爆破基础知识

爆破基础知识

一.爆炸现象

1.工程爆破对象及其特点

工程爆破对象包括：岩石(所占比例最大)、混凝土、金属以及其他(如

冰、冻土、淤泥等)。

爆破对象的特点：岩石种类多，坚硬，是不均质的，各向异性，有地质

缺陷，如断层、节理、裂隙等。千变万化。

2、爆炸现象

爆炸是物质的潜能(化学、物理和核能)瞬间转换的过程。爆炸具有极

其强大的做功能力，从而使周围介质毁坏，发出巨大的声响，产生大量

的烟尘，并伴有强光发出。

3、爆炸类型

从爆炸的原因可以将爆炸分为三大类：(1)物理爆炸；(2)化学爆炸；

(3)核爆炸。

二■炸药爆炸

1、炸药爆炸

炸药是一种能在特定条件下发生爆炸的工业产品。炸药成分中一般都含

C、H、0、N几种元素,尤其含N0类基团居多。

2.炸药的化学变化形式

爆炸并不是炸药唯一的化学反应形式。由于环境和引起化学变化的条件

不同，一种炸药可能有三种不同的化学变化：

(1)热分解：常温下受热的作用发生缓慢热分解反应，热量积聚可转化

为燃烧。热分解使炸药变质；

(2)燃烧：多数炸药含有燃料，都可以燃烧，密闭条件下的燃烧可转化

为爆炸，燃烧过程中释放大量的有毒气体；

(3)爆炸：在外能(热能、机械能、爆炸能)作用下，炸药发生爆炸，

条件不利时转化为燃烧。

3、燃烧和爆炸的区别：

传播方式不同：热传导、热辐射和燃烧产物的扩散作用——冲击波；

传播速度不同：燃烧〈未反应炸药中的声速〈爆速；

受外界影响不同：燃烧受压力影响，爆炸不受影响；

质点运动方向不同：燃烧生成物质运动方向与燃烧传播方向相反，压力

低；爆炸时生成物运动方向与爆炸传播方向相同，压力极高。

三■炸药的分类

1、按炸药的构成分类

按炸药的构成划分，有有单质炸药和混合炸药两大类。

(1)单质炸药。只含有一种化学物质(一般是化合物)炸药称为单质炸

药或单体炸药。

(2)混合炸药。含有两种以上化学物质的炸药称为混合炸药，混合炸药

的各组分是物埋混合物。

2.按炸药的用途分类

按炸药的构成划分，主要有一下五种。

(1)起爆药。其突出特点是敏感度很高，其它性能指标也较高。

(2)猛炸药。从名称上可知其爆炸威力比其它炸药都大，其敏感度比起

爆药低。

(3)工业炸药。工业炸药是为了满足工程上安全性高、成本低、爆炸后

产生的有毒有害气体少等要求而生产的炸药。

(4)发射药与推进剂。其用途主要是子弹、炮弹、火箭等的装药，用于

提供发射的推力。

(5)烟火剂。其用途主要是制造烟花爆竹，利用其快速燃烧所产生的各

种烟火效应。

3、工业常用炸药

(1)镀油炸药：多孔粒状、改性、膨化，不抗水

(2)乳化炸药：粉状、膏状、混装车(稠粥状)

(3)重钱油炸药：铁油+乳化,体积威力大

(4)胶质炸药：硝化甘油+硝酸筱,密度、爆速高

(5)炸药包装形式：卷状、散装

(6)装药形式：人工、机械

四.炸药的起爆与敏感度

1.炸药的起爆能

炸药属于不稳定的化学体系，如果没有任何外部能量的作用，炸药保持

它原来的平衡状态；当受到足够的外能作用时会迅速发生分解(单质炸

药或混合炸药的爆炸成分)、重新组合的化学反应而生成新的物质，同

时释放出大量的能量，炸药的起爆就是为炸药提供促使这样的化学反应

所需要的外能——起爆能。起爆能一般指下列的能量形式：

(1)热能。热能可分为火焰、火星、电热等形式，热能起爆一般用在起

爆敏感度很高的起爆药。

(2)机械能。通过撞击、摩擦、针剌等机械能作用可以起爆炸药，在各

种武器中大量使用机械能起爆炸药。

(3)爆炸能。用炸药爆炸释放出的爆炸能来起爆炸药是最强的起爆方式，

常用来起爆高威力猛炸药和工业炸药。

2、炸药的敏感度及其测定

促使炸药爆炸所需起爆能的多少称为炸药的敏感度或感度。如果在较小

的某种外能作用下就能使炸药爆炸，则炸药对该种能量的敏感度就高，

反之敏感度就低。

炸药的敏感度是炸药最重要的性能指标之一，它可能决定炸药的用途和

用量。炸药的敏感度对炸药的生产、贮存、运输和使用都有决定性影响，

敏感度高的炸药可能给以上各环节增加不安全因素，因此影响生产工艺、

贮运方式和起爆方法。敏感度过低的炸药可能给起爆带来困难，增加起

爆成本，如果不能可靠起爆，会发生拒爆，则是爆破工程的最严重事故，

因为处理拒爆是爆破工程最危险的工作。

(1)热敏感度

炸药受热而引爆的难易程度称为炸药的热敏感度。工业上通常分别用爆

发点和火焰感度两个实验指标来衡量炸药的热敏感度。

(2)机械感度

炸药在撞击、摩擦等作用下引发爆炸的难易程度称为炸药的机械感度,

分别用撞击感度和摩擦感度来衡量。

(3)爆轰感度

炸药在附近发生的爆炸作用下被引爆的难易程度称为炸药的爆轰感度,

通常用极限起爆药量和殉爆距离来测定。

3、影响炸药炸药敏感度的因素

炸药的敏感度是由它的化学和物理性质决定的，主要有以下几方面：

(1)化学性质；(2)相态；(3)粒度;(4)装药密度;(5)掺合物。

影响炸药敏感度的因素很多，而且非常复杂，很难绝对下结论。在衡量

炸药的敏感度时，要充分考虑引起炸药化学反应的机理、炸药本身的构

成和应用环境。可靠的是通过实验来确定，不能盲目定下结论。

五.炸药的氧平衡

1、氧平衡的概念

大多数炸药成分中都含C、H、0、N几种元素，由于炸药爆炸瞬间只

有其自身的化学元素发生反应，其产物可能有C02、CO、H20、NO、

N02、02、N2、C、H2等物质。其中氮的氧化物(NOn)和一氧化

碳(CO)都是有毒物质，碳(C)可燃，氧气(02)具有氧化碳和氮

的能力，这些产物都是炸药爆炸所不希望产生的。因此，我们希望炸药

中的氧含量正好将炸药中的C和H氧化，生成二氧化碳和水。这样就

没有多余的氧与氮反应，也不会因氧含量不够而生成CO和C。即使有

其它产物，也只能是N2O如果能实现这样的目的，则炸药爆炸产物就

没有毒害副作用，能量利用率也高。这就是炸药氧平衡的的概念。炸药

的氧平衡表示炸药实际含氧量与使炸药中碳、氢等可燃元素完全氧化所

需氧量相比，多余或不足的程度。

2、氧平衡的种类

氧平衡可分为三类：

(1)正氧平衡:炸药中的氧含量足够将碳、氢元素完全氧化，且有剩余；

(2)零氧平衡：炸药中的氧恰好够将碳、氢元素完全氧化，不多不少；

(3)负氧平衡：炸药中的氧不足以将碳、氢元素完全氧化。

3、爆炸有害产物

实际上，即使是零氧平衡炸药，在爆炸时仍会不同程度地产生有毒有害

物质，其根源在于：

(1)结合的不确定性。在氧平衡计算时，人为地确定炸药中氧首先与炸

药中的碳、氢发生反应生成二氧化碳和水，然后才有多余的氧和氮，生

成氧气、氮气或氮氧化合物。实际上在爆炸反应瞬间，各元素相互结合

具有化学反应的选择性和随机性，可能出现炸药中的氧还没有将碳和氢

完全氧化就与氮发生反应生成氮氧化物，从而使爆炸产物中既有氮的氧

化物，也有一氧化碳、碳元素和氢气。

(2)反应不完全。炸药各组分的配比是按反应完全的情况确定的，但实

际爆炸往往出现部分反应不完全，这样就会从原理上产生有毒有害产物。

比如炸药的颗粒较大，而爆炸反应的时间又非常短，有的成分没来得及

反应。另外炸药中的各成分在反应中的敏感程度不同,也会产生这种现

象。所以在炸药中掺入某些钝感成分，也会影响炸药爆炸反应的完全性。

(3)后续产物。如果炸药爆炸按照预想的反应方式进行，零氧平衡炸药

的产物都是二氧化碳、水和氮气。爆炸反应结束的瞬间，这些产物都是

高温高压气体，很容易热分解或与其它外界的物质发生二次反应而生成

有毒有害物质。如硫与氧、氢的化合物、氮氧化物等。这种情况在实际

生产中容易发生，很难控制。

六.炸药爆轰

1.冲击波

炸药爆炸以爆轰波的形式进行的，爆轰波是一种特殊形式的冲击波。为

了研究爆轰波，必须首先了解冲击波。

冲击波是一种特殊的压缩波。一般的压缩波是压力连续变化的，而冲击

波的压力则是跃升的，具有不连续的陡峭波阵面。炸药在空气中爆炸和

飞机在空气中超音速飞行都是产生冲击波的典型例子。

冲击波有一下特性：

(1)冲击波具有陡峭的波阵面，在波阵面上介质状态发生突跃变化。

(2)冲击波以脉冲形式传播，没有周期性。

(3)冲击波传播速度永远大于音波速度。

(4)冲击波传播速度同波的强度有关。

2、爆轰波

炸药被起爆发生爆炸反应，放出热量，产生大量高温高压气体，在周围

介质中激发冲击波，冲击波所到之处，炸药分子活化发生爆炸反应，放

出能量的一部分用来补充冲击波传播过程中的能量损失，使冲击波以稳

定的爆速向前传播，其后跟着化学反应区。这种伴随着化学反应，在炸

药中传播的特殊形式的冲击波叫做爆轰波，这个过程称为爆轰过程，爆

轰传播的速度称为爆速。

3.影响炸药爆轰的因素

炸药的组成、结构、聚集状态、装药尺寸和形状等对爆轰过程有很大影

响，研究这些影响因素对合理有效地使用炸药有重要意义。

爆速是爆轰波的一个重要参数，通常用它来分析炸药爆轰的传播过程。

一方面是因为爆轰波的传播要靠反应区释放的能量来维持，爆速的变化

直接反映了反应区结构以及能量释放的多少和释放速度的快慢；另一方

面是因为爆速是比较容易准确测定的一个爆轰参数。

（1）药包直径；（2）装药密度；（3）径向间隙；（4）炸药粒度；

（5）药包外壳

七■炸药的爆炸性能

衡量炸药爆炸性能的指标有爆速、暴热、爆容、爆压、爆炸功、猛度、

暴力、爆破漏斗等。通过实验测定或理论计算可确定这些指标值。

1、爆速

爆速是爆轰波的传播速度，它是研究爆轰过程的重要参数，而且其测量

技术成熟、测定结果精度较高。测量爆速常用导爆索、电测和高速摄影

三类方法。

高速摄影法利用爆轰波阵面传播时伴有的发光现象,用高速摄影机将爆

轰波阵面沿药柱移动的光迹拍摄记录在胶片上，得到爆轰波传播的时间

——距离曲线，然后测量曲线上各点的瞬间传播速度。

2、爆热

单位质量的炸药爆轰时放出的热量称为爆热。是衡量炸药爆炸过程中释

放出能量多少的重要指标。

3、爆容

单位质量的炸药爆炸产生的气体产物在标准状态下的体积称为炸药的

爆容，常用单位为L/kgo因为爆炸产物中的固体所占体积相当少，可

以忽略，所以爆容实际上是衡量炸药爆炸产物体积的指标。爆容可以精

确计算。

4、爆压

爆压也称爆炸压力。在爆轰过程中，产物内的压力分布不均匀，随时间

变化，爆压是指爆轰结束后时，爆炸产物在炸药初始体积内达到平衡后

的流体静压强。

5、爆炸功

炸药爆炸做功就象一个特殊的〃热机〃工作的过程一样，其化学能在爆

炸反应中转化为热能，在爆炸气体产物的膨胀过程中,热能转化为机械

功——爆炸功。

6、猛度

炸药爆炸对其邻近介质所产生的局部压缩、粉碎或击穿作用的程度称为

炸药的猛度。猛度反映了爆轰所产生的冲击波对周围介质动效应的强度,

所以猛度的大小主要取决于爆轰波波阵面参数。

7、爆力

爆力是估量炸药在介质内部爆炸时总的做功能力的相对指标，它表示炸

药爆炸对周围介质整体的压缩、破坏和抛移等作用的威力。爆力反映了

爆炸冲击波（应力波）在介质中的动作用和爆炸气体膨胀静作用的联合

总效果。

8、爆破漏斗

以上各种确定炸药爆炸能或爆炸能力的理论计算或实测方法在工程爆

破中主要其参考作用，不能直接应用。爆破漏斗是一个实用指标。

爆破漏斗就是埋在拟爆破介质中的炸药爆炸后形成的漏斗状坑体的体

积，依此衡量炸药的爆炸威力。

八.常用的单质炸药

只含有一种化学物质（一般是化合物）炸药称为单质炸药。单质炸药主

要有起爆药、单质猛炸药和单质弱炸药。

1.起爆药

起爆药用来引发其它炸药爆炸。起爆药主要用于起爆器材，是件可爆破

的最初爆炸或点燃的炸药。起爆药的特点是能在较小的外能如针剌、撞

击、摩擦、火焰、电信号激发下起爆。起爆药的威力比高威力猛炸药稍

低，用量非常少，但对爆破的可靠性起至关重要的作用。了解起爆药的

类型和性能特点有利于起爆器材的正确使用。

起爆药的品种非常多，制造工艺也不完全相同，不同国家不同厂家的产

品的性能也有区别，例如：

（1）雷汞；（2）叠氮化铅；（3）二硝基重氮酚

2、单质猛炸药

（1）梯恩梯；（2）黑索金；（3）太安；（4）硝化甘油；（5）特屈

儿；（6）奥克托金；（7）苦味酸；（8）六硝基茜；（9）三氨基三

硝基苯；（10）硝基孤；（11）622炸药

662炸药的分子式为C3H4N6O7,由乌洛托平（Woluotuopin）、尿

素和硝酸硝酸合成制得，为白色晶体，理论密度1.940g/cm3,熔点

183℃0爆速9182m/s（密度1.895g/cm3时）。662炸药的冲击感

度较低，燃烧时易转为爆炸，水解安定性较差。其性能与奥克托金相当。

3、单质弱性炸药一硝酸筱

硝酸钱的分子式为NH4NO3,是一种价格低廉、敏感度低、爆炸威力

较低、安全性好的单质炸药，由氨和硝酸反应应制成。硝酸钱是目前工

业炸药的主要成分,含量占一般工业炸药的80%以上。硝酸钱的性能

对工业炸药的生产、贮存、使用影响很大

九.工业炸药

工业炸药主要用于采矿、地质、交通、水利水电、石油、建筑、城市改

造、机械加工等工业部门的爆破，是和平年代常用炸药，用量最大，也

称民用炸药。

目前国内外大量应用的工业炸药都是混合炸药，主要是以硝酸较为主要

成分的硝钱类混合炸药。主要原因是硝酸镀的生产原材料来源广、工艺

简单、价格低廉；机械和热敏感度都低，因而安全性好；具有足够的爆

炸威力。

当遇到炸药用量不是很大、水中爆破、高温爆破、爆破对象强度高或其

它特殊要求时，采用某些单质猛炸药会达到事半功倍的效果。

黑火药

黑火药由硝酸钾、木炭和硫磺机械混合而成；硝酸钾是氧化剂，木炭是

可燃剂，硫既是可燃剂，又能使碳和硝酸钾只进行生成二氧化碳的反应,

阻碍一氧化碳的生成，改善黑火药的点火性能，而且还起到碳和硝酸钾

间的粘合作用，有利于黑火药的造粒，降低黑火药的发火点。

2、镀梯类炸药

钱梯炸药也称硝镀炸药，主要成分是硝酸镀（80%以上）和梯恩梯（10%

左右），还有少量木粉、石蜡、沥青等。其中硝酸铁是主要爆炸成分,

也是氧化剂；梯恩梯是敏化剂，也是还原剂；木粉起疏松作用，也是燃

料；为了使炸药具有一定的防水能力，必要时加入少量石蜡、松香、沥

青或凡士林等成分。

3.镀油炸药

钱油炸药（国外称ANFO）以硝酸锭和柴油为主要成分，还有木粉。其

中硝酸筱是主要爆炸成分，也是氧化剂；柴油是热值很高的燃料，可以

提高镀油炸药的爆热，同时柴油的加入也有利于炸药生产过程中搅拌均

匀；木粉也是燃料，更主要起疏松作用。

4、钱松蜡和钱沥蜡炸药

钱松蜡炸药以硝酸镀、松香和石蜡为主要成分，钱沥蜡以硝酸镀、沥青

和石蜡为主要成分。其中硝酸锭是主要爆炸成分，也是氧化剂，松香、

沥青和石蜡是防水剂，也是还原剂。

5.硝化甘油炸药

硝化甘油炸药由硝化甘油、硝化棉、硝酸镂（或硝酸钾、硝酸钠）、少

量木粉组成。其中硝化甘油为主要爆炸成分，硝化棉为吸收剂，硝酸镀

（或硝酸钾、硝酸钠）为氧化剂。

6、浆状炸药和水