。6、试述机械作用下热点形成机理。7、简述影响爆速的因素。第三十五页，共三十九页。（1）什么叫殉爆？什么是殉爆距离(jùlí)？它在工程中有何作用？一个药包（卷）爆炸后，引起与它不相接触的邻近药包（卷）爆炸的现象，称为殉爆。殉爆在一