實用爆破技術(shù)

實用爆破技術(shù)工程技術(shù)學院土木工程教研室葛克水電話：62638873一章爆破理論基礎第一節(jié)爆炸和炸藥的基本概念一、爆炸現(xiàn)象定義：爆炸是物質(zhì)系統(tǒng)一種急劇的物理或化學變化，在變化過程中放出大量的能量對周圍及介質(zhì)做機械功，同時伴隨有聲、光和熱等效應。三類：1、物理爆炸；2、化學爆炸；3、核爆炸。二、炸藥爆炸的必備條件三個條件：第一章爆破理論基礎1、放熱反應（是高速自動進行的首要條件）（NH4)2C2O4----2NH3+H2O+CO+CO2-263KJ/molAg2C2O4---2Ag+2CO2+123KJ/mol2、反應高速進行

煤、炸藥

3、生成大量氣體（氣體是做功的介質(zhì)）2Al+Fe2O3---Al2O3+2Fe+841.4kJ/mol三、炸藥化學反應形式爆炸不是炸藥唯一的反應形式四種形式：第一章爆破理論基礎1、熱分解2、燃燒數(shù)米/秒密閉---爆炸3、爆炸沒有處在理想狀態(tài)數(shù)百米/秒---爆轟4、爆轟數(shù)千米/秒最大穩(wěn)定速度進行、定值上述形式可相互轉(zhuǎn)化四、炸藥的分類1、按炸藥的組成分：兩種：單質(zhì)炸藥（軍用）；混合炸藥（工業(yè)炸藥）2、按用途分：三種：起爆藥（感度高)、猛炸藥（威力高）、發(fā)射藥（火箭、火槍使用）第二節(jié)單質(zhì)炸藥一、起爆藥起爆藥的敏感度極高，他常用來做雷管的起爆藥工業(yè)上常用的起爆藥為：雷汞、氮化鉛、二硝基重氮酚1、雷汞分子式：Hg(CNO)2顏色：白色或灰白色。敏感度：干燥時，對撞擊、摩擦、火花極敏感，易爆。反應（與其它物質(zhì)）：潮濕時，極易與鋁發(fā)生反應生成極易爆炸的雷酸鹽；因此，不能用鋁殼、可用銅或紙殼第一章爆破理論基礎2、氮化鉛分子式：Pb(N3)2顏色：白色針狀晶體敏感度：比雷汞熱感度低，起爆威力大，且不因潮濕而降低；因此，可用在水下爆破。反應：在有二氧化碳存在的潮濕環(huán)境中，極易與銅反應生成氮化銅，極敏感，因此，不能用銅殼，可用鋁、紙殼。3、二硝基重氮酚分子式：C6H2(NO2)2N2O簡稱：DDNP顏色：黃色或黃褐色敏感度：撞擊、摩擦感度比雷汞和氮化鉛低，熱感度介于氮化鉛和雷汞之間。不因潮濕而降低。反應：75度時發(fā)生分解；170~175度發(fā)生爆炸。特點：原材料來源廣，制作工藝簡單，成本低、安全、起爆性能良好，因此，工業(yè)雷管廣泛用之第一章爆破理論基礎二、單質(zhì)炸藥單質(zhì)炸藥是一種具有強烈爆炸作用的化合物，與起爆藥相比，敏感度較低，爆炸威力較大，可用作雷管的加強藥。工業(yè)上常用的單質(zhì)猛炸藥有：梯恩梯、黑索金、泰安、硝化甘油。第一章爆破理論基礎1、梯恩梯分子式：C6H2(NO2)3CH3

三硝基甲苯簡稱：TNT.顏色：黃色晶體溶解度：幾乎不溶于水安定性：好。常溫不分解，遇火燃燒，密閉→爆炸，機械感度較低，加細砂感度增高，工業(yè)炸藥敏化劑。爆速：7000m/s.第一章爆破理論基礎2、黑索金分子式：C3H6N3(NO2)3

環(huán)三次甲基三硝胺簡稱：RDX顏色：白色晶體溶解度：幾乎不溶于水安定性：好。機械感度比TNT高，威力、爆速均高爆速：8300m/s用途：導爆索3、泰安分子式：C(CH2ONO2)4

季戊四硝酸酯顏色：白色晶體簡稱：PETN溶解度：幾乎不溶于水安定性：好。威力大爆速：8400m/s用途：同RDX

4、硝化甘油分子式：C3H3(ONO2)3、三硝酸酯丙三醇簡稱：NG顏色：無色或微帶黃色油狀液體溶解度：不溶于水（水下爆破使用）敏感度：撞擊極高、不能單獨使用（純硝化甘油在13.2度時凍結(jié)，此時極敏感，為提高使用安全程度，常將它與二硝酸酯乙二醇混合使用，后者的凍結(jié)點為-22.8度。用途：工業(yè)炸藥：用多孔物質(zhì)、硅藻土或硝化棉吸收后使用。第一章爆破理論基礎第三節(jié)混合炸藥混合炸藥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較起爆藥低但威力較大、土石方爆破常用之。又稱之為工業(yè)炸藥。常見的工業(yè)炸藥有：銨銻炸藥、銨油炸藥、漿狀炸藥、乳化炸藥、硝化甘油炸藥。一、銨銻炸藥1、硝酸銨。是氧化劑、銨銻炸藥的主要成分。其本身是弱性炸藥，不能直接被一只普通工業(yè)雷管引爆，吸濕性強、易溶于水。第一章爆破理論基礎2、梯恩梯。敏化劑、兼起還原劑、提高感度和威力3、石蠟和瀝青?？顾畡?、防吸濕結(jié)塊。4、木粉。松散劑、又是還原劑。5、食鹽。消焰劑、不參加爆炸反應、目的降低爆炸溫度（主要用于含瓦斯的煤礦）用途較廣。優(yōu)點：爆炸性能好，威力較大，原材料廣，成本較低。缺點：易吸濕結(jié)塊，不適合在潮濕有水環(huán)境中使用型號：1#、2#、3#巖石炸藥。第一章爆破理論基礎二、銨油炸藥（DryBlastingAgent)1、硝酸銨。氧化劑。2、柴油?？扇紕?、還原劑。3、木粉。疏松劑。優(yōu)點：價格便宜。三、銨松蠟炸藥1、硝酸銨。氧化劑。2、松香和石蠟。還原劑和防水劑。3、木粉。疏松劑。能接近2#巖石炸藥。優(yōu)點：防潮抗水能力強。第一章爆破理論基礎四、漿狀炸藥它是一種防水炸藥，它為硝銨類炸藥的應用開辟了新領域，解決了硝銨類炸藥應用于水中爆破的問題1、氧化劑水容液采用硝酸銨飽和水溶液，有時加入少量硝酸鈉。2、敏化劑及可燃劑因含水使其起爆感度下降，未能順利起爆需加入敏化劑提高其起爆感度。兩類：一類是高敏度炸藥：如TNT、硝化甘油；另一類是可燃劑：如鋁粉、鎂粉、柴油。3、膠凝劑第一章爆破理論基礎起增稠作用，使炸藥固體顆粒呈懸浮狀態(tài)。并將氧化劑水溶液、不溶于水的敏化劑顆粒及其它組分膠凝在一起。膠凝劑有：魁豆膠、田箐膠、皂角膠、聚丙烯酰胺。4、膠聯(lián)劑促使膠凝劑分子中的基團互相鍵和，進一步連接成為巨型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，增稠和抗水。主要成份：硼砂或硼砂與重鉻酸鈉的混合溶液。5、安定劑（尿素）特點：高威力防水炸藥，防水性能良好、密度大、可用于水下爆破；缺點是感度低、一只8#雷管不能起爆，需起爆藥包起爆，成本較高。第一章爆破理論基礎五、水膠炸藥它是在漿狀炸藥基礎上發(fā)展起來的，性質(zhì)與漿狀炸藥基本相同；不同之處在于敏化劑，它是采用一種可溶于水的甲基安硝酸鹽，水偶合較好。因此，該炸藥高度較高，可用一只8#雷管起爆，成本較高。六、乳化炸藥乳化炸藥是氧化劑水溶液被乳化成微細液滴分散地懸浮在連續(xù)的油相中，構(gòu)成油包水型防水炸藥。水包油型（漿狀炸藥、水膠炸藥）：水溶液為連續(xù)相，懸浮的固體顆粒為分散相。第一章爆破理論基礎1、氧化劑水溶液主要為硝酸銨和硝酸鈉的飽和水溶液。2、敏化劑猛炸藥：TNT；金屬粉：鋁、鎂粉；發(fā)泡劑、空心球3、可燃劑主要為油相材料---柴油、石蠟或凡士林。4、乳化劑能在氧化劑水溶液中形成油包水型乳狀體系。5、少量添加劑主要為乳化促進劑、晶型改性劑和穩(wěn)定劑之類的物質(zhì)特點：乳化炸藥的猛度、爆速和感度均較高，可用一只8#雷管起爆，密度在較寬范圍（1.03~1.3g/cm3)內(nèi)可調(diào)，抗水性能好，加工使用安全，適合于爆破現(xiàn)場直接混拌，實現(xiàn)裝藥機械化，可在各種條件下爆破。缺點是爆炸威力較低。七、硝化甘油炸藥1、硝化甘油（基本成分、40%~60%).2、硝酸鉀、硝酸銨。氧化劑。3、硝化梯、吸水劑。4、木粉。疏松劑。------稱之為膠質(zhì)硝化甘油炸藥。第一章爆破理論基礎特點：抗水性能強、爆炸威力高、可在水下爆破，缺點是安全性差、成本高，使用數(shù)量占總藥量的0.5~1.0%。第四節(jié)炸藥的起爆一、炸藥的起爆與起爆機理1、炸藥的起爆與起爆能炸藥是具有相對穩(wěn)定性和爆炸性的物質(zhì)，欲使它發(fā)生爆炸，必須提供一定的外界能量，以打破原來相對平衡狀態(tài)。在外界能量作用下，使炸藥發(fā)生爆炸的過程稱為起爆。這種使炸藥發(fā)生爆炸的外界能量稱為起爆能。起爆能主要有三種形式：熱能、機械能、爆炸能。第一章爆破理論基礎2、起爆機理起爆能能否起爆炸藥，不僅與起爆能的大小有關(guān)，而且還取決于能量的集中程度。另外，根據(jù)活化能理論，反應是在活化分子之間發(fā)生。要起爆---足夠外能、多---反應越快---活化能越多---足夠的活化分子---發(fā)生---作用在部分炸藥分子---活化分子---活化分子越多→爆炸。⑴熱能起爆機理炸藥在熱能作用下發(fā)生熱分解，但不一定爆炸。只有在下列條件下發(fā)生爆炸：炸藥化學反應放出的熱量大于散失的熱量。第一章爆破理論基礎⑵機械能起爆機理炸藥在摩擦、撞擊等作用下，由機械能---熱能---來不及均勻地分布到全部炸藥分子---集中到個別小點上（結(jié)晶的兩面角、多面棱角或微小氣泡等）---即所謂的熱點---溫度很高---自身反應的同時---灼熱周圍炸藥分子---發(fā)生熱積累---爆炸。這種熱點稱為熱核。熱點形成的原因：炸藥中微小氣泡的絕熱壓縮；炸藥顆粒間或摻和物間的強烈摩擦；高粘性液體炸藥的流動生熱。炸藥中經(jīng)常加入發(fā)泡劑、珍珠巖、空心玻璃微球和堅硬摻和物等，目的就是有利于熱點形成。⑶爆炸能起爆機理工業(yè)上常利用雷管、導爆索或炸藥包的爆炸能引爆炸藥，由于炸藥爆炸瞬間產(chǎn)生的爆轟波（強沖擊波）的作用，同時釋放出大量的熱和高壓使炸藥產(chǎn)生強烈的壓縮和錯動，使炸藥發(fā)生爆炸。其機理是熱能、機械能起爆機理的綜合。二、炸藥的感度

1.炸藥的感度炸藥在外能作用下起爆的難易程度，叫做炸藥的敏感度或叫感度。激起炸藥爆炸反應所需的最小能量叫做起爆能。感度的高低用起爆能的大小來衡量，所需起爆能越小，感度就越高，反之，感度就低。但同一種炸藥對不同形式起爆能具有不同的感度。例如，氮化鉛對機械能比對熱能更敏感；二硝基重氮酚則是熱能比機械能敏感第一章爆破理論基礎炸藥的感度包括：熱感度（0.05g）：加熱感度、火焰感度；撞擊感度（0.05g）：摩擦感度（0.05g）：爆炸能感度：單質(zhì)炸藥（極限藥量0.5g）、混合炸藥（殉爆度）幾種單質(zhì)猛炸藥的極限起爆藥量第一章爆破理論基礎幾種單質(zhì)猛炸藥的極限起爆藥量起爆藥名稱

受試炸藥（g)TNTRDX

特屈兒雷汞0.240.190.19氮化鉛0.160.100.05二硝基重氮酚0.1630.170.13第一章爆破理論基礎了解炸藥感度的高低，對于炸藥的生產(chǎn)、貯存、運輸、使用具有重要意義。2、影響炸藥感度的因素炸藥的化學結(jié)構(gòu)

炸藥的分子結(jié)構(gòu)結(jié)合得越脆弱，其感度就越高；反之就越低?；旌险ㄋ幍母卸热Q于炸藥中結(jié)構(gòu)最脆弱的組分的感度。炸藥的物理性質(zhì)⑴炸藥的相態(tài)熔融狀態(tài)比固態(tài)感度高，因為，固態(tài)→熔融→吸收熔化潛熱→內(nèi)能較高。⑵炸藥粒度兩種情況：猛炸藥：顆粒越細感度越高（顆粒小，表面積大接收能量多）起爆藥：晶粒越大，感度越高（較大晶粒之間空隙較大，利于熱點形成）。⑶裝藥密度存在一最佳密度，當裝藥密度小于最佳時，密度增加感度增加，但裝藥密度大于最佳時，密度增加感度下降。因為孔隙度減小，不利于吸收能量。⑷微小氣泡炸藥中含有的微氣泡在爆炸能作用下發(fā)生絕熱壓縮，形成熱點，可提高感度。第一章爆破理論基礎⑸摻和物炸藥中加入一定量摻和物可使炸藥感度發(fā)生顯著變化兩種情況：高熔點、高硬度、導熱性差的摻和物（石英、玻璃）可提高撞擊、摩擦感度；石蠟、石墨等軟質(zhì)摻和物可降低感度。三、起爆系統(tǒng)良好的起爆方式既有利于安全可靠的準爆，確保爆破過程根據(jù)工程需要，在時間上和空間上按一定的順序進行，又有利于提高炸藥能量的利用率，改善爆破質(zhì)量、降低爆破危害。根據(jù)使用爆破器材不同，起爆系統(tǒng)分為：火雷管起爆系統(tǒng)電雷管起爆系統(tǒng)導爆索起爆系統(tǒng)導爆管起爆系統(tǒng)㈠、火雷管起爆系統(tǒng)火雷管起爆系統(tǒng)是利用導火索燃燒所產(chǎn)生對火焰，引爆火雷管進而引爆炸藥包的起爆系統(tǒng)。該系統(tǒng)由火雷管、導火索、點火材料組成。第一章爆破理論基礎1、火雷管:由管殼（銅、鋁、紙）、起爆藥（良好火感、二硝基重氮酚）、猛炸藥（感度略低但威力較大黑索金、泰安）、加強帽（1.9~2.1mm小孔金屬罩，銅片制，加強起爆藥爆轟的約束條件，密封作用，減少外界影響）組成。聚能穴火雷管猛炸藥起爆藥加強冒管殼工業(yè)雷管按起爆威力從小到大分為十個等級，號數(shù)越大，起爆能力越強。常用6#、8#雷管。2、導火索以黑火藥為藥芯，外面包裹棉線、塑料、紙條、瀝青等材料。導火索用以傳遞火焰，引爆火雷管。燃速是一項重要指標，國產(chǎn)普通導火索燃速為：8~10mm/s或100~120s/m。使用時，不得有斷火、透火、外殼燃燒或爆燃現(xiàn)象，導火索不要受到較大外力擠壓，否則會發(fā)生事故。3、起爆方法起爆雷管加工起爆藥包加工點火起爆適用范圍㈡、導爆索起爆系統(tǒng)導爆索起爆系統(tǒng)是利用導爆索爆炸產(chǎn)生的能量引爆炸藥包的起爆系統(tǒng)。該系統(tǒng)操作簡單、安全可靠，可實現(xiàn)成組藥包的同時起爆和延期起爆，不受雜散電流、雷電影響，有一定的耐水能力?？稍谒h(huán)境下爆破。缺點是不能用儀表檢查起爆網(wǎng)路，價格較高。1、導爆索是一種傳遞爆轟并起爆炸藥的索狀起爆器材。其結(jié)構(gòu)與導火索類似，但有本質(zhì)區(qū)別，外皮為紅色。

導爆索的類別主要有：普通導爆索（12~14g/m、外徑小于6.2mm、爆速大于6500m/s)防水導爆索（外面包裹一層聚氯乙烯、用于深水作業(yè)）高能導爆索（35g/m、用于切割鋼板）安全導爆索（包裹層內(nèi)加入消焰劑）低能導爆索（6g/m、用于連接導爆管網(wǎng)路）2、繼爆管是導爆索起爆系統(tǒng)中的延期件，其作用是串接在導爆索上以實現(xiàn)毫秒延期。主要有兩類：單向繼爆管（有方向性）雙向繼爆管（無方向性）

繼爆管傳爆方向?qū)П飨艽髢?nèi)管延期藥起爆藥猛炸藥導爆索單向繼爆管

3、導爆索的連接導爆索需用雷管起爆，將雷管綁扎在距爆端約10cm處，使聚能穴朝向傳爆方向。導爆索起爆的連接：分段并聯(lián)并聯(lián)簇導爆索之間的連接方式：搭接水手接T型接㈢、電雷管起爆系統(tǒng)電雷管起爆系統(tǒng)是利用電能起爆電雷管進而引爆炸藥包的起爆系統(tǒng)。該系統(tǒng)由電雷管、導線、起爆電源組成。第一章爆破理論基礎1、電雷管結(jié)構(gòu)與火雷管類似，不同的是引火部分。（火雷管是導火索；而電雷管是由腳線、橋絲和引火頭組成點燃裝置）電雷管的類別：瞬發(fā)電雷管延期電雷管（秒延期電雷管、毫秒延期電雷管）

⑴瞬發(fā)電雷管在起爆電流足夠大時，通電即爆的電雷管。它由裝藥部分和點火裝置兩部分組成。按點火裝置不同可分為：直插式、引火頭式。直插式引火頭式猛炸藥起爆藥⑵秒延期電雷管在起爆電流足夠大時，通電之后要經(jīng)過一段延期時間才能爆炸的電雷管。

引火頭延期藥起爆藥猛炸藥第一章爆破理論基礎秒延期時間為：0.5s、1s、or2s.與瞬發(fā)電雷管不同之處是：秒延期電雷管的引火頭與起爆藥之間裝有一段精致導火索。國產(chǎn)秒延期電雷管為1到7段（見下表）段別1234567時間s0.51.0+0.52.0+0.63.1+0.74.3+0.85.6+0.97.0+1.0⑶毫秒延期電雷管與秒延期電雷管相比，毫秒延期電雷管采用高精度延期藥，通過改變延期藥的組分、藥量以及密度來調(diào)節(jié)毫秒延期時間。因此，其延期時間更精確，以ms為單位來計量。國產(chǎn)毫秒延期電雷管第二系列1到20段（見下表）段別12345時間ms小于1325+1050+1075+15100+15段別678910時間ms150+20200+20250+25310+30380+35段別1112131415時間ms460+40550+45655+50760+55880+60段別1617181920時間ms1020+601200+901400+1001700+1302000+150⑷特種電雷管抗雜散電流電雷管、抗靜電電雷管、超聲波、次聲波電雷管、高頻感應電雷管。⑸、電雷管灼熱原理及其主要參數(shù)電流---雷管腳線---橋絲---發(fā)熱---點燃點火頭---引爆炸藥據(jù)焦耳--楞次定律，產(chǎn)生的熱量：Q=I2Rt橋絲電阻：R=4ρL/3.14d2(L--橋絲長度、d---橋絲直徑）故、Q=1.27ρLI2t/d2對于特定雷管，ρ、L、d均為定值。因此，Q=CI2t(其中：C=1.27pL/d2)所以，Q隨I2t值而變化。I2t---稱為電流起始能，單位A2.S。電雷管灼熱特性的主要參數(shù)：全電阻：---電雷管的橋絲電阻與腳線電阻之和。一般電雷管出廠，允許電阻有一定的誤差范圍。因此，在使用成組雷管起爆時，要求雷管之間電阻差不大于0.25歐姆。必須選用同廠同型號產(chǎn)品，否則，會出現(xiàn)漏爆。最小準爆電流：---向電雷管通以恒定的直流電流，能使引火頭必定點燃的最小電流，稱為最小準爆電流。國產(chǎn)雷管其值一般為：0.7A。最大安全電流：---向電雷管通以恒定的直流電，在較長時間（5min）作用下，不致引燃引火頭的最大電流，稱為最大安全電流。國產(chǎn)：其值為：康銅絲：0.3~0.55A、鎳鉻絲：0.125A.意義：設計爆破儀表時，作為選用儀表輸出電流的依據(jù)。點燃時間：---電雷管開始通電到引火頭被點燃的時間，稱為點燃時間。傳導時間：---從引火頭點燃到雷管爆炸的時間，稱為傳導時間。反應時間：---點燃時間與傳導時間之和，稱反應時間。點燃起始能（發(fā)火沖能）：---使電雷管引火頭發(fā)火的最小電流，稱為起始能。點燃起始能是表示電雷管敏感度的重要參數(shù)。通常用其值的倒數(shù)作為電雷管的敏感度，該值越大，雷管的敏感度就越高。點燃起始能用KB表示，單位：A2.S.KB=I2tBtB---點燃時間，單位s.

⑹、串聯(lián)成組電雷管的準爆條件串聯(lián)成組起爆時，因各雷管的點燃起始能存在差異，各雷管的敏感度不同，點燃起始能低的雷管首先點燃并隨即炸斷網(wǎng)路，致使點燃起始能高的雷管因得不到足夠的起始能而拒爆。為保證串聯(lián)成組雷管準爆，須滿足下列條件：

tBmin+tqmin≥tBmax式中：tBmin---點燃起始能最低的電雷管點燃時間；

tqmin---點燃起始能最低的電雷管的傳導時間；

tBmax---點燃起始能最高的電雷管的點燃時間。設I為保證串聯(lián)或成組電雷管起爆的準保電流，則：I2

tBmax－I2tBmin≤I2tqmin∵KB=I2tB第一章爆破理論基礎∴KBmax－KBmin≤I2tqmin

即I2≥（KBmax－KBmin)／tqmin即I≥〔（KBmax－KBmin）／tqmin〕1/2盡管單個雷管最小準爆電流不大于0.7A，但為了可靠起見規(guī)定：采用直流電起爆時，電流大于2.5A;

采用交流電起爆時，電流大于4A。2、導線電爆網(wǎng)路中的導線通常用絕緣良好的銅線和鋁線，大量爆破時，電線用量大。在網(wǎng)路的不同部分需要采用不同規(guī)格導線。通?？煞譃椋憾司€、連接線、區(qū)域線、主線。第一章爆破理論基礎⑴、端線:在深孔或藥室爆破中，由于腳線不夠長，需要在腳線上加接一段導線，稱為端線。深孔：截面為0.2~0.4mm2銅芯多股塑料軟線；藥室：截面為1~1.5mm2銅芯多股塑料軟線。⑵、連接線:連接各孔口或藥室之間的電線稱為連接線。⑶、區(qū)域線:連接連接線與主線的電線，稱為區(qū)域線。⑷、主線:連接區(qū)域線和爆破電源的電線稱為主線。主線一般可反復使用。第一章爆破理論基礎3、起爆電源:常用的有：起爆器：發(fā)電機式、電容式（常用）照明電或動力電源（除瓦斯礦外，均可使用）4、電爆網(wǎng)路的連接方式及其計算連接方式:串聯(lián)、并聯(lián)、混聯(lián)⑴、串聯(lián)注意：①、要使通過每個雷管的電流足夠大（直流電：2.5A;交流電：4A.)第一章爆破理論基礎②、各雷管阻值接近，差值不應大于規(guī)定值（康銅絲：0.25歐姆、鎳鉻絲：0.8歐姆。）③、同廠同批；④、通過每個雷管的電流值應滿足：

i=I=U/(R線+n.r)≥i準

U---電源電壓、R線---主線電阻、

n---串聯(lián)雷管數(shù)、r---每個雷管電阻值。⑤、優(yōu)缺點

優(yōu)點：連接容易，所需總電流小，導線消耗少。缺點：一個雷管不通，整個網(wǎng)路都不通。⑵并聯(lián)通過每個雷管的電流須滿足下式：

i=I總/m=U/(m.R線+r)≥i準（直流：2.5、交流：4）優(yōu)點：即使個別雷管不通，不影響整個網(wǎng)路。缺點：總電流要求大，一般起爆器不適用。導線消耗大，個別雷管漏接，儀表查不出來。㈣、導爆管起爆系統(tǒng)70年代出現(xiàn)的一種新型非電起爆系統(tǒng)，目前廣泛用于礦山、水利水電、交通等工程（城市拆除）1、導爆管起爆系統(tǒng)的組成：塑料導爆管導爆管雷管連接元件激發(fā)裝置第一章爆破理論基礎注意：⑴、當采用雷管激發(fā)導爆管時，應使雷管的聚能穴與傳爆方向相反；⑵、當采用導爆索激發(fā)導爆管時，應盡量使導爆管與導爆索垂直。2、導爆管起爆網(wǎng)路導爆管起爆網(wǎng)路為：串聯(lián)（逐孔起爆法）、并聯(lián)、混聯(lián)根據(jù)導爆管雷管在網(wǎng)路中的作用分：傳爆雷管（地表雷管）、起爆雷管（孔內(nèi)雷管）通過該系統(tǒng)可實現(xiàn)同段或分段起爆⑴、當傳爆雷管和起爆雷管均采用瞬發(fā)雷管時，可實現(xiàn)同段起爆；⑵、實現(xiàn)分段起爆（三種）傳爆雷管為瞬發(fā)雷管，起爆雷管為延期雷管；傳爆雷管為延期雷管，起爆雷管為瞬發(fā)雷管；傳爆雷管和起爆雷管均為延期雷管。目前，廣泛采用導爆索起爆導爆管，再用導爆管作為傳爆雷管的聯(lián)合起爆網(wǎng)路，實現(xiàn)接力式傳爆。這種網(wǎng)路一般要注意：起爆雷管的段別要高于傳爆雷管2段以上。（有利于起爆網(wǎng)路安全）。第一章爆破理論基礎特點：優(yōu)點：操作簡單，使用安全，能抗雜散電流和靜電；可節(jié)省大量棉紗和金屬材料，成本低。缺點：不能用儀表檢查網(wǎng)路質(zhì)量，不能用于瓦斯、礦塵爆炸危險的地點。第一章爆破理論基礎第五節(jié)炸藥的傳爆一、沖擊波的基本概念1、波的基本概念擾動：在外界作用下，介質(zhì)局部狀態(tài)參數(shù)（如壓力、密度、質(zhì)點移動速度、溫度）的變化叫做擾動。波：擾動在介質(zhì)中傳播，稱為波。壓縮波：使介質(zhì)狀態(tài)參數(shù)增高的擾動波成為壓縮波。稀疏波（拉伸波）：使介質(zhì)狀態(tài)參數(shù)降低的擾動波稱為稀疏波。沖擊波：它是一種介質(zhì)狀態(tài)參數(shù)發(fā)生突躍式增加的強壓縮波。2、沖擊波的性質(zhì)第一章爆破理論基礎沖擊波以脈沖形式傳播，不具有周期性。其波陣面上介質(zhì)狀態(tài)參數(shù)呈突躍式升到最高值。沖擊波引起介質(zhì)質(zhì)點移動的方向與波的傳播方向一致，其速度小于波速。沖擊波波速大于未擾動介質(zhì)中的音速。沖擊波波速與波的強度有關(guān)。二、爆轟波及其結(jié)構(gòu)1、定義：爆轟波是在炸藥中傳播的、帶有化學應區(qū)的特殊形式的沖擊波。2、爆轟波結(jié)構(gòu)第一章爆破理論基礎爆轟波結(jié)構(gòu)圖D爆轟產(chǎn)物區(qū)化學反應區(qū)炸藥區(qū)沖擊波波陣面強烈壓縮區(qū)擾動于未擾動分界面反應終了面C—J面第一章爆破理論基礎3、爆轟波參數(shù)（通常是指反應終了面上的狀態(tài)參數(shù)）爆轟壓力：P=ρ0D2/4爆轟產(chǎn)物移動速度：u=D/4爆轟結(jié)束瞬間爆轟產(chǎn)物密度：ρ2=4ρ0/3

式中：ρ0----炸藥密度；D-----爆速。三、化學反應區(qū)反應機理爆轟波在炸藥中傳播引起反應區(qū)的化學反應機理可歸納為兩種類型：1、整體均勻灼熱引起的化學反應（在炸藥中爆炸）激起爆轟波----傳播---波陣面壓力作用下---其前方炸藥薄層均勻地受到強烈壓縮，壓力、溫度速升---產(chǎn)生劇烈化學反應（爆炸）由于炸藥整體均勻作用，需提供較強的沖擊能量。特點：反應速度快、反應寬度小、爆速高。適用：不含氣泡或摻合物的均質(zhì)炸藥（如液體炸藥）2、灼熱核局部灼熱引起的化學反應該反應適用于不均勻的混合炸藥。在不均質(zhì)炸藥中，由于沖擊波的作用，化學反應首先是圍繞灼熱核（即較敏感炸藥或熱點）開始的，然后迅速擴展至整個炸藥薄層。由于沖擊波能量首先集中在一定數(shù)量的灼熱核處，所以，較低的沖擊波壓力就可以引起炸藥爆炸反應。但灼熱核形成到全部炸藥反應需要經(jīng)歷一定時間。因此，導致化學反應區(qū)寬度大、爆速低，炸藥顆粒、密度等各種物理因素對爆轟波傳播的影響顯著。第一章爆破理論基礎現(xiàn)在我們已知道工業(yè)炸藥都是混合炸藥，而混合炸藥是由多種不同性質(zhì)的成分組成，因此，反應具有多階段性；在沖擊波波陣面壓力作用下，炸藥各組分首先分解（稱為第一次反應），分解產(chǎn)物互相作，生成最終爆轟產(chǎn)物（稱為第二次反應）。由于混合炸藥的多階段反應，加大了反應區(qū)寬度，反應時間增長、爆速降低。四、影響穩(wěn)定傳爆的因素爆速是爆轟波的一個重要參數(shù)，它的變化直接反映了化學反應區(qū)釋放出能量的大小和速度以及爆轟波傳播的狀態(tài)。因此，可以通過爆速的變化規(guī)律來分析各種因素對爆轟波傳播過程的影響。1、藥包直徑的影響（見下圖）炸藥爆速隨直徑的變化非理想爆轟區(qū)D不穩(wěn)定爆轟區(qū)理想爆轟區(qū)穩(wěn)定爆轟理想爆轟D極d（藥包直徑）

（爆速）dLdc第一章爆破理論基礎從上圖看出：藥包直徑存在極限直徑dL和臨界直徑dc.當d≤dc時，爆轟完全中斷，即不穩(wěn)定爆轟。當dc＜d＜dL時，D∝d爆轟以小于極限速度的定常速度傳播，即穩(wěn)定爆轟。當d≥dL時，爆速趨于恒定的極限值，即理想爆轟。的dc和dL同爆速D一樣，都是衡量炸藥爆轟性能的重要指標。從工程角度看，應避免不穩(wěn)定爆轟的發(fā)生，而力求達到理想爆轟。亦即盡量使d≥dc或d≥dL。由于某些技術(shù)限制，往往很難達到。如混合炸藥極限直徑很大、光面爆破等。因此，采用大孔徑爆破、洞室爆破可提高爆破效率。為什么藥包直徑對爆速又影響呢？

主要原因是在炸藥的傳播過程中，發(fā)生能量的側(cè)向擴散。（見下圖）側(cè)向擴散對反應區(qū)結(jié)構(gòu)的影響LD有效反應區(qū)爆轟產(chǎn)物區(qū)擴散物前端位置稀疏波波陣面?zhèn)认驍U散影響區(qū)反應區(qū)寬度擴散物前端位置L有效反應區(qū)稀疏波波陣面?zhèn)认驍U散影響區(qū)擴散物前端位置L有效反應區(qū)稀疏波波陣面?zhèn)认驍U散影響區(qū)擴散物前端位置第一章爆破理論基礎從上圖可看出：沖擊波陣面→抵達處的炸藥薄層被強烈壓縮→發(fā)生急劇化學反應→化學反應區(qū)→生成高溫、高壓氣體→迅速向外膨脹→自反應區(qū)發(fā)生側(cè)向擴散→強大的擴散氣流中含有：完全反應的爆轟產(chǎn)物、來不及發(fā)生反應的炸藥顆粒、反應未完全的炸藥顆?！瘜W反應區(qū)熱效應降低→能量損失→爆速、爆壓降低。因此，爆轟波的傳播實際上是靠有效反應區(qū)釋放出的能量來維持的。不同藥包直徑側(cè)向擴散對反應區(qū)結(jié)構(gòu)的影響（見下圖）第一章爆破理論基礎不同藥包直徑側(cè)向擴散對反應區(qū)結(jié)構(gòu)的影響LLa、不穩(wěn)定傳爆b、非理想穩(wěn)定爆轟Lc、理想爆轟La、不穩(wěn)定傳爆Lb、非理想穩(wěn)定爆轟Lc、理想爆轟第一章爆破理論基礎隨著藥包直徑的減小，有效反應區(qū)寬度相應減小如果設藥包周邊擴散至中心所經(jīng)歷的時間為t1，炸藥顆粒開始反應到反應完全所經(jīng)歷的時間為t2。則：當t1＞＞t2時，藥包中心部分在反應過程中未受側(cè)向擴散影響。有效反應區(qū)寬度等于炸藥固有寬度，有足夠能量維持傳播，即理想爆轟；當t1＜t2時，藥包中心部分受側(cè)向擴散影響，有效反應區(qū)寬度略小于固有寬度，維持傳播能量減小，但能維持穩(wěn)定傳爆，即非理想爆轟。當t1＜＜t2時，側(cè)向擴散嚴重，有效反應區(qū)寬度大大縮小，釋放能量不足以維持穩(wěn)定傳爆，即不穩(wěn)定爆轟。第一章爆破理論基礎2、裝藥密度的影響單質(zhì)炸藥混合炸藥單質(zhì)炸藥裝藥密度與爆速的關(guān)系混合炸藥裝藥密度與爆速的關(guān)系裝藥密度裝藥密度爆速爆速最佳密度第一章爆破理論基礎3、藥包外部約束條件的影響當d＞dL時，外部約束對穩(wěn)定傳爆無影響；只有當d＜dL時，外部約束對炸藥穩(wěn)定傳爆才有明顯影響。兩種情況：對于低威力炸藥：外殼的強度對炸藥穩(wěn)定傳爆影響顯著，外殼強度越強，炸藥的臨界直徑越小，越有利于穩(wěn)定傳爆。對于高威力炸藥：外殼強度已不起作用，外殼的密度起主導作用。因為，密度大質(zhì)量大，側(cè)向擴散時消耗能量大，側(cè)向擴散減小。4、徑向間隙效應定義：藥包與炮孔之間的間隙，稱為徑向間隙。第一章爆破理論基礎其值大小對穩(wěn)定傳爆影響顯著（尤其混合炸藥)原因：炸藥在炮孔內(nèi)爆炸→孔內(nèi)產(chǎn)生空氣沖擊波→其波速比在炸藥中傳播的爆速略高→炸藥前端未反應區(qū)出現(xiàn)“壓死”現(xiàn)象→爆轟終止。徑向間隙量：經(jīng)驗表明：其值為10~15mm時，間隙效應最顯著。消除辦法：不留間隙或增大間隙。5、炸藥粒度的影響顆粒越細→炸藥分解、反應速度越高→反應區(qū)寬度越小→側(cè)向擴散損失小→有利于穩(wěn)定傳爆。對于混合炸藥，其粒度比也很重要。應使感度低的炸藥顆粒小于感度高的炸藥顆粒，這樣有利于相互作用

第六節(jié)炸藥爆炸參數(shù)和性能一、炸藥的氧平衡㈠、炸藥的爆轟產(chǎn)物工業(yè)炸藥主要由C、H、O、N組成，炸藥的爆轟過程就是炸藥的O對C、H的氧化過程，其化學反應終了瞬間的產(chǎn)物叫做炸藥的爆轟產(chǎn)物。它是計算爆轟反應熱效應的依據(jù)。爆轟產(chǎn)物成分：很復雜，主要有：CO2、H2O、CO、NO2

、NO、C、O2、N2

等。爆炸產(chǎn)物：爆轟產(chǎn)物進一步膨脹，與外界空氣等其它物質(zhì)互相作用，生成新的產(chǎn)物，叫做爆炸產(chǎn)物。它是衡量炸藥爆炸后有毒氣體生成量的依據(jù)。對于大多數(shù)炸藥而言，熱量的產(chǎn)生是由于C、H、等元素被氧化的結(jié)果，其主要反應有：C+O2→CO2+395KJ/mol2C+O2→2CO+110KJ/mol2H2+O2→2H2O+242KJ/molN2+O2→2NO﹣90KJ/molN2+2O2→2NO2-17KJ/mol從上面反應可以看出：反應生成物不同，反應釋放出的熱量差別很大。當生成氮氧化物時，反而要吸收熱量。CO、NOX均屬于有毒氣體，對人體有害。由此可見：炸藥中所含的氧既不能少（少則生成CO)也不能多（多則生成NOX），這兩種情況均關(guān)系到炸藥反應生成熱和有毒氣體生成量.第一章爆破理論基礎因此，從提高炸藥爆炸威力；充分利用炸藥能量；降低有毒氣體生成量的角度來看，顯然應力求在爆炸反應時，炸藥中的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、炸藥的氧平衡炸藥的爆炸是瞬間的過程，它所需用的氧原子全部需本身供應。而爆炸反應究竟生成什么產(chǎn)物，也受到炸藥中O量同C、H含量比例的影響。這就涉及到一個氧平衡問題。定義：一克炸藥生成C、H氧化物時，以克為單位來表示氧的剩余量。根據(jù)養(yǎng)剩余量情況，OB可分為：炸藥中的氧含量足夠?qū)、H量完全氧化，且有剩余，稱為正氧平衡。第一章爆破理論基礎炸藥中的氧恰夠?qū)、H量完全氧化，不多不少，稱為零氧平衡。炸藥中的氧不足以將C、H量完全氧化，稱為負氧平衡。由此看出，只有零氧平衡時，其放熱量最大；而負氧平衡生成CO，正氧平衡生成氮氧化物而且吸熱，因此，后兩種情況均不利于發(fā)揮炸藥的最大潛能。1、氧平衡的計算方法將炸藥分子式改寫為：CaHbOcNd.a、b、c、d分別代表一個炸藥分子中C、H、O、N的含量。炸藥發(fā)生爆炸反應時，C、H完全氧化按下式進行：第一章爆破理論基礎C+O2→CO2

一個C需2個O.H2+1/2O2→H2O一個H需1/2個O?！郺個C需2a個氧原子，b個H需1/2b個氧原子，炸藥本身含有c個氧原子。∴c與（2a+1/2b）的差值，就反映了OB的三種情況：當c-(2a+b/2)＞0時，為正氧平衡。當c-(2a+b/2）=0時，為零氧平衡。當c-(2a+b/2）＜0時，為負氧平衡?！啖?、單質(zhì)炸藥的氧平衡計算方法O.B=[c-(2a+b/2)]×16/M×100%(單位：g/g或%）式中：16---為氧的原子量、M---為炸藥的摩爾質(zhì)量。第一章爆破理論基礎例一、求硝酸銨的O.B值。解、硝酸銨的分子式為：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的分子式為：C6H2(NO2)3CH3→C7H5O6N3M=227∴O.B=[6－(2×7+5/2)]×16/227=－0.74g/g或－74%⑵、混合炸藥的氧平衡計算方法它是在已知炸藥組成成分、及其在炸藥中的配比的基礎上求得的。O.B=∑Bi.Ki式中：Bi---為某一成分的氧平衡值%、Ki---為該成分在炸藥中的百分率%。第一章爆破理論基礎例、求銨油炸藥的O.B值。解、已知銨油炸藥的成分配比為：硝酸銨：92%、木粉：4%、柴油：4%。查表或計算得各成分的O.B值：硝酸銨：+20%、柴油：-327%、木粉：-137%。根據(jù)公式：O.B=∑Bi.K=92%×20%+4%×（-327%）+4%×（-137%）

=-0.16%⑶、根據(jù)氧平衡值設計混合炸藥配比單質(zhì)炸藥和炸藥的單質(zhì)成分的O.B值是由其分子所決定的，不能人為地加以改變，然而，人們可以將幾種物質(zhì)按某種比例混合在一起以調(diào)整總的氧平衡值。①、兩種成分的混合炸藥配比方法設炸藥中氧化劑、還原劑兩種成分的合適配比為：x、y

令a、b、c為這兩種成分和混合后炸藥的O.B值。則有：x+y=100%ax+by=c解得：x=（c-b）/（a-b）

y=（a-c）/（a-b)②、三種成分的混合炸藥的配比方法設K1、K2、K3分別代表混合炸藥各成分的百分含量。

B1、B2、B3分別代表這些成分各自的氧平衡值。

O.B為混合后的氧平衡值。則：kI+k2+k3=1B1.k1+B2.K2+B3.K3=O.B兩個方程三個未知數(shù)，必須先確定其中一種成分(如k3）則：K1=[(1-K3).B2-(O.B-B3.K3)]／（B2-B1）×100%K2=[(O.B-B3.k3)-(1-k3).B1/(B2-B1)×100%例1、要求配置硝酸銨和柴油兩種成分的混合炸藥，使炸藥為零氧平衡。求兩種成分的配比？解、已知硝酸銨氧平衡值為+20%、柴油為-342%、若設硝酸銨為x、柴油為y，則：X=[0-（-3.42）]/[0.2-（-3.42）]×100%=94.5%Y=（0.2-0)/[0.2-(-3.42)]=5.5%∴硝酸銨：94.5%、柴油：5.5%。

例二、要求配制零氧平衡的巖石硝銨炸藥，其成分為硝酸銨、TNT、木粉，求三種成分的適合配比。解、首先確定TNT含量為10%，已知硝酸銨、TNT、木粉的氧平衡值為：+0.2、-0.74、-1.37、O.B=0，將這些值代入公式得：K1=83.2%、k2=6.8%所以，硝酸銨：83.2%、TNT:10%、木粉：6.8%。二、炸藥爆炸熱力學參數(shù)1、爆熱炸藥爆炸化學反應釋放出的熱量成為爆熱。它是爆炸氣體對外做功的能源，同時也是支持爆轟波傳播的物質(zhì)基礎。在工程上，其單位用kJ/kg或J/mol。2、爆容：單位質(zhì)量的炸藥爆炸后生成的氣體產(chǎn)物在標準狀態(tài)下的體積，稱為爆容。單位：L/kg或升/千克。3、爆溫:炸藥爆炸釋放出的熱量將爆轟產(chǎn)物加熱到最高的溫度稱為爆溫。4、爆壓:爆炸氣體充滿裝藥空間瞬間達到的壓力稱為爆炸壓力，簡稱爆壓。三、炸藥爆炸性能1、爆炸功炸藥對外界做功，就像熱機工作一樣，其化學能通過爆炸反應，變成熱能，在熱能作用下，爆轟產(chǎn)物膨脹，作機械功，即所謂的爆炸功。一般說來，炸藥爆炸對外做功有兩種形式：動作用：利用爆炸產(chǎn)生的爆轟波或應力波造成的破壞，稱為動作用。靜作用：利用爆炸氣體產(chǎn)物的膨脹造成的破壞或拋移，稱為靜作用。按時間順序：動作用在先，靜作用在后。反映炸藥爆炸對外做功能力性能指標有：猛度：表示炸藥爆炸對其鄰近介質(zhì)的局部壓縮、粉碎或擊穿的能力，它反映了炸藥爆炸的動作用。其強烈程度取決于裝藥密度、和爆速；測量方法：鉛柱壓縮法，單位:mm.爆力：指炸藥爆炸在介質(zhì)內(nèi)部產(chǎn)生的對介質(zhì)整體的壓縮、破壞和拋移。它反映了炸藥爆炸的靜作用。第一章爆破理論基礎其強度主要取決于爆熱和爆炸氣體體積，測量方法：鉛柱擴孔法，單位：mL.2、炸藥的殉爆一個藥包爆炸后，引起與它不相接觸的臨近藥包爆炸的現(xiàn)象。在一定程度上，反映了炸藥對爆轟波的敏感度。單位：cm.3、爆速爆轟波在炸藥中的傳播速度，稱為爆速。它是衡量炸藥爆炸性能的一個重要指標。測定方法：導爆索法、導爆管法、電測法、高速攝影法。第七節(jié)脆性介質(zhì)爆破破壞機理一、脆性介質(zhì)的動力學特征脆性介質(zhì)主要指巖石，混凝土等物質(zhì)，它們是爆破作的主要對象。炸藥在介質(zhì)中爆炸，首先是對周圍介質(zhì)是以沖擊載荷（動作用），然后是爆生氣體施以的膨脹壓力（靜作用）。沖擊載荷引起的應力、應變和位移都是以波動形式傳播的。1、脆性介質(zhì)在爆炸沖擊載荷作用下的應力---應變特征脆性介質(zhì)受到爆炸沖擊到破壞持續(xù)的時間極其短暫，具有很高的加載速度。這種情況下，將產(chǎn)生很高的應力率和應變率---應力和應變對時間的變化率。不同應變率下的脆性介質(zhì)所具有的破壞強度是不同的。一般認為：隨著應變率的增加其強度也增加，動態(tài)強度大于靜態(tài)強度，且極限抗壓強度（б壓）最大，抗剪切強度次之，抗拉強度最小。一般有如下關(guān)系：б拉=(1/10~1/50)б壓б剪=(1/8~1/12)б壓∴提高爆破效果，盡可能使脆性介質(zhì)處于受拉或受剪狀態(tài)。2、爆炸應力波炸藥在巖石或其他介質(zhì)中爆炸所產(chǎn)生的應力擾動稱為爆炸應力波。爆炸應力波在傳播過程中，其強度隨距離而急劇衰減。主要過程為：沖擊波→應力波→地震波。根據(jù)爆炸應力波的作用范圍和破壞特征分為三個區(qū)：沖擊波作用區(qū)（壓碎區(qū)）應力波作用區(qū)（破壞區(qū))地震波作用區(qū)（彈性振動區(qū)）沖擊波和應力波均為脈沖波，不具有周期性。而地震波是具有周期性的彈性波。我們把介質(zhì)的密度（ρ）與彈性縱波（cP）的乘積（ρ.cP）叫做介質(zhì)的波阻抗---表示對應力波傳播的阻尼作用。3、應力波在界面處的垂直入射當應力波垂直入射與界面時，應力波則發(fā)生反射和透射。應力波的入射、反射、透射應滿足下式：假設：交界面保持連續(xù)性第一章爆破理論基礎作用力、反作用力相等應力波的疊加性縱波的垂直入射介質(zhì)1介質(zhì)2ρ1.cP1ρ2.cP2бiviбtvtбrvrбi+бr=бt------------①vi-vr=vt-------------②由彈性力學可知：

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聯(lián)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)第一章爆破理論基礎討論分析：⑴、當ρ1.cp1=ρ2.cp2即兩側(cè)介質(zhì)波阻抗相等。,Rr=0Rt=1бr=0бt=бi不反射。⑵、當ρ1.cp1＜ρ2.cp2則Rr＞0бr＞0бt＞0界面處既有透射又有反射，性質(zhì)與入射波相同。若：ρ1.cp1＜＜ρ2.cp2則Rr=1Rt=2бr=бiбt=2.бivt=0⑶、當ρ1.cp1＞ρ2.cp2時，則Rr＜0Rt＞0бr＜0бt＞0在界面處既有透射壓縮波（∵бt＞0）又有反射拉伸波（∵бr＜0）。若：ρ1.cp1＞＞ρ2.cp2或ρ2.cp2=0時，則：Rr=-1Rt=0бr=-бiбt=0vt=2

vi反射波與入射波大小相等、符號相反。即入射壓縮波全部反射成拉伸波，而沒有透射波產(chǎn)生。由于巖石等脆性介質(zhì)的抗拉強度遠遠小于抗壓強度，這種情況易引起巖石的拉破壞。尤其ρ2.cp2=0的情況，充分說明：自由面的存在對爆破作用的影響。4、霍普金遜（Hopkinson)效應5、巖石可爆性分級巖石可爆性是指巖石抵抗爆破作用的能力或爆破的難易程度。巖石的可爆性性分級是制定爆破定額、優(yōu)化爆破設計和企業(yè)管理的科學依據(jù)之一。國內(nèi)外科研工作者對此進行了大量工作，提出了許多分級方法⑴、普氏系數(shù)分級（普洛脫甲可諾夫---普氏）他通過長期的觀察和測定，建立了一種巖石“堅固性”的抽象概念。他認為巖石具有一種“堅固性”，它可以籠統(tǒng)地表征巖石的性質(zhì)---堅固的巖石即難爆破又難鑿巖。他使用堅固性系數(shù)f來描述巖石的堅固程度，并以它為標準來對巖石進行分級。普氏采用：巖石強度、鑿巖速度、鑿碎單位體積巖石所消耗的功、單位炸藥消耗量等多項指標。經(jīng)過長期大量測定，取其結(jié)果的平均值，確定巖石的堅固性系數(shù)值，然后按f值大小將巖石分成十個等級。隨著生產(chǎn)力和科學技術(shù)的飛速發(fā)展，普氏當年采用的多項指標已經(jīng)過時，只剩下一個靜載抗壓強指標沿用至今?，F(xiàn)今，堅固性系數(shù)直接用巖石單軸抗壓強度來確定。即：

f=R/100R---巖石單軸抗壓強度，kg/c㎡⑵、巖石爆破性指數(shù)分級（東北工學院提出）巖石爆破性是巖石本身物理力學性質(zhì)和炸藥性能、爆破參數(shù)和爆破工藝的綜合反映。因此，巖石爆破性是以能量平衡為準則，當爆破器材、參數(shù)、工藝等能量標準條件一定時，根據(jù)爆破漏斗體積、大塊率、小塊率、平均合格率和巖石波阻抗的大量數(shù)據(jù)，運用數(shù)理統(tǒng)計的多元回歸分析法，通過電子計算機計算，最終求得巖石爆破指數(shù)F。

F=㏑[e67.22.k大7.42.(ρ.c)2.03/e38.44v.k平1.89.k小4.75]第一章爆破理論二、脆性介質(zhì)爆破破壞機理在礦山、水利、建筑及交通等工程中均涉及巖石等脆性介質(zhì)破碎問題。爆破是使用最頻繁，也是最有效的手段。為了改善爆破效果、確定合理的爆破參數(shù)，以及提高炸藥的能量利用率和獲得最優(yōu)的技術(shù)、經(jīng)濟指標，就必須研究脆性介質(zhì)在爆炸作用下的破壞機理。1、爆破破壞機理的幾種假說歸納起來有三種：爆生氣體膨脹壓力破壞理論反射拉伸波破壞理論反射拉伸波和爆生氣體壓力共同作用理論第一章爆破理論⑴、爆生氣體膨脹壓力破壞理論該理論認為：爆炸引起的破壞，主要是由于爆生氣體的膨脹壓力做功的結(jié)果。主要破壞過程如下：炸藥在孔內(nèi)爆炸→爆生氣體膨脹→孔壁產(chǎn)生極高壓→孔周產(chǎn)生應力場→質(zhì)點徑向位移→衍生出切向拉應力→徑向裂隙→（若有自由面）在最小抵抗線方向阻力最小→該方向質(zhì)點移動速度最大→質(zhì)點移動速度不同→引起剪應力→剪切破壞；如果藥室中爆生氣體壓力足夠大，還可以將巖塊徑向拋出。該理論只強調(diào)爆生氣體壓力準靜態(tài)作用而忽視了應力波對介質(zhì)的動作用。不符合實際第一章爆破理論⑵、反射拉伸波破壞理論該理論認為：破壞主要是應力波傳到自由面反射變成拉伸應力波造成對介質(zhì)破壞所致。該理論依據(jù)：巖石抗拉強度遠小于巖石抗壓強度，在工程實踐中確實發(fā)生拉斷破壞現(xiàn)象。但該理論只強調(diào)動作用，同樣片面。⑶、反射拉伸波和爆生氣體壓力共同作理論該理論認為：二者都是引起介質(zhì)破壞的主要因素。二者既密切相關(guān)又互相影響，它們分別在介質(zhì)破壞過程中的不同階段起著重要作用。一般說來，介質(zhì)破壞首先是爆炸應力波的動作用，然后是爆生氣體壓力的靜作用。該理論較符合實際，為大多數(shù)所接受。2、爆破作用圈最小抵抗線（W）：裝藥中心到自由面的垂直距離，稱為最小抵抗線對于一定裝藥來說，若其W超過某一臨界值，則炸藥爆炸在自由面上看不到爆破的跡象。爆破作用只發(fā)生在介質(zhì)內(nèi)部---爆破的內(nèi)部作用。依爆破特征，大致可分為三個區(qū)域（三個圈）：壓碎圈（10萬個壓力、2~3倍的孔徑）裂隙圈（徑向、環(huán)向裂隙）震動圈（范圍較大）3、爆破漏斗的幾何參數(shù)以及爆破作用指數(shù)定義：炸藥在自由面附近爆破時，炸藥爆炸后形成一個倒錐形凹坑，即爆破漏斗。它是爆破破壞的基本形式。第一章爆破理論形成過程：炸藥爆炸→高溫高壓→沖擊波→壓碎區(qū)→應力波→裂隙區(qū)→自由面→拉、剪應力→漏斗內(nèi)的巖石脫離原巖→在爆生氣體作用下，鼓起、拋移→漏斗幾何參數(shù)：hDWrRθ⑴、爆破漏斗要素：最小抵抗線（W）爆破漏斗半徑（r）爆破漏斗作用半徑（R）漏斗深度（D）可見深度（h）張開角（θ）⑵、爆破作用指數(shù)（n）爆破漏斗半徑（r）和最小抵抗線（w）的比值稱為爆破作用指數(shù)。即n=r/w一般說來，最小抵抗線w一定時，爆破作用越強，所形成的爆破漏斗半徑r就越大。相應地，爆破漏斗內(nèi)介質(zhì)的破碎和拋擲作用也隨之增強。根據(jù)爆破作指數(shù)n的大小，爆破漏斗有如下四種基本形式：①、松動爆破漏斗爆破漏斗內(nèi)的巖石等介質(zhì)被破壞、松動，但并不拋出坑外、不形成可見的爆破漏斗。此時，n≈0.75它是控制爆破常用形式。當n＜0.75時，不形成從藥包中心到自由面的連續(xù)破壞，不形成爆破漏斗。②、減弱拋擲（加強松動）漏斗內(nèi)的破碎介質(zhì)有少量拋出漏斗。此時，0.75＜n＜1r＜W③、標準拋擲漏斗此時，n=1r=W④、加強拋擲爆破漏斗此時，n＞1r＞W(wǎng)拋擲作用強烈。一般情況，n值不能過大，當n＞3時，炸藥能量主要消耗在巖塊等介質(zhì)的拋擲上（和空氣中形成空氣沖擊波、聲響）。所以，n＞3時，無實際意義。工程上，加強拋擲爆破的漏斗作用指數(shù)為：１＜ｎ＜３４、成組藥包爆破時，脆性介質(zhì)的爆破破壞機理前面研究單藥包破壞機理，但實際常用成組藥包爆破。它比單藥包爆破時復雜的多，研究其破壞機理對合理選擇爆破參數(shù)具有重要意義。由于爆破破壞過程難以直接觀測，通過光學材料（有機玻璃）、高速攝影記錄破壞過程，結(jié)果表明：齊發(fā)爆破，最初幾微秒內(nèi)，應力波以同心球狀傳播，一段時間后，相鄰藥包應力波相遇、疊加，出現(xiàn)復雜應力狀態(tài)。應力重分布，炮孔連線應力加強，炮孔連心線中心附近則出現(xiàn)應力降低區(qū)。（見下圖）兩藥包齊發(fā)爆破時，應力波相遇的情況。б拉б壓б合從上圖看出，兩列波相遇疊加，拉應力得到一定加強。若拉應力超過介質(zhì)抗拉強度，則沿炮孔連線產(chǎn)生徑向裂隙。使炮孔連線貫通。爆轟氣體的準靜壓作用使炮孔連線產(chǎn)生很大切向拉伸應力，連線與炮孔壁相交處應力集中，拉應力最大，拉伸裂隙首先出現(xiàn)在孔壁倆側(cè)，然后向外延伸至貫通。由于波的疊加作用，兩藥包的輻射狀應力波作用線正交處應力相互抵消，產(chǎn)生應力降低區(qū)。（見下圖）б壓б壓б拉б拉б拉б壓б壓б拉б壓б壓б拉б拉要克服該現(xiàn)象，若設孔間距為ａ，最小抵抗線為Ｗ，則ａ和Ｗ必須滿足（見下圖）：ａ＞２Ｗ或Ｗ＜ａ／２∵只要把應力降低區(qū)放在自由面以外的空氣中即可；∴只須Ｗ＜ｂ其中ｂ為應力波作用線正交處之炮孔連線的垂距，且ｂ＝ａ／２自由面Ｗｂａ第一章爆破理論所以，為克服炮孔連線中心區(qū)出現(xiàn)應力降低區(qū)（大塊區(qū)），必須增加孔距，降低最小抵抗線（或排距）（孔距至少是最小抵抗線的２倍），爆破效果才能得以改善。單排成組藥包的齊發(fā)爆破產(chǎn)生的應力波相互作用情況更為復雜，多排成組藥包齊發(fā)爆破時，自由面不充分，夾制力較大，效果不佳，一般不用而采用逐排微差爆破。５、裝藥量計算原理體積法則：在一定的炸藥、巖石和爆破參數(shù)條件下，爆下的巖石等介質(zhì)體積，同所用的裝藥量成正比。即：Ｑ＝ｑ.v其中：Q---裝藥量；q---炸藥單位消耗量kg/m3,v---爆破漏斗體積m3.若藥包是集中藥包，爆破作用指數(shù)n=1，即：標準拋擲爆破漏斗；r=W。第一章爆破理論則：V=1/3.πr2.w≈w3∴標準拋擲爆破漏斗的裝藥量計算式為：

Q標=q.w3適用于各種類型的拋擲爆破的裝藥量計算式為：

Q拋=f(n).q.w3式中：f(n)---爆破作用指數(shù)的函數(shù)；其表達式有許多，應用較廣的為：

f(n)=0.4+0.6n3∴Q拋=（0.4+0.6n3)qw3對于松動爆破的裝藥量，更為合適的經(jīng)驗公式為：Q松=（0.33~0.55)qw3

第一章爆破理論炸藥單耗q是爆破工程中一項重要的技術(shù)指標，受許多因素影響。確定q的方法較多，主要有：查表法經(jīng)驗類比法經(jīng)驗公式法q=0.4+（ρ/2450)2試爆法三、影響爆破的因素在爆破工程中，為了提高炸藥能量的有小利用率，改善爆破效果，有必要對影響爆破效果的各種因素進行全面分析，以指導爆破工作進行。第一章爆破理論影響因素主要有：炸藥爆炸特性巖石等介質(zhì)的爆破特性爆破參數(shù)與爆破工藝㈠、炸藥特性對爆破效果的影響對爆破效果有影響的炸藥性能參數(shù)有：炸藥密度爆速炸藥波阻抗爆轟壓力爆炸壓力爆炸氣體體積爆炸能量利用率1、炸藥爆炸能量利用率炸藥是爆破做功的能源，它是通過爆轟波、爆聲氣體膨脹作用形式傳遞能量破壞巖石。但實際用于破碎巖石的能量值占爆炸全功的10%。因此，提高炸藥能量利用率對進一步有效破碎巖石潛力很大。若不考慮炸藥本身熱損失，炸藥爆炸做功的主要形式有：⑴、使藥包周圍近區(qū)內(nèi)巖石產(chǎn)生強烈的塑性變形與粉碎。⑵、克服巖石內(nèi)聚力與摩擦力，將巖石從巖體中分離出來，并分裂成為碎塊。⑶、將破碎巖塊推移或拋擲出去。⑷、在破壞區(qū)外的巖體中造成爆破地震以及在空氣中產(chǎn)生空氣沖擊波和聲響。所以，調(diào)整各種效應的能量比率，就可以提高炸藥能量的有效利用率。2、爆轟壓力（PH）爆轟壓力在巖石中激起的沖擊波壓力值越高，以應力形式傳播爆轟能量就越高。在巖石中可造成較高的應力和變形，有利于改善破碎效果（尤其對于堅韌密實巖石）。但絕不是爆轟壓力越高越好，過高的爆轟壓力將造成藥包周圍近區(qū)巖石的過度粉碎，而消耗過多的爆破能，以致使近區(qū)以外巖石的爆破效果變壞。因此，該值以能滿足應力的強度使巖石破壞即可。第一章爆破理論3、爆炸壓力(Pb)由于炸藥爆轟反應過程極為短暫，常在巖石破壞過程尚未完成之前即告結(jié)束。所以，爆轟壓力的作用時間遠不如在后來達到某一峰值的爆炸壓力作時間長，尤其在較軟弱的巖石中。巖石中爆破時，爆炸壓力對改善爆破效果顯得更為重要。裂隙在較低應力作用下開始出現(xiàn)，然后在較長時間的爆生氣體（爆炸壓力）作用下裂隙擴展延伸，能量分配合理。下圖即為巖石爆破壓力---時間曲線圖第一章爆破理論巖石爆破壓力---時間曲線圖tt2t1PPHPb㈡、巖石爆破特性對爆破效果的影響1、炸藥波阻抗同巖石波阻抗的匹配（炸藥波阻抗：ρe.D)為了改善爆破效果，必須根據(jù)巖石的波阻抗值選擇炸藥品種，使他們各自的波阻抗值能夠很好的相匹配。實驗表明：巖石波阻抗與炸藥波阻抗越接近，爆炸能聯(lián)的傳播效率就越高，在巖石中引起的應變值就越大。巖土和炸藥的波阻抗值為：土壤---巖石的波阻抗：2×105~25×105g/cm2.s硝銨類炸藥的波阻抗：4×105~7×105g/cm2.s∴炸藥波阻抗略低于巖石波阻抗，因此，選用炸藥時盡量選高波阻抗炸藥。㈢、爆破參數(shù)與爆破工藝對爆破效果的影響主要影響因素：自由面數(shù)目與位置最小抵抗線炮孔密集系數(shù)（m=a/w)炮孔超深裝藥結(jié)構(gòu)炮孔堵塞質(zhì)量起爆間隔時間起爆藥包位置1、自由面數(shù)目與位置自由面數(shù)目多，與爆源的距離適宜，巖石阻力就小，有利于巖石破碎。2、最小抵抗線（w）和炮孔密集系數(shù)（m)W過大，巖石阻力增加，爆破效果就差。但w過小，又易產(chǎn)生飛石。只有選取合適的m值，才能改善爆破效果。3、裝藥結(jié)構(gòu)改變裝藥結(jié)構(gòu)可影響炸藥的爆轟性能和爆破作用。一般工程爆破中常用的裝藥結(jié)構(gòu)有：耦合裝藥不耦合裝藥軸向空隙或惰性介質(zhì)間隔裝藥①、耦合裝藥炮孔在裝藥長度上實施密實裝藥，應用廣泛。爆破作用猛烈，對巖石等破壞作用明顯。②、不耦合裝藥炮孔與藥卷之間有間隙，常用不耦合系數(shù)表示。即，De=db/de---反映藥卷與孔壁的接觸狀況。不耦合裝藥時：爆轟波→空氣→巖石，壓縮空氣象氣墊一樣，能夠儲存能量，消弱了炮孔初始壓力峰值，延長了爆生氣體作用時間，有助于保護孔壁。適用于緩沖爆破、光面、預裂爆破。③、軸向空隙或惰性介質(zhì)間隔裝藥采用軸向預留空氣間隔或充填某一惰性介質(zhì)間隔，這樣操作，可以降低炮孔孔壁上受到的壓力，延長爆生氣體作用時間，沿整個炮孔受力均勻，爆破破碎塊度均勻適宜，降低炸藥單耗，適用于深孔爆破。4、炮孔堵塞質(zhì)量良好的堵塞可以阻止爆轟氣體產(chǎn)物過早地從炮孔中沖出，保證在巖石破裂之前使炮孔內(nèi)保持高壓狀態(tài)。這樣，可以增加有效破碎能量。因此，堵塞要密實，有足夠的長度。一般為：20倍炮孔直徑。5、起爆順序先起爆的藥包應為后起爆藥包破壞創(chuàng)造有利條件（自由面、應力場）。微差爆破能夠滿足此要求。第一章爆破理論6、起爆藥位置起爆藥包在炮孔裝藥部分的位置決定：爆轟波傳播方向、巖石中的應力分布。在炮孔裝藥中，起爆藥包的位置主要有（兩種）：正向起爆：起爆藥包位于孔口第二個藥卷處，方便、壓應力。反向起:爆起爆藥包位于孔底第二個藥卷處，有水時，裝藥不利，拉應力。洞室裝藥，放中心。第二章露天爆破技術(shù)露天爆破技術(shù)在國民經(jīng)濟中有著廣泛的應用前景，主要用于露天采礦、興修水利、道路工程、定向筑壩、移山填海、農(nóng)業(yè)造田等開挖工程第一節(jié)露天臺階爆破設計一、爆破參數(shù)1、炮孔直徑（d）露天臺階爆破的孔徑與下列因素有關(guān)：臺階高度巖石性質(zhì)炸藥性能鉆孔機械類型第二章露天爆破技術(shù)孔徑大，有利于提高生產(chǎn)效率，提高延米爆破量，但塊度有可能增大。用潛孔鉆時為：100~200mm、牙輪鉆：250~300mm。2、底盤抵抗線露天臺階爆破有兩種抵抗線：最小抵抗線（w):由裝藥中心至臺階坡面的最小距離。底盤抵抗線（wd)：第一排炮孔中心至臺階坡底線的水平距離。底盤抵抗線是影響露天臺階爆破的重要參數(shù)，其值選過大，爆破質(zhì)量不佳，產(chǎn)生根底，后沖增強。其值過小，爆破能量得不到充分利用，效率降低。不僅浪費炸藥，而且還增加鉆孔工作量。第二章露天爆破技術(shù)⑴、按鉆機安全作業(yè)要求（見下圖）

Wd=c+H.ctgαH---臺階高、

c---安全值（2.5~3.0m)、α---坡角（60~80度）WdhlcWcWdhlWcHαWdhlWcL第二章露天爆破技術(shù)⑵、按每孔裝藥量計算

Wd=d.(7.85.Δτ/m.q)1/2(m)式中：d---炮孔直徑單位：dm.

Δ---裝藥密度kg/dm3.

τ---裝藥系數(shù)0.6~0.8。

m---密集系數(shù)m=a/w.q---炸藥單耗kg/m3.a---炮孔間距m.第二章露天爆破技術(shù)3、炮孔間距（a)、排距（b)、密集系數(shù)（m)兩炮孔之距為a、兩排之距為b、密集系數(shù)：m=a/w.孔距與排距一般稱為孔網(wǎng)參數(shù)；確定孔網(wǎng)參數(shù)，通常是以每個炮孔容許裝入藥量為依據(jù)，再計算每個炮孔所負擔的爆破體積，最后得出炮孔間距。第二章露天爆破技術(shù)式中：L----炮孔深度，L=H+hqL---每米炮孔裝藥量，kg/m，其值為：△-----為炮孔裝藥密度，其值為900kg/m3~1000kg/m3

。d------炮孔直徑，m。第二章露天爆破技術(shù)炮孔密集系數(shù)m值的確定該值得確定一般取決于起爆方式：當采用斜線起爆時其值為：0.9~1.2；當采用逐排起爆時其值為：2為佳。炮孔排距的確定（b）b=(0.9~0.95)Wd

第二章露天爆破技術(shù)4、超深（h)目的：克服底盤夾制力，減小根底。

h=（0.15~0.35）Wd難爆時，取大值；易爆時，取小值。h值一般不超過3.5m。5、堵塞高度（l)堵塞物：鉆孔巖粉、碎石粉、尾礦粉、砂、粘土。目的：延長爆生氣體在巖石中的作用時間，提高炸藥利用率，減少碎石飛散、降低聲響，防止過早從孔口噴出。

l=(12~32)d6、裝藥量的計算單孔裝藥量Q,以炮孔爆破負擔體積巖石所需的炸藥量計算確定：第二章露天爆破技術(shù)Q=q.Wd.a.H按上式計算得出的炸藥量，還需要以每一炮孔可能裝入的最大藥量來驗算：

Q≤qL(L-l)若Q不滿足上式，則Q大于容許炮孔裝藥量，Q不能全部裝入炮孔。原因：主要是：Wd、a、或q值偏大、或炮孔直徑偏小。要重新設計。多排孔爆破時，第一排炮孔裝藥量計算同上；從第二排起，因爆破時受到巖石夾制作用，裝藥量適當加大，其單孔裝藥量計算為：第二章露天爆破技術(shù)Q=kqabHK---巖石夾制系數(shù)，采用微差爆時：k=1.1~1.3;齊發(fā)爆破時：k=1.2~1.5.二、炮孔布置方式與起爆順序隨著爆破技術(shù)的發(fā)展，爆破規(guī)模↗，排數(shù)↗，→微差爆破。露天臺階爆破的兩種鉆孔形式：垂直鉆孔：鉆孔速度高，但爆破效果不好；傾斜鉆孔：鉆孔速度較低，但爆破效果較好。1、布孔參數(shù)與起爆參數(shù)布孔參數(shù)：相對于臺階眉線而言，計算出的孔網(wǎng)參數(shù)。即孔網(wǎng)參數(shù)（a×b）起爆參數(shù)：它取決于起爆瞬間炮孔間的相對位置，與炮孔布置方式和起爆順序有關(guān)。不難看出：影響爆破質(zhì)量的是起爆參數(shù)而不是布孔參數(shù)。因此，實際操作過程中：經(jīng)常出現(xiàn)，布孔參數(shù)合理而起爆參數(shù)不合理（梅花形布孔，斜線起爆);或布孔參數(shù)一般，起爆參數(shù)合理（矩形布孔，斜線起爆）2、炮孔布置方式和起爆順序炮孔布置方式有兩種：矩形布孔三角形（梅花形）布孔起爆順序由于微差爆破技術(shù)的應用而變得多種多樣。微差爆破的優(yōu)點：多自由面、應力場疊加、巖塊擠壓、二次破碎、降震、改善爆破效果。起爆順序有：逐排起爆：震動較大、前、后沖大。斜線起爆：后沖小、振動小、爆堆集中；操作復雜。V型起爆：爆堆集中、振動小，復雜。波浪起爆：相互擠壓、加強碰撞、振動動小、爆破效果好，操作復雜。橫向掏槽起爆：用于掘溝。微差的兩種形式：孔內(nèi)微差孔內(nèi)、孔外微差三、裝藥結(jié)構(gòu)露天爆破，為了克服根底，經(jīng)常要打超深孔，但這樣又導致炸藥沿炮孔分布不均，裝藥重心下降，易使臺階上部產(chǎn)生大塊。為了克服上述缺點，使炸藥沿炮孔方向分布均勻，就有必要改變裝藥結(jié)構(gòu)。裝藥結(jié)構(gòu)主要形式有：連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)分段間隔裝藥結(jié)構(gòu)（分段）混合裝藥結(jié)構(gòu)（底部裝高威力炸藥)底部間隔裝藥結(jié)構(gòu)（在炮孔底部置入0.5~1.5m長的塑料間隔器而不裝藥，形成底部間隔，增強了爆炸能量的沖擊反作用。同時使藥柱中心上移，炸藥分布合理，減少臺階上部大塊，降低炸藥單耗、降震。）四、露天爆破質(zhì)量的要求和大塊孤石的爆破破碎1、要求⑴、破碎質(zhì)量好，破碎塊度符合鏟裝要求。不合格塊度少，不留根底，不產(chǎn)生后沖裂隙。⑵、爆堆形狀符合要求。⑶、控制爆破危害，使爆破飛石、地震、空氣沖擊波及噪聲控制在允許范圍內(nèi)。⑷、爆破成本低、經(jīng)濟效益好。2、大塊孤石的爆破法主要三種方法：鉆孔法：（孔深約孤石厚的一半，Q=q.vq=0.1kg/m3)外敷法：（Q=q.v、q=1.5~3kg/m3)