爆破基礎(chǔ)知識(shí)

爆破基礎(chǔ)知識(shí)一、爆炸現(xiàn)象1、工程爆破對(duì)象及其特點(diǎn)工程爆破對(duì)象包括：巖石（所占比例最大）、混凝土、金屬以及其他（如冰、凍土、淤泥等）。爆破對(duì)象的特點(diǎn)：巖石種類多，堅(jiān)硬，是不均質(zhì)的，各向異性，有地質(zhì)缺陷，如斷層、節(jié)理、裂隙等。千變?nèi)f化。2、爆炸現(xiàn)象爆炸是物質(zhì)的潛能（化學(xué)、物理和核能）瞬間轉(zhuǎn)換的過程。爆炸具有極其強(qiáng)大的做功能力，從而使周圍介質(zhì)毀壞，發(fā)出巨大的聲響，產(chǎn)生大量的煙塵，并伴有強(qiáng)光發(fā)出。3、爆炸類型從爆炸的原因可以將爆炸分為三大類：(1)物理爆炸；(2)化學(xué)爆炸；(3)核爆炸。二、炸藥爆炸1、炸藥爆炸炸藥是一種能在特定條件下發(fā)生爆炸的工業(yè)產(chǎn)品。炸藥成分中一般都含C、H、O、N幾種元素，尤其含NO類基團(tuán)居多。2、炸藥的化學(xué)變化形式爆炸并不是炸藥唯一的化學(xué)反應(yīng)形式。由于環(huán)境和引起化學(xué)變化的條件不同，一種炸藥可能有三種不同的化學(xué)變化：(1)熱分解：常溫下受熱的作用發(fā)生緩慢熱分解反應(yīng)，熱量積聚可轉(zhuǎn)化為燃燒。熱分解使炸藥變質(zhì)；(2)燃燒：多數(shù)炸藥含有燃料，都可以燃燒，密閉條件下的燃燒可轉(zhuǎn)化為爆炸，燃燒過程中釋放大量的有毒氣體；(3)爆炸：在外能（熱能、機(jī)械能、爆炸能）作用下，炸藥發(fā)生爆炸，條件不利時(shí)轉(zhuǎn)化為燃燒。3、燃燒和爆炸的區(qū)別：傳播方式不同：熱傳導(dǎo)、熱輻射和燃燒產(chǎn)物的擴(kuò)散作用——沖擊波；傳播速度不同：燃燒<未反應(yīng)炸藥中的聲速<爆速；受外界影響不同：燃燒受壓力影響，爆炸不受影響；質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向不同：燃燒生成物質(zhì)運(yùn)動(dòng)方向與燃燒傳播方向相反，壓力低；爆炸時(shí)生成物運(yùn)動(dòng)方向與爆炸傳播方向相同，壓力極高。三、炸藥的分類1、按炸藥的構(gòu)成分類按炸藥的構(gòu)成劃分，有有單質(zhì)炸藥和混合炸藥兩大類。(1)單質(zhì)炸藥。只含有一種化學(xué)物質(zhì)（一般是化合物）炸藥稱為單質(zhì)炸藥或單體炸藥。(2)混合炸藥。含有兩種以上化學(xué)物質(zhì)的炸藥稱為混合炸藥，混合炸藥的各組分是物理混合物。2、按炸藥的用途分類按炸藥的構(gòu)成劃分，主要有一下五種。(1)起爆藥。其突出特點(diǎn)是敏感度很高，其它性能指標(biāo)也較高。(2)猛炸藥。從名稱上可知其爆炸威力比其它炸藥都大，其敏感度比起爆藥低。(3)工業(yè)炸藥。工業(yè)炸藥是為了滿足工程上安全性高、成本低、爆炸后產(chǎn)生的有毒有害氣體少等要求而生產(chǎn)的炸藥。(4)發(fā)射藥與推進(jìn)劑。其用途主要是子彈、炮彈、火箭等的裝藥，用于提供發(fā)射的推力。(5)煙火劑。其用途主要是制造煙花爆竹，利用其快速燃燒所產(chǎn)生的各種煙火效應(yīng)。3、工業(yè)常用炸藥（1）銨油炸藥：多孔粒狀、改性、膨化，不抗水（2）乳化炸藥：粉狀、膏狀、混裝車（稠粥狀）（3）重銨油炸藥：銨油+乳化，體積威力大（4）膠質(zhì)炸藥：硝化甘油+硝酸銨，密度、爆速高（5）炸藥包裝形式：卷狀、散裝（6）裝藥形式：人工、機(jī)械四、炸藥的起爆與敏感度1、炸藥的起爆能炸藥屬于不穩(wěn)定的化學(xué)體系，如果沒有任何外部能量的作用，炸藥保持它原來(lái)的平衡狀態(tài)；當(dāng)受到足夠的外能作用時(shí)會(huì)迅速發(fā)生分解（單質(zhì)炸藥或混合炸藥的爆炸成分）、重新組合的化學(xué)反應(yīng)而生成新的物質(zhì)，同時(shí)釋放出大量的能量，炸藥的起爆就是為炸藥提供促使這樣的化學(xué)反應(yīng)所需要的外能——起爆能。起爆能一般指下列的能量形式：(1)熱能。熱能可分為火焰、火星、電熱等形式，熱能起爆一般用在起爆敏感度很高的起爆藥。(2)機(jī)械能。通過撞擊、摩擦、針剌等機(jī)械能作用可以起爆炸藥，在各種武器中大量使用機(jī)械能起爆炸藥。(3)爆炸能。用炸藥爆炸釋放出的爆炸能來(lái)起爆炸藥是最強(qiáng)的起爆方式，常用來(lái)起爆高威力猛炸藥和工業(yè)炸藥。2、炸藥的敏感度及其測(cè)定促使炸藥爆炸所需起爆能的多少稱為炸藥的敏感度或感度。如果在較小的某種外能作用下就能使炸藥爆炸，則炸藥對(duì)該種能量的敏感度就高，反之敏感度就低。炸藥的敏感度是炸藥最重要的性能指標(biāo)之一，它可能決定炸藥的用途和用量。炸藥的敏感度對(duì)炸藥的生產(chǎn)、貯存、運(yùn)輸和使用都有決定性影響，敏感度高的炸藥可能給以上各環(huán)節(jié)增加不安全因素，因此影響生產(chǎn)工藝、貯運(yùn)方式和起爆方法。敏感度過低的炸藥可能給起爆帶來(lái)困難，增加起爆成本，如果不能可靠起爆，會(huì)發(fā)生拒爆，則是爆破工程的最嚴(yán)重事故，因?yàn)樘幚砭鼙潜乒こ套钗ｋU(xiǎn)的工作。（1）熱敏感度炸藥受熱而引爆的難易程度稱為炸藥的熱敏感度。工業(yè)上通常分別用爆發(fā)點(diǎn)和火焰感度兩個(gè)實(shí)驗(yàn)指標(biāo)來(lái)衡量炸藥的熱敏感度。（2）機(jī)械感度炸藥在撞擊、摩擦等作用下引發(fā)爆炸的難易程度稱為炸藥的機(jī)械感度，分別用撞擊感度和摩擦感度來(lái)衡量。（3）爆轟感度炸藥在附近發(fā)生的爆炸作用下被引爆的難易程度稱為炸藥的爆轟感度，通常用極限起爆藥量和殉爆距離來(lái)測(cè)定。3、影響炸藥炸藥敏感度的因素炸藥的敏感度是由它的化學(xué)和物理性質(zhì)決定的，主要有以下幾方面：(1)化學(xué)性質(zhì)；(2)相態(tài)；(3)粒度；(4)裝藥密度；(5)摻合物。影響炸藥敏感度的因素很多，而且非常復(fù)雜，很難絕對(duì)下結(jié)論。在衡量炸藥的敏感度時(shí)，要充分考慮引起炸藥化學(xué)反應(yīng)的機(jī)理、炸藥本身的構(gòu)成和應(yīng)用環(huán)境?？煽康氖峭ㄟ^實(shí)驗(yàn)來(lái)確定，不能盲目定下結(jié)論。五、炸藥的氧平衡1、氧平衡的概念大多數(shù)炸藥成分中都含C、H、O、N幾種元素，由于炸藥爆炸瞬間只有其自身的化學(xué)元素發(fā)生反應(yīng)，其產(chǎn)物可能有CO2、CO、H2O、NO、NO2、O2、N2、C、H2等物質(zhì)。其中氮的氧化物（NOn）和一氧化碳（CO）都是有毒物質(zhì)，碳（C）可燃，氧氣（O2）具有氧化碳和氮的能力，這些產(chǎn)物都是炸藥爆炸所不希望產(chǎn)生的。因此，我們希望炸藥中的氧含量正好將炸藥中的C和H氧化，生成二氧化碳和水。這樣就沒有多余的氧與氮反應(yīng)，也不會(huì)因氧含量不夠而生成CO和C。即使有其它產(chǎn)物，也只能是N2。如果能實(shí)現(xiàn)這樣的目的，則炸藥爆炸產(chǎn)物就沒有毒害副作用，能量利用率也高。這就是炸藥氧平衡的的概念。炸藥的氧平衡表示炸藥實(shí)際含氧量與使炸藥中碳、氫等可燃元素完全氧化所需氧量相比，多余或不足的程度。2、氧平衡的種類氧平衡可分為三類：(1)正氧平衡：炸藥中的氧含量足夠?qū)⑻?、氫元素完全氧化，且有剩余?2)零氧平衡：炸藥中的氧恰好夠?qū)⑻?、氫元素完全氧化，不多不少?3)負(fù)氧平衡：炸藥中的氧不足以將碳、氫元素完全氧化。3、爆炸有害產(chǎn)物實(shí)際上，即使是零氧平衡炸藥，在爆炸時(shí)仍會(huì)不同程度地產(chǎn)生有毒有害物質(zhì)，其根源在于：(1)結(jié)合的不確定性。在氧平衡計(jì)算時(shí)，人為地確定炸藥中氧首先與炸藥中的碳、氫發(fā)生反應(yīng)生成二氧化碳和水，然后才有多余的氧和氮，生成氧氣、氮?dú)饣虻趸衔?。?shí)際上在爆炸反應(yīng)瞬間，各元素相互結(jié)合具有化學(xué)反應(yīng)的選擇性和隨機(jī)性，可能出現(xiàn)炸藥中的氧還沒有將碳和氫完全氧化就與氮發(fā)生反應(yīng)生成氮氧化物，從而使爆炸產(chǎn)物中既有氮的氧化物，也有一氧化碳、碳元素和氫氣。(2)反應(yīng)不完全。炸藥各組分的配比是按反應(yīng)完全的情況確定的，但實(shí)際爆炸往往出現(xiàn)部分反應(yīng)不完全，這樣就會(huì)從原理上產(chǎn)生有毒有害產(chǎn)物。比如炸藥的顆粒較大，而爆炸反應(yīng)的時(shí)間又非常短，有的成分沒來(lái)得及反應(yīng)。另外炸藥中的各成分在反應(yīng)中的敏感程度不同，也會(huì)產(chǎn)生這種現(xiàn)象。所以在炸藥中摻入某些鈍感成分，也會(huì)影響炸藥爆炸反應(yīng)的完全性。(3)后續(xù)產(chǎn)物。如果炸藥爆炸按照預(yù)想的反應(yīng)方式進(jìn)行，零氧平衡炸藥的產(chǎn)物都是二氧化碳、水和氮?dú)?。爆炸反?yīng)結(jié)束的瞬間，這些產(chǎn)物都是高溫高壓氣體，很容易熱分解或與其它外界的物質(zhì)發(fā)生二次反應(yīng)而生成有毒有害物質(zhì)。如硫與氧、氫的化合物、氮氧化物等。這種情況在實(shí)際生產(chǎn)中容易發(fā)生，很難控制。六、炸藥爆轟1、沖擊波炸藥爆炸以爆轟波的形式進(jìn)行的，爆轟波是一種特殊形式的沖擊波。為了研究爆轟波，必須首先了解沖擊波。沖擊波是一種特殊的壓縮波。一般的壓縮波是壓力連續(xù)變化的，而沖擊波的壓力則是躍升的，具有不連續(xù)的陡峭波陣面。炸藥在空氣中爆炸和飛機(jī)在空氣中超音速飛行都是產(chǎn)生沖擊波的典型例子。沖擊波有一下特性：（1）沖擊波具有陡峭的波陣面，在波陣面上介質(zhì)狀態(tài)發(fā)生突躍變化。（2）沖擊波以脈沖形式傳播，沒有周期性。（3）沖擊波傳播速度永遠(yuǎn)大于音波速度。（4）沖擊波傳播速度同波的強(qiáng)度有關(guān)。2、爆轟波炸藥被起爆發(fā)生爆炸反應(yīng)，放出熱量，產(chǎn)生大量高溫高壓氣體，在周圍介質(zhì)中激發(fā)沖擊波，沖擊波所到之處，炸藥分子活化發(fā)生爆炸反應(yīng)，放出能量的一部分用來(lái)補(bǔ)充沖擊波傳播過程中的能量損失，使沖擊波以穩(wěn)定的爆速向前傳播，其后跟著化學(xué)反應(yīng)區(qū)。這種伴隨著化學(xué)反應(yīng)，在炸藥中傳播的特殊形式的沖擊波叫做爆轟波，這個(gè)過程稱為爆轟過程，爆轟傳播的速度稱為爆速。3、影響炸藥爆轟的因素炸藥的組成、結(jié)構(gòu)、聚集狀態(tài)、裝藥尺寸和形狀等對(duì)爆轟過程有很大影響，研究這些影響因素對(duì)合理有效地使用炸藥有重要意義。爆速是爆轟波的一個(gè)重要參數(shù)，通常用它來(lái)分析炸藥爆轟的傳播過程。一方面是因?yàn)楸Z波的傳播要靠反應(yīng)區(qū)釋放的能量來(lái)維持，爆速的變化直接反映了反應(yīng)區(qū)結(jié)構(gòu)以及能量釋放的多少和釋放速度的快慢；另一方面是因?yàn)楸偈潜容^容易準(zhǔn)確測(cè)定的一個(gè)爆轟參數(shù)。（1）藥包直徑；（2）裝藥密度；（3）徑向間隙；（4）炸藥粒度；（5）藥包外殼七、炸藥的爆炸性能衡量炸藥爆炸性能的指標(biāo)有爆速、暴熱、爆容、爆壓、爆炸功、猛度、暴力、爆破漏斗等。通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定或理論計(jì)算可確定這些指標(biāo)值。1、爆速爆速是爆轟波的傳播速度，它是研究爆轟過程的重要參數(shù)，而且其測(cè)量技術(shù)成熟、測(cè)定結(jié)果精度較高。測(cè)量爆速常用導(dǎo)爆索、電測(cè)和高速攝影三類方法。高速攝影法利用爆轟波陣面?zhèn)鞑r(shí)伴有的發(fā)光現(xiàn)象，用高速攝影機(jī)將爆轟波陣面沿藥柱移動(dòng)的光跡拍攝記錄在膠片上，得到爆轟波傳播的時(shí)間——距離曲線，然后測(cè)量曲線上各點(diǎn)的瞬間傳播速度。2、爆熱單位質(zhì)量的炸藥爆轟時(shí)放出的熱量稱為爆熱。是衡量炸藥爆炸過程中釋放出能量多少的重要指標(biāo)。3、爆容單位質(zhì)量的炸藥爆炸產(chǎn)生的氣體產(chǎn)物在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積稱為炸藥的爆容，常用單位為L(zhǎng)/kg。因?yàn)楸óa(chǎn)物中的固體所占體積相當(dāng)少，可以忽略，所以爆容實(shí)際上是衡量炸藥爆炸產(chǎn)物體積的指標(biāo)。爆容可以精確計(jì)算。4、爆壓爆壓也稱爆炸壓力。在爆轟過程中，產(chǎn)物內(nèi)的壓力分布不均勻，隨時(shí)間變化，爆壓是指爆轟結(jié)束后時(shí)，爆炸產(chǎn)物在炸藥初始體積內(nèi)達(dá)到平衡后的流體靜壓強(qiáng)。5、爆炸功炸藥爆炸做功就象一個(gè)特殊的“熱機(jī)”工作的過程一樣，其化學(xué)能在爆炸反應(yīng)中轉(zhuǎn)化為熱能，在爆炸氣體產(chǎn)物的膨脹過程中，熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械功——爆炸功。6、猛度炸藥爆炸對(duì)其鄰近介質(zhì)所產(chǎn)生的局部壓縮、粉碎或擊穿作用的程度稱為炸藥的猛度。猛度反映了爆轟所產(chǎn)生的沖擊波對(duì)周圍介質(zhì)動(dòng)效應(yīng)的強(qiáng)度，所以猛度的大小主要取決于爆轟波波陣面參數(shù)。7、爆力爆力是估量炸藥在介質(zhì)內(nèi)部爆炸時(shí)總的做功能力的相對(duì)指標(biāo)，它表示炸藥爆炸對(duì)周圍介質(zhì)整體的壓縮、破壞和拋移等作用的威力。爆力反映了爆炸沖擊波（應(yīng)力波）在介質(zhì)中的動(dòng)作用和爆炸氣體膨脹靜作用的聯(lián)合總效果。8、爆破漏斗以上各種確定炸藥爆炸能或爆炸能力的理論計(jì)算或?qū)崪y(cè)方法在工程爆破中主要其參考作用，不能直接應(yīng)用。爆破漏斗是一個(gè)實(shí)用指標(biāo)。爆破漏斗就是埋在擬爆破介質(zhì)中的炸藥爆炸后形成的漏斗狀坑體的體積，依此衡量炸藥的爆炸威力。八、常用的單質(zhì)炸藥只含有一種化學(xué)物質(zhì)（一般是化合物）炸藥稱為單質(zhì)炸藥。單質(zhì)炸藥主要有起爆藥、單質(zhì)猛炸藥和單質(zhì)弱炸藥。1、起爆藥起爆藥用來(lái)引發(fā)其它炸藥爆炸。起爆藥主要用于起爆器材，是任何爆破的最初爆炸或點(diǎn)燃的炸藥。起爆藥的特點(diǎn)是能在較小的外能如針剌、撞擊、摩擦、火焰、電信號(hào)激發(fā)下起爆。起爆藥的威力比高威力猛炸藥稍低，用量非常少，但對(duì)爆破的可靠性起至關(guān)重要的作用。了解起爆藥的類型和性能特點(diǎn)有利于起爆器材的正確使用。起爆藥的品種非常多，制造工藝也不完全相同，不同國(guó)家不同廠家的產(chǎn)品的性能也有區(qū)別，例如：（1）雷汞；（2）疊氮化鉛；（3）二硝基重氮酚2、單質(zhì)猛炸藥（1）梯恩梯；（2）黑索金；（3）太安；（4）硝化甘油；（5）特屈兒；（6）奧克托金；（7）苦味酸；（8）六硝基芪；（9）三氨基三硝基苯；（10）硝基胍；（11）622炸藥662炸藥的分子式為C3H4N6O7，由烏洛托平（Woluotuopin）、尿素和硝酸硝酸合成制得，為白色晶體，理論密度1.940g/cm3，熔點(diǎn)183℃。爆速9182m/s（密度1.895g/cm3時(shí)）。662炸藥的沖擊感度較低，燃燒時(shí)易轉(zhuǎn)為爆炸，水解安定性較差。其性能與奧克托金相當(dāng)。3、單質(zhì)弱性炸藥——硝酸銨硝酸銨的分子式為NH4NO3，是一種價(jià)格低廉、敏感度低、爆炸威力較低、安全性好的單質(zhì)炸藥，由氨和硝酸反應(yīng)應(yīng)制成。硝酸銨是目前工業(yè)炸藥的主要成分，含量占一般工業(yè)炸藥的80%以上。硝酸銨的性能對(duì)工業(yè)炸藥的生產(chǎn)、貯存、使用影響很大九、工業(yè)炸藥工業(yè)炸藥主要用于采礦、地質(zhì)、交通、水利水電、石油、建筑、城市改造、機(jī)械加工等工業(yè)部門的爆破，是和平年代常用炸藥，用量最大，也稱民用炸藥。目前國(guó)內(nèi)外大量應(yīng)用的工業(yè)炸藥都是混合炸藥，主要是以硝酸銨為主要成分的硝銨類混合炸藥。主要原因是硝酸銨的生產(chǎn)原材料來(lái)源廣、工藝簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉；機(jī)械和熱敏感度都低，因而安全性好；具有足夠的爆炸威力。當(dāng)遇到炸藥用量不是很大、水中爆破、高溫爆破、爆破對(duì)象強(qiáng)度高或其它特殊要求時(shí)，采用某些單質(zhì)猛炸藥會(huì)達(dá)到事半功倍的效果。1、黑火藥黑火藥由硝酸鉀、木炭和硫磺機(jī)械混合而成；硝酸鉀是氧化劑，木炭是可燃劑，硫既是可燃劑，又能使碳和硝酸鉀只進(jìn)行生成二氧化碳的反應(yīng)，阻礙一氧化碳的生成，改善黑火藥的點(diǎn)火性能，而且還起到碳和硝酸鉀間的粘合作用，有利于黑火藥的造粒，降低黑火藥的發(fā)火點(diǎn)。2、銨梯類炸藥銨梯炸藥也稱硝銨炸藥，主要成分是硝酸銨（80%以上）和梯恩梯（10%左右），還有少量木粉、石蠟、瀝青等。其中硝酸銨是主要爆炸成分，也是氧化劑；梯恩梯是敏化劑，也是還原劑；木粉起疏松作用，也是燃料；為了使炸藥具有一定的防水能力，必要時(shí)加入少量石蠟、松香、瀝青或凡士林等成分。3、銨油炸藥銨油炸藥（國(guó)外稱ANFO）以硝酸銨和柴油為主要成分，還有木粉。其中硝酸銨是主要爆炸成分，也是氧化劑；柴油是熱值很高的燃料，可以提高銨油炸藥的爆熱，同時(shí)柴油的加入也有利于炸藥生產(chǎn)過程中攪拌均勻；木粉也是燃料，更主要起疏松作用。4、銨松蠟和銨瀝蠟炸藥銨松蠟炸藥以硝酸銨、松香和石蠟為主要成分，銨瀝蠟以硝酸銨、瀝青和石蠟為主要成分。其中硝酸銨是主要爆炸成分，也是氧化劑，松香、瀝青和石蠟是防水劑，也是還原劑。5、硝化甘油炸藥硝化甘油炸藥由硝化甘油、硝化棉、硝酸銨（或硝酸鉀、硝酸鈉）、少量木粉組成。其中硝化甘油為主要爆炸成分，硝化棉為吸收劑，硝酸銨（或硝酸鉀、硝酸鈉）為氧化劑。6、漿狀炸藥和水膠炸藥漿狀炸藥和水膠炸藥都是含水類防水炸藥。主要組分為：(1)氧化劑水溶液；(2)