爆破器材基础知识

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1、爆破安全技术高文蛟 博士 电话：13292647239 华北科技学院*1第一章 爆破器材基础知识第一节 爆炸现象及其特征 1.定义爆炸是指在适宜的条件下，某些物质发生急剧的 物理和化学变化，其内部的能量瞬间释放，并借 助系统内原有气体或爆炸后生成气体的膨胀，对 系统周围介质做功，使之发生冲击破坏效应的现 象。 2.根据爆炸引起的原因和特征，爆炸现象大致可分 为物理爆炸、化学爆炸和核爆炸等三类。 n物理爆炸 n化学爆炸 n核爆炸 *2第二节 炸药及其相关概念 1.炸药的定义炸药是一种相对稳定的系统，在一定外界 条件下，能够发生快速化学反应，放出热 量，生成大量气体产物，显示爆炸效应的 化合物或混

2、合物。 2.炸药爆炸的三要素n放出大量热量n产生大量的气体n能自动传播的高速反应*33.炸药组成特点和爆炸机理 （1）炸药组成特点u是能发生自身燃烧和爆炸反应的物质。u能量全部存储于具有爆炸性质的特殊基团分子 中，这种结构的化学键很容易在外界能量的作 用下发生破裂，释放出能量而激起爆炸反应。u由能量密度很大的固态或液态物质组成的。*4（2）炸药爆炸机理u炸药在一定条件下能够发生化学爆炸。是由于分子 中包含有比较活泼的氧化剂和可燃剂。u对一个化合物分子来说，氧化剂是指分子中的含氧 基团，可燃剂是指分子中含碳、氢的基团。u这两种基团在一般情况下，被活性小的中性基团或 原子分隔。u当炸药分子被外界能

3、量活化时，分子运动速度加快 ，分子之间的碰撞增强，致使分子破裂，释放出活性 基团，发生化学反应，以热能形式释放出其内部所含 的化学能，并借助迅速膨胀的气体，把能量传递给周 围介质而做功。*54.炸药化学反应的基本形式 （1）缓慢分解反应u反应特点：反应是在全部炸药中进行，炸药内 部各点的温度相同，没有集中的反应区，此外 环境温度对其反应速度影响较大。u若反应的热量不及时散发出去，缓慢分解反应 就可以向燃烧反应或爆炸反应转化。u缓慢分解反应反映了炸药的化学安定性指标， 所以在炸药存储时不要堆放过密、过高，要注 意通风，防止因温度过高，导致分解反应加速 而发生爆炸事故。*6（2）燃烧反应u反应特点

4、：反应不是在全部炸药中同时发生， 而只是在炸药局部区域内进行；不需要外界供 氧，主要靠热传导来传递能量，并可以在炸药 中自动传播。u燃烧释放的热量与传导到炸药邻层和周围介质 散失的热量相等，则燃烧就能稳定进行，否则 燃烧速度加快或降低，形成爆炸或缓慢分解反 应。u炸药燃烧时，要注意让生成的气体和热量及时 排出时，否则燃烧反应就可以转化成爆炸反应 ，这一点在炸药焚毁时要特别注意。*7（3）爆炸反应u反应特点：爆炸反应过程和燃烧相类似，都是 可燃元素的氧化反应，反应也只在局部区域内 进行，且也能在炸药内部自动传播。u爆炸反应与燃烧反应的区别燃烧靠热传导来传递能量和激起化学反应，受 环境条件影响较大

5、，而爆炸反应则依靠压缩冲 击波来传递能量和激起化学反应，基本上不受 环境条件的影响；*8爆炸反应比燃烧反应更为激烈，单位时间放出 的热量与形成的温度也更高；燃烧时产物的运动方向与反应区的传播方向相 反，而爆炸时产物运动方向则与反应区的传播 方向相同。因此，燃烧产生的压力较低，而爆 炸则可产生很高的压力；燃烧速度是亚音速的而爆炸速度则是超音速的 。*95.炸药的氧平衡 （1）定义炸药的氧平衡即炸药中的含氧量能够把可燃元 素完全氧化的程度。 （2）炸药氧平衡的分类u正氧平衡：即炸药中的氧量除了把可燃元素完 全氧化外，尚有剩余。若炸药处于正氧平衡，发生爆炸反应时，剩余 的氧和本来应该游离的氮化合生成

6、氮氧化合物 。这不但对人类有害，而且反应时还要吸收大 量的热量。 *10u零氧平衡：炸药中的氧量刚够把可燃元素完全 氧化，没有剩余。当炸药处于零氧平衡时，其爆炸后放出的热量 最大，生成有毒有害气体量也最小。u负氧平衡：炸药中含氧量不能把可燃元素完全 氧化。当炸药处于负氧平衡时，其爆炸后未能把可燃 元素全部氧化，生成大量的CO气体。它不但 对人类有害，而且还可以产生二次火焰，浓度 适宜时还可造成爆炸。 *116.炸药的起爆理论 （1）起爆能u热能：包括火焰、火星、电热等形式；u机械能：包括撞击、摩擦、针刺等机械作用等 形式u爆炸冲能：利用起爆药爆轰产生的爆轰波及高 温高压气体产物流的动能。*12

7、（2）起爆机理u活化能起爆机理该理论认为化学反应只是在具有活化能量的活 化分子之间才能发生；为了使炸药起爆，就必须有足够的外能使部分 分子变为活化分子，活化分子的数量愈多，其 能量同分子平均能量相比愈大，则爆炸反应速 度也愈高，图1-1表示炸药爆炸反应过程中能 量的变化。*13EE1反应过程CBA能 量 级图1-1 炸药爆炸时能量变化示意图 *14u热能起爆机理炸药在热能作用下，发生爆炸的条件就是单位 时间的发热量必须超过单位时间的散热量。u机械能起爆机理热点学说：在机械能作用下产生的热来不及均 匀地分散到全部炸药分子中，而是集中在炸药 个别的小点上，使这些小点上的温度达到爆发 点，就会首先在

8、这里发生爆炸反应，然后再扩 展开去，而导致整个炸药爆炸。 *15热点形成的原因炸药中的空气隙或微小气泡在机械作用下的绝 热压缩；炸药颗粒间，炸药与杂质之间，炸药与容器之 间发生强烈摩擦而生热；高粘性液体炸药的流动生热。有了热点的形成不一定会导致炸药的爆炸，但 它还必须具备一定的条件使热点扩展和成长。 *16热点发展成爆炸的条件热点温度不低于300600；热点半径够大，要达到10-310-5cm； 热点作用时间在10-7s以上； 热点具有足够大的热量， 。热点的形成是炸药在机械能作用下发生爆炸的 首要条件，而热点扩展和成长则是炸药爆炸的 必要条件。*17根据热点理论，要使工业炸药顺利地起爆，其

9、密度应有一个最佳范围。因为随着炸药密度的 增大，炸药分子中的空隙和颗粒表面所吸附的 气泡减少而对热点形成不利所造成的。因此， 要求进行装药操作时，不能使炸药密度过高。u爆炸冲能起爆爆炸冲能起爆机理同机械能起爆机理相似，由 于瞬间爆轰波（强冲击波）的作用，首先在炸 药某些局部造成热点，然后由热点周围炸药分 子的爆炸再进一步扩展。 *18第三节 炸药的感度、热力学及性能参数的概念 1.炸药的感度 （1）定义炸药在热、电、光、冲击波、机械摩擦与撞击 等外界能量作用下发生爆炸反应的难易程度。n热感度：它又包括加热感度（即爆发点）和火 焰感度。n机械感度：它又包括撞击感度和摩擦感度。n冲击波感度：冲击波

10、感度和殉爆距离。n静电火花感度。*19（2）影响炸药感度的因数u炸药的化学结构影响u炸药的物理性质影响炸药的相态炸药的粒度装药密度微气泡掺合物*202.炸药的热力学参数热力学参数是反映炸药爆炸后对外作功能力大小的 内在参数，它主要包括： （1）爆容指每公斤炸药爆炸后生成的气体，在标准条件下 的体积数。 （2）爆热指定量炸药在定容条件下爆炸所释放出的热量。*21（3）爆温指炸药在爆炸瞬间放出的大量热量，将爆生产 物加热，待达到热平衡后所能达到的温度。 （4）爆压指爆轰结束后，爆生产物在炸药的原始体积内 达到热平衡时流体的静压。*223.炸药的性能参数性能参数是反映炸药爆炸后对外作功能力大的 具体

11、表现形式，热力学参数指标决定性能参数 指标。 （1）爆速指炸药爆炸后爆轰波在炸药药柱中的传播速度 ，单位为m/s。*23（2）猛度指炸药爆炸瞬间爆轰波压力和冲能对装药邻近 介质产生局部压缩、破碎和击穿的能力，它用 一定规格铅柱被压缩的程度来表示，其单位为 mm。 （3）爆力指炸药爆炸后爆生气体产物膨胀作功的能力。 采用铅铸扩孔法来确定，单位为mL。 *24第四节 各种炸药的特性 1.炸药的分类 （1）按其组成分类u单质炸药雷酸盐及叠氮化物：主要用于雷管及其它火工 品作起爆药使用，如雷汞、二硝基重氮酚等； 醇类硝酸脂：这类炸药含有硝酸根-NO3，而且 硝基是通过氧原子与有机物中的碳原子连结， 因

12、此极不稳定，它们的各种感度都较高，化学 安定性差。如硝化甘油、泰安、硝化棉等；*25硝基化合物：这类炸药含有硝基-NO2，它可直 接和苯环或烃基中的碳原子连接，也可以通过 氮原子与碳原子连接。这类炸药的爆炸性能主 要决定于硝基数目、位置、以及它与碳原子的 连接方式。如梯恩梯、黑索金、苦味酸等；硝酸盐类：这类炸药是我们常用混合炸药的主 要成分，他可以是无机物也可以是有机物。如 硝酸铵、硝酸尿等；*26u混合炸药硝酸铵类混合炸药：这类炸药的主要成分是硝 酸铵，一般硝酸铵在炸药中占6792%。如铵 油炸药、铵沥炸药、铵梯炸药、铵松蜡炸药、 铵梯黑炸药、铵梯铝炸药等；硝铵含水炸药：这类炸药是以硝酸铵的

13、饱和水 溶液为主要成分，再加入敏化剂和其它添加剂 所组成的炸药。如浆状炸药、水胶炸药、乳化 炸药等； 非硝铵类炸药：如以硝化甘油为主要成分的胶 质炸药，以及发射药和黑火药等。 *27（2）按其特性和用途分类u起爆药u猛炸药u发射药或火药 （3）工业炸药还可以按其使用条件进行分类u露天炸药u岩石炸药u煤矿许用炸药*282.炸药的特性（1）起爆药起爆药的特点是：对外界作用如火焰、摩擦、 撞击等特别敏感，只要很小能量的激发就会引 起爆炸。它主要用于制造起爆器材，如火雷管 、电雷管、非电雷管等。最常用的起爆药有： 雷汞、氮化铅和二硝基重氮酚。*29uu雷汞雷汞雷汞为白色或灰白色微细晶体，雷汞为白色或灰

14、白色微细晶体，5050以上即自以上即自 行分解，行分解，160160165165时发生爆炸。干燥的雷时发生爆炸。干燥的雷 汞对撞击、摩擦和火花均极为敏感，潮湿的或汞对撞击、摩擦和火花均极为敏感，潮湿的或 压制的感度降低。湿雷汞易与铝起化学作用生压制的感度降低。湿雷汞易与铝起化学作用生 成极易爆炸的雷酸盐，故不能用铝材作雷汞雷成极易爆炸的雷酸盐，故不能用铝材作雷汞雷 管的管壳，工业用雷汞雷管都用铜壳或纸壳。管的管壳，工业用雷汞雷管都用铜壳或纸壳。*30uu氮化铅氮化铅氮化铅为白色针状晶体，与雷汞或二硝基重氮氮化铅为白色针状晶体，与雷汞或二硝基重氮 酚相比，其热感度较低，但起爆威力较大，不酚相比，

15、其热感度较低，但起爆威力较大，不 怕潮湿。由于氮化铅在有怕潮湿。由于氮化铅在有COCO2 2存在的潮湿环境存在的潮湿环境 中易与铜发生化学作用而生成极敏感的氮化铜中易与铜发生化学作用而生成极敏感的氮化铜 ，因此，氮化铅雷管不可用铜质管壳而必须使，因此，氮化铅雷管不可用铜质管壳而必须使 用铝壳或纸壳。用铝壳或纸壳。*31uu二硝基重氮酚二硝基重氮酚二硝基重氮酚简称二硝基重氮酚简称DDNPDDNP，为黄色或黄褐色晶，为黄色或黄褐色晶 体，它的安定性好，在常温下长期存储于水中体，它的安定性好，在常温下长期存储于水中 仍不降低其爆炸性能，干燥时在仍不降低其爆炸性能，干燥时在7575时开始分时开始分 解

16、，解，170170175175时爆炸。它对撞击、摩擦的时爆炸。它对撞击、摩擦的 感度均比雷汞或氮化铅低，热感度介于这两者感度均比雷汞或氮化铅低，热感度介于这两者 之间。它原料来源广，生产工艺简单、安全、之间。它原料来源广，生产工艺简单、安全、 成本较低，而且具有较高起爆性能，所以国产成本较低，而且具有较高起爆性能，所以国产 工业雷管目前主要是用二硝基重氮酚来做起爆工业雷管目前主要是用二硝基重氮酚来做起爆 药。药。*32（2 2）猛炸药）猛炸药常用的猛炸药它又可以分为单质猛炸药和混合常用的猛炸药它又可以分为单质猛炸药和混合 猛炸药。猛炸药。uu单质猛炸药单质猛炸药梯恩梯梯恩梯梯恩梯即三硝基甲苯（简称梯恩梯即三硝基甲苯（简称TNTTNT），纯净的），纯净的 TNTTNT为无色针状结晶体，熔点为为无色针状结晶体，熔点为80.7580.75，工业，工业 生产的粉状生产的粉状TNTTNT为浅黄色磷片状晶体，其液态为浅黄色磷