井巷工程第三讲——炸药和起爆.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,*,*,Henan,Polytechnic University,*,*,/26,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,*,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,1,诺贝尔名言：,“,我更关心生者的肚皮，而不是以纪念碑的形式对死者的缅怀,”,、,“,我看不出我应得到任何荣誉，我对此也没有兴趣,”,。,爆破工程在国民经济建设中的作用,基本建设,开山凿石,隧道修路,移山填海,抛石筑坝,城市建设,拆除建筑,开挖地基,机械加工,爆炸焊接,爆炸复合,爆炸切割,爆炸加工,航空航天,星箭分离,发动机点火,救生逃逸,降落伞切割,2026/1/24 周六,单 位：,安全科学与工程学院,主讲人：高保彬,炸药和起爆,井巷工程第四讲,2026/1/24 周六,炸药爆炸理论,2,炸药,1,炸药起爆,3,炸药和起爆,2026/1/24 周六,目的,重点,炸药爆炸理论,难点,炸药爆炸理论,掌握炸药及其起爆器材,炸药发展史,2026/1/24 周六,炸药,1,2026/1/24 周六,引言,7,起爆药：敏感、威力小，对机械冲击、摩擦、加热、电火花极敏感，雷管的起爆药。雷汞、氮化铅等。,猛炸药：敏感度低、威力大，雷管的加强药、组成混合炸药。,TNT,、黑索金、太恩。,发射药（火药）：快速燃烧，军事上发射药，工业上作起爆器材（导火索）和雷管的延期药,单体炸药：各组成元素以一定化学结构存在于同一分子中的炸药。,TNT,、黑索金、雷汞,混合炸药：由两种以上分子组成的混合物。硝化甘油类炸药、硝铵类炸药、氯酸盐类炸药,1.,按组分分：,2.,按用途分：,2026/1/24 周六,1.1,黑火药时代,“,火,”,的概念及演变,继而进入煤和石油燃烧的利用；,（,2,）,几千年前燧人氏钻木取火开始了人类对火的利用；,（,1,）,当今已进入原子能时代；,从某种意义上讲,:,人类是从,火,中繁荣起来的。,在利用火的技术中，,火炸药,的利用独树一帜。,（,3,）,2026/1/24 周六,1.1,黑火药时代,“,药,”,的概念及演变,古代药物虽多是天然品，但能,爆发着火,的药都不是天然产物，而是中国炼丹家发明的。,（,1,）,公元前475-86年，炼丹家利用各种金、石药物炼药时，,硝、硫、炭,为常备物，当此三种成分相遇受热或激发即会爆炸着火,。,（,2,）,由于炼丹而发生的火药爆发燃烧丹房的事故多了，转而重视火药的爆发性质而作兵家火攻之用，也因此将一切爆发着火的物质都以药字命名，统称为,火药,。,（,3,）,2026/1/24 周六,时 间,发 展 历 程,公元,660,年,孙思邈（药学家）,丹经,中,“,伏硫磺法,”,，就记载了硝石与硫磺的化学反应；,公元,803,年,清庶子,铅汞甲辰至宝集成,中记载了,硫二两、硝二两、马兜铃三钱半配合而成的矾伏火法：,4KNO3+2S+6C=2K2S+2N2+6CO2,即民间所谓的,“,一硫二硝三木炭,”,的说法。,11,13,世纪,黑火药经由阿拉伯传入欧洲，,1242,年国外才有第一次专门记载。,1.1,黑火药时代,火药,黑火药的发展历程,2026/1/24 周六,时 间,发 展 历 程,17,世纪,欧洲产业革命后，黑火药始用于开采矿石。,18,世纪末,至,18,世纪末黑火药还是唯一的炸药品种。,1799,年,雷汞,的发现和应用,标志着黑火药时代的结束。,我国由于受苏联文字翻译的影响，,把爆发物中以,爆燃,为主要反应形式的才称为火药，,而把以爆轰为主要反应形式的称为炸药，,同时也把一切爆发物都称为,炸药,。,1.1,黑火药时代,火药,黑火药的发展历程,2026/1/24 周六,时 间,发 展 历 程,19世纪,基础化学的发展促进了炸药化学的研究，一些工业炸药相继问世。,1867,1875年,伟大的化学家,诺贝尔,发明了：硝化甘油炸药、硝化棉炸药和雷管，推动了爆破技术向生产建设的广阔领域发展。,20世纪初,人类经历了两次世界大战。炸药的研究和生产达到了疯狂时期，从另一个角度讲也推动了炸药和爆破技术的发展。出现的军事炸药主要、（黑索金）等。,1.2,硝化甘油时代,炸药,炸药的发展历程,2026/1/24 周六,1.2,、硝化甘油时代,硝化甘油是由甘油经三次硝化而制，又称三硝酸甘油酯，英文名,Nitroglycerine,，缩写：,NG,硝化,甘油,纯硝化甘油,感度,极高，不能单独作为工业炸药使用。在,1,3.5,度时，结晶的硝化甘油用羽毛一拨，就能爆炸；,化学,特性,硝化甘油,有毒,，虽其,挥发性很小,，但当你闻到有股淡淡的甜味时，你就中毒了。中毒的反应如同急性感冒,症状。,物理,性质,诺贝尔,发现了硅藻土能吸收相当大量的硝化甘油，并且运输和使用时都较为安全，于是便产生了最初的,硝化甘油类炸药,达纳迈特。,之后又出现其衍生品如:,硝化棉炸药,等,。,2026/1/24 周六,1.2,硝化甘油时代,抗水性强、可用于水 下爆破,密度大、爆炸威力大,优 点,撞击和摩擦感度高，安全性差,有毒,价格昂贵，储存期短、易老化,缺 点,2026/1/24 周六,1.3,硝酸铵时代,硝酸铵,（,ammonium nitrate,）,缩写：,AN,分子式：,NH,4,NO,3,氧平衡：,19.98%,爆速 ：,11002700m/s,临界直径：,100mm,2026/1/24 周六,1.3,硝酸铵时代,时 间,发 展 历 程,1659年,德国人,J.R.,格劳贝尔首次制得硝酸铵。,19世纪末期,欧洲人用硫酸铵与智利硝石（硝酸钠）进行复分解反应生产硝酸铵。后由于合成氨工业的大规模发展，硝酸铵生产获得了丰富的原料，于,20,世纪中期得到迅速发展，,20世纪,60,年代,硝酸铵曾是氮肥的领先品种。,中国在,60,年代左右建立了一批硝酸铵工厂。,硝酸铵的发展历程,2026/1/24 周六,1.3,硝酸铵时代,当硝酸铵颗粒吸湿以后，在颗粒表面逐渐形成饱和溶液膜，通过,表面张力和毛细管作用，使饱和溶液膜在颗粒之间搭成,“,液桥,”,。,随着温度的下降，从,“,液桥,”,中析出坚硬致密的晶粒，并将硝,酸铵颗粒牢固地粘结成块状。,又称,“,盐桥,”,结块。这和我们日常的盐受潮结块是一个原理,。,当化工厂存放大量硝酸铵就会结块成盐山，这种盐山就,像石头,那么硬，在过去的工程能力条件下很难把它破碎。,当爆破量比较大时，引起了硝酸铵的爆炸，世界发生了多起,惨烈,事故。,具有较强的,吸湿性,和,结块性,特点,2026/1/24 周六,1.3,硝酸铵时代,历史上最大的,10,次爆炸,之一,德克萨斯城的,灾难,2026/1/24 周六,1.3,硝酸铵时代,第二次世界大战期间，一些国家专门建立了硝酸铵厂，将硝酸铵与,TNT,混合在一起弥补军用炸药的不足；这就是最早的铵梯炸药；,中国解放后，硝酸铵作为主要化肥，也同时生产硝铵炸药；,一些山区农民买了化肥种地，农闲时就把化肥加点柴油加工炒一下，去山上开炸石头。,随着多起恐怖爆炸事件的发生，尤其是911事件之后，硝酸铵被全世界统一列为爆炸物质和严控生产，我国的大多生产厂关闭转产，仅留下,为数不多一些,大型化工厂在计划条件下控制生产。化肥的作用也被取代。,2026/1/24 周六,1.3,硝酸铵时代,铵梯炸药,铵油炸药,铵松（沥,）腊炸药,浆状（水胶）炸药,乳化,炸药,硝铵类炸药,-,按出现顺序有：,硝酸铵造粒品种按出现顺序有：粒状、,多孔,粒状、,膨化,粒状。,2026/1/24 周六,1.3,硝酸铵时代,TNT,作用：,提高炸药感度、威力,铵梯,炸药,成分,硝酸铵,T N T,木 粉,问题：,价格贵、与军工争原料、有毒,这类炸药受潮、遇水就失效,木粉作用：,减缓结块,2026/1/24 周六,1.3,硝酸铵时代,柴油作用：,平衡硝酸铵的氧平衡值，,提高炸药的传爆性能。,解决了使用,TNT,的问题。,铵油,炸药,成分,硝酸铵,柴 油,木 粉,新问题：,用雷管不能直接起爆，,临界直径大，,不能用于小炮孔装药。,更没有解决怕潮、怕水问题。,2026/1/24 周六,1.3,硝酸铵时代,把硝酸铵颗粒放在融化的松香、石蜡混合物中炒，让松香、石蜡能包裹在颗粒,上，起到防潮防水的作用。这样，松香、石蜡也代替了,柴油,的作用。,问题：,可短期防水、但当温度高一点时就融化粘接，失去防水作用；,更大的问题：,产生的毒气量大，不能用于地下矿山。,铵沥腊,炸药,硝酸铵,沥 青,石 蜡,铵松腊,炸药,石,蜡,硝酸铵,松,香,2026/1/24 周六,1.3,硝酸铵时代,固体颗粒和水溶液拌合在一起是,要分离的，为此就加入,胶结物质。,生产的炸药如浆糊状。,浆状硝铵,炸药,敏化猛炸药（TNT）,硝酸铵饱和水溶液,硝酸铵固体颗粒,胶,联,剂,问题：,1,）加入了,高猛炸药,和,高发热原料,使,价格高,；,2,）存放期不长，会离析、,发霉、发臭、渗油等。,2026/1/24 周六,1.3,硝酸铵时代,乳化炸药,具有划时代意义的成果,乳化,炸药,成分,硝酸铵饱和水溶液,脂 肪 油,敏化气泡,乳 化 剂,神秘的乳化剂,具有让水和油相溶的能力,2026/1/24 周六,1.3,硝酸铵时代,乳化炸药的技术机理,（,1,）油包水（硝酸铵水溶液），使连续相为利于燃烧传爆的,油,；,（,2,）油包水，使水包裹在油里，水不易蒸发流失，,稳定性好,；,（,3,）硝酸铵在遇到油脂类物质时，其更,易活化,；,（,4,）加入微小气泡作为敏化剂，提高了,炸药感度,。,乳化炸药现在已将在工程爆破领域占主导地位，并出现了很多衍生品：,粉乳化炸药：,将乳化炸药的乳剂喷雾干燥后制成；,乳化油炸药：,在铵油炸药中掺入粉乳化，来提高铵油炸药的感度；,又称，,重铵油炸药,。,各种煤矿许用炸药：,在前面炸药的基础上加入、或被覆,消焰剂,（,盐,）。,2026/1/24 周六,炸药爆炸理论,2,2026/1/24 周六,2.1,爆炸定义及分类,28,物理爆炸：仅有温度、压力和体积变化，如地震、闪电、锅炉爆炸、气球爆炸等，化学成分不变。,化学爆炸：产生爆炸物，如炸药爆炸、燃放鞭炮、煤气爆炸、瓦斯爆炸等，物态和化学成分发生变化。,核爆炸：裂变,原子弹、聚变,氢弹,爆炸的定义,一般认为，物质发生急剧变化并放出大量的能量、对周围介质做机械功，同时可能伴随有声、光、热效应的现象，称为爆炸。爆炸的基本特征表现在速度快、威力大和破坏作用强等方面。,爆炸分类,2026/1/24 周六,2.2,炸药爆炸三要素,29,1,反应的放热性,炸药爆炸必须的能源,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,2026/1/24 周六,2.3,爆炸起爆和殉爆,30,炸药的起爆：激发炸药爆炸的过程称为起爆；,起爆能（初始冲能）,雷管提供；,主动药卷：反映冲击波的强度猛度,被动药卷：反映对冲击波的敏感程度,殉爆,1,爆,2,爆；（优缺点）,惰性介质,（空气）,2026/1/24 周六,2.4,爆轰及其影响因素,31,缓慢分解：整个物质内展开。,燃烧：在外界能量的激发下，在局部区域进行，且自动传播。主要靠热传导传递参量和激发化学反应。,爆轰：在外界能量的激发下，在局部区域进行，且自动传播。主要靠压缩冲击波作用传递参量和激发化学反应，传播速度快，达,2000-9000m/s,。传播不受外界影响，且爆轰产物的运动方向与反应区的传播方向相同。,炸药的燃烧和爆轰（三种化学变化形式）,爆轰影响因素,药卷直径,炸药密度,起爆冲能,2026/1/24 周六,2.5,间隙,效应,32,定义：药卷和炮孔之间存在月牙形空间时，爆炸药柱所出现的自抑制,能量逐渐衰减直到拒（熄）爆的现象。,小直径爆破作业中，非常严重。乳化炸药间隙效应最小。,间隙效应,(,管道效应、沟槽效应,),应对措施：可采取选用,爆速大的炸药,和,大直径药卷,及,坚固外壳,等措施，实现稳定爆轰。,2026/1/24 周六,2.6,炸药爆炸性能参数,33,猛度,33,炸药爆炸瞬间爆轰波及其产物对邻近局部固体介质的破碎能力。,指标：铅柱压缩,单位,mm,。,2026/1/24 周六,2.6,炸药爆炸性能参数,34,爆力,34,爆炸气体膨胀作功能力的大小。,指标：铅柱扩孔,单位：毫升,减去原孔体积和雷管爆炸引起扩孔体积，试验时温度,15,度。,2026/1/24 周六,2.7,炸药的敏感度,35,炸药敏感度,35,炸药在外界起爆能作用下发生爆炸的难易程度称为,炸药的敏感度，简称炸药感度。,1.,热敏感度：热能作用引起炸药爆炸的难易程度；,加热感度（爆发点）,均匀加热时，发生爆炸的温度，,火焰感度,距离,2.,机械敏感度：,冲击感度,25,次试验，爆炸的百分率；,10kg/25cm/0.05g,摩擦感度,摆式摩擦仪,2026/1/24 周六,2.7,炸药的敏感度,36,36,3.,爆轰感度（起爆冲能感度）：炸药对爆轰冲击波（即激发冲击波）的敏感程度；,测试：极限起爆药量测定装置；,（炸药冲击波感度,殉爆）,4.,静电火花感度：,炸药对经典的敏感程度。,2026/1/24 周六,2.8,炸药的氧平衡,37,37,C,W,H,X,N,Y,O,Z,C,、,H,可燃剂，,O,氧化剂,爆炸产物：,CO,2,、,CO,、,C,、,NO,2,、,NO,、,N,2,、,H,2,O,、,H,2,、,O,2,、,CH,4,炸药爆炸的基本反应：,2 H,2,+O,2,=2 H,2,O +240.7kJ/mol,C +O,2,=CO,2,+395 kJ/mol,氧平衡：比例关系（含氧量与充分氧化所需氧量之间的关系）,氧平衡值：每克炸药中保证可燃元素充分氧化时，多余或欠缺的氧量，,g/g,。,1.,炸药的氧平衡,单质炸药：,K,1,=,g/g,M=12W+X+14Y+16Z,例如：硝化甘油炸药,C,3,H,5,（,ONO,2,）,3,C,3,H,5,N,3,O,9,K=+0.035,TNT,C,6,H,2,(NO,2,),3,CH,3,C,7,H,5,N,3,O,6,K=,=,0.74,C,W,H,X,N,Y,O,Z,炸药的氧平衡,计算,2026/1/24 周六,混合炸药：,K,2,=m,1,K,1,m,2,K,2,m,3,K,3,二号岩石硝铵炸药含硝酸铵,85%,，,TNT11%,，木粉,4%,。,K=,0.285%,0.7411%,1.374%=0.0338,炸药的氧平衡,计算,2026/1/24 周六,K,0,，正氧平衡炸药，（,NO,、,NO,2,吸热反应，有毒，促使瓦斯爆炸）,K,0,，负氧平衡炸药，（,CO,有毒，,C,、,H,2,不能放出最大热量）,K,0,，零氧平衡炸药（放出最大热量）,炸药的氧平衡分类,爆炸过程有毒有害气体的产生,2026/1/24 周六,2026/1/24 周六,炸药起爆（器具）,3,2026/1/24 周六,起爆材料,（,各种雷管,）,传爆材料,（,导火索,、,导爆管,）,工程爆破中使用的起爆器材主要有：,雷管,、,导火索,、,导爆索,、,导爆管,、,导爆管连接元件,、,继爆管,（,detonating relay,）,和,起爆药柱,等。,起爆器材的种类,：,（,继爆管、导爆索,）,炸药虽然属于不稳定的化学体系，但只有在一定的外界能量的作用下才能起爆，这种外界能量叫做起爆能。,起爆能,（,initiation power,）,起爆器材,用于起爆炸药的器材。,3.1,引言,2026/1/24 周六,火雷管起爆法,导爆管雷管起爆法,电雷管起爆法,数码电子雷管起爆法,电力起爆法,无线起爆法,雷管起爆法,导爆索起爆法,药包起爆法,非电起爆法,3.1,引言,2026/1/24 周六,3.1,引言,火雷管结构示意图,1,管壳；,2,传火孔；,3,加强帽；,4,正起爆药；,5,加强药；,6,聚能穴,2026/1/24 周六,引言,2026/1/24 周六,引言,2026/1/24 周六,引言,瞬发电雷管,起爆药：二硝基重氮酚,管壳：纸制圆壳，钝化加强药作管底,加强药：黑索金,加强帽：（引火头式）防止受潮、,防止散落、提高装药安全，,增大压力。,电点火装置：桥丝直插式（两根脚线末端焊上,4mm,桥线，直接插入起爆药）,桥丝引火头式,1,脚线，,2,密封塞，,3,桥丝，,4,起爆药，,5,引火药头，,6,加强冒，,7,加强药，,8,管壳,电雷管的构造,3.2,电雷管,2026/1/24 周六,延期电雷管,秒延期电雷管：,毫秒延期电雷管：,延期药,氧化剂,+,可燃剂,+,缓燃剂。,2026/1/24 周六,3.2,电雷管,2026/1/24 周六,1.,导火索：黑火药，常用导火索,100125s/m,，,点火材料（点火线、点火棒）,导火索,火雷管,炸药,3.3,其它,起爆材料,2026/1/24 周六,2.,导爆索：黑索金或太恩，药量不小于,12g/m,。普通导爆索,6.2mm,，爆速,6500m/s,；安全导爆索,7.3mm,，爆速,6000m/s,。,安全：装药、处理瞎炮安全；,没有杂散电流影响。,爆破效果好：起爆时间准确，,避免间隙效应。,爆破网路设计简单。,无法延期爆破。,3.3,其它,起爆材料,2026/1/24 周六,3.,继爆管：毫秒延期元件,导爆索,消爆管、减压室,延期药,起爆药、加强药,导爆索,延期时间有：,15,、,30,、,50,、,75ms,3.3,其它,起爆材料,2026/1/24 周六,1.,起爆电源,（,1,）发爆器（放炮器）：,发电机式、电容式（井下使用）,直流电源（,1.5V,干电池）,交流器（直流电源 交流高压电）,整流线路（交流高压电 直流高压电）；,充电器（,主电容,直流高压电）,充电电压指示（主电容电压达到额定电压后，发光，可以放炮）,3.3,电雷管,起爆,法,2026/1/24 周六,2026/1/24 周六,MFB,系列发爆器,适用范围与用途,MFB,系列煤矿用电容式发爆器（以下简称发爆器）适用于具有甲烷、煤尘爆炸性气体混和物的煤矿井下，在周围环境温度为,-20,40,，相对湿度为,95%,左右时作起爆电雷管之用。也可适用于其他矿业、开山、采石及消除障碍等爆破工程中作起爆电雷管之用。,2026/1/24 周六,（,2,）,220v,或,380v,交流电源：使用电力放炮接线盒，井筒掘进使用,煤矿安全规程,第三百三十五条,井下爆破必须使用发爆器。,开凿或延深通达地面的井筒时，无瓦斯的井底工作面中可使用其他电源起爆，但电压不得超过,380V,，并必须有电力放炮接线盒。,必须在放炮的安全地点设置放炮接线盒。,接线盒应满足：设置电源开关刀闸和放炮刀闸两个开关，且都必须是双刀双掷刀闸；设置指示灯，当电源开关刀闸合上以后，指示灯发光表明电源接通；在煤矿立井施工中，在接近和通过瓦斯煤层时，在接线盒上应设置,6ms,限时开关。,2026/1/24 周六,（,1,）串联：煤矿井下最常用,优：总电流小，适用于发爆器放爆，连线容易，易做导通检察；,缺：一发断路全部拒爆,导通检察。,（,2,）并联：交流电起爆,并簇联,长脚线,分段并联,减少母线电阻的影响,闭合反向分段并联；,（,3,）串并联,个别雷管不导通不易用仪表查出，但不影响其他雷管起爆；需要的总电流大，必须使用线路电源，容易产生外露火花。,2026/1/24 周六,3.4,电爆网路,2026/1/24 周六,沿着工业炸药发展的历史轨迹，从古到今共同学习探索了：,黑火药,-,硝化甘油,-,硝酸铵,沿着,爆炸的基本概念,基本理论,轴线学习了基本思路。,有了炸药、常识和基本理论，如何引爆炸药成了问题！,爆破器具,起爆网络,结 语,2026/1/24 周六,1.,简述乳化炸药的成分、乳化机理及爆炸性能和使用条件,2.,炸药的基本概念、常识,3.,炸药的基本理论,4.,引爆炸药的基本器具,5.,联网的几种基本形式,作 业,2026/1/24 周六,谢谢,!,Thank you!,