炸药爆炸基本理论课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第三章 炸药爆炸基本理论,*,文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。,矿山爆破课程总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,9/26/2025,1,第三章 炸药爆炸基本理论,主要内容,第一章 炸药爆炸基本理论,1.1 基本概念,1.2 炸药,的,氧平衡,与,热化学参数,1.3 炸药,的爆炸性能指标,：,9/26/2025,2,第三章 炸药爆炸基本理论,第一节 基本概念,物理爆炸,（,轮胎爆炸,）,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。,爆炸的分类,：,爆炸,9/26/2025,3,第三章 炸药爆炸基本理论,1-1,化学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,9/26/2025,4,第三章 炸药爆炸基本理论,例如铝热剂反应,2Al+Fe,2,O,3,Al,2,O,3,+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，所以不具有爆炸性。,9/26/2025,5,第三章 炸药爆炸基本理论,1-2炸药化学变化的基本形式,爆炸速度增长到稳定爆速,（stationary detonation velocity）,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，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,9/26/2025,6,第三章 炸药爆炸基本理论,1,-,3,炸药的起爆与起爆能,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轻轻触及就可以引起爆炸，而NH,4,NO,3,，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。,9/26/2025,7,第三章 炸药爆炸基本理论,1-4热点起爆理论,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，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,9/26/2025,8,第三章 炸药爆炸基本理论,2-1 炸药主要组成元素：C H O N,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。CO,2,CO H,2,O C O,2,NO,2,NO N,2,等,有毒气体：,CO NO,2,NO 一般所说炮烟中毒即指此。,第二节 炸药氧平衡与热化学参数,9/26/2025,9,第三章 炸药爆炸基本理论,影响有毒气体生成量的主要因素,A,炸药的氧平衡,B,化学反应的完全程度,C,炸药外壳为涂蜡纸壳,D,爆破岩石内含硫,生成H,2,S、SO,2,等有毒气体,9/26/2025,10,第三章 炸药爆炸基本理论,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氧量的克数（g/g）或质量分数来表示,。,炸药的氧平衡,（Oxygen balance）,2-2炸药氧平衡及其分类,9/26/2025,11,第三章 炸药爆炸基本理论,氧平衡的计算,令,炸药的通式：,C,a,H,b,N,c,O,d,则,氧平衡的计算式：,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）,16,9/26/2025,12,第三章 炸药爆炸基本理论,混合炸药氧平衡的计算,计算公式,：,式中,、,分别为,第 i,组分,的质量分数和氧平衡值,9/26/2025,13,第三章 炸药爆炸基本理论,氧平衡的三种类型,正氧平衡,零氧平衡,负氧平衡,OB0,OB=0,OB0,9/26/2025,14,第三章 炸药爆炸基本理论,混合炸药配方计算,含两种成分的混合炸药配比：,设x、y分别为炸药中氧化剂和可燃剂的配比，,Q,x,、,Q,y,、,Q,b,分别为这两种成分和混合后氧平衡值，则有：,9/26/2025,15,第三章 炸药爆炸基本理论,2-3炸药热化学参数,爆炸压力,爆温,爆热,爆容,1kg炸药爆炸生成气体产物换算为标准状态下的体积称为爆容,（,specific volume,）,(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,（,explosion heat,）,(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,。,(,explosion temperature,),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,（,explosion pressure,）,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。,9/26/2025,16,第三章 炸药爆炸基本理论,第三节 炸药的爆炸性能指标,爆速,（,detonation velocity,）,爆轰波沿炸药装药传播的速度称为,爆速,装药直径,药包外壳,装药密度,炸药粒度,（,影响因素,）,起爆冲能,9/26/2025,17,第三章 炸药爆炸基本理论,影响爆速的因素（1）,炸药爆速随药包直径变化,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（）；,6,硝酸铵（）,9/26/2025,18,第三章 炸药爆炸基本理论,影响爆速的因素（2）,粒状铵油炸药爆速随药包直径变化 梯恩梯的装药密度对爆速的影响,9/26/2025,19,第三章 炸药爆炸基本理论,影响爆速的因素（3）,混合炸药装药密度对爆速的影响,1,药包直径20mm；,2,药包直径40mm,9/26/2025,20,第三章 炸药爆炸基本理论,3-1炸药爆速的测定,测定方法,导爆索法,电测法,高速摄影法,示波器记时法,数字式爆速仪测爆速法,9/26/2025,21,第三章 炸药爆炸基本理论,示波器测定爆速,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,脉冲信号发生器电路；,5,示波器；,6,雷管；,7,脉冲信号；,8,时标,9/26/2025,22,第三章 炸药爆炸基本理论,3-2炸药的威力,（炸药在介质内爆炸时对介质产生的整体压缩、破坏和抛移的做功能力）,炸药爆炸作功示意图,9/26/2025,23,第三章 炸药爆炸基本理论,炸药威力的测定方法,铅 铸 扩 孔 法,9/26/2025,24,第三章 炸药爆炸基本理论,3-3炸药的猛度及测定,炸药猛度,（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,9/26/2025,25,第三章 炸药爆炸基本理论,3-4炸药的殉爆,殉爆,（,sympathetic detonation,）,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炸药（被发药包）爆炸的现象,殉爆距离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,。,殉爆距离,（,transmission distance,）,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,（,safety distance,）,，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,：,9/26/2025,26,第三章 炸药爆炸基本理论,3-5炸药感度,感度,（,sensitivity,）,指在外界能量的作用下，炸药发生爆炸的难易程度。,起爆感度,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,（,sensitivity to initiation,）,(,sensitivity to shock wave,）,（,electrostatic,sensitivity,）,（,sensitivity to flame,）,（,sensitivity to friction,）,（,sensitivity to impact,）,（,sensitivity to heat,）,9/26/2025,27,第三章 炸药爆炸基本理论,热感度和机械感度,热感度,（sensitivity to heat）,是指在热的作用下,炸药发生爆炸的难易程度,。,热感度通常用爆发点,（ignition point）,来表示.,热作用的方式主要有两种：,均匀加热,、,火焰点火,。,机械感度,（1）撞击感度,（2）摩擦感度,（sensitivity to impact）,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,。,（sensitivity to friction）,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,。,9/26/2025,28,第三章 炸药爆炸基本理论,炸药的起爆感度,起爆感度,（,sensitivity to initiation,）,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,。,9/26/2025,29,第三章 炸药爆炸基本理论,影响炸药感度因素,影响炸药感度的因素,1,炸药温度的影响,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,9/26/2025,30,第三章 炸药爆炸基本理论,3-6聚能效应现象,聚能现象,聚能装药,聚能效应应用,水面聚能流的形成,9/26/2025,31,第三章 炸药爆炸基本理论,聚能效应装药,聚能现象,聚能装药,聚能效应应用,装药前端有空穴时聚能流的形成,衬有金属药形罩的聚能装药及金属射流的形式,1药形罩（能聚罩）2爆轰波阵面 3杵体 4射流,9/26/2025,32,第三章 炸药爆炸基本理论,聚能效应应用,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）,聚能药柱与钢板间有炸高距离,9/26/2025,33,第三章 炸药爆炸基本理论,本章思考题,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，产生化学爆炸的基本条件是什么？,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。,9/26/2025,34,第三章 炸药爆炸基本理论,（1）什么叫殉爆？什么是殉爆距离？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。,殉爆在一定程度上反映了炸药对冲击波的感度。通常将先爆炸的药包称为主发药包，被引爆的药包称为被发药包。前者引爆后者的最大距离叫做殉爆距离，一般以cm计，它表示一种炸药的殉爆能力。在工程爆破中，殉爆距离对于确定分段装药、盲炮处理和合理的孔网参数等都具有指导意义。在炸药厂和危险品库房的设计中，它是确定安全距离的重要依据。,试题,9/26/2025,35,第三章 炸药爆炸基本理论,（2）炸药爆炸产生哪些有害气体？怎样防止有害气体的危害作用？,炸药爆炸产生的有害气体有CO、NO,X,、,SO,2,、H,2,S等，预防有害气体的危害作用可采取以下措施：,（1）使用合格炸药，地下爆破时应使用零氧平衡、专用炸药，控制有害气体源头；,（2）做好爆破器材防水处理。确保装药装填质量；,（3）适当增大起爆能，确保炸药达到完全爆轰；,（4）加强通风洒水，地下爆破时特别要向巷道孔角、盲区处引入风流；,（5）爆破炮响后，经通风吹散炮烟后不少于15min，才准许爆破作业人员进入工作面。露天硐室爆破后24h 内应多次检查与爆区相邻的井巷、硐内有害气体的浓度。,9/26/2025,36,第三章 炸药爆炸基本理论,Thank You!,9/26/2025,37,第三章 炸药爆炸基本理论,