我國民用爆破器材及爆破技術的發(fā)展現(xiàn)狀

我國民用爆破器材及爆破技術的發(fā)展現(xiàn)狀引言：我國是四大文明古國之一，歷史上有四大發(fā)明，黑火藥是被世界公認的最重大發(fā)明，也是我國對人類文明做出的重大貢獻。17世紀就有用黑火藥開采礦石的記載，但工程爆破技術的大發(fā)展和推廣應用卻是在19世紀末，其原因就是因為許多新品種工業(yè)炸藥的發(fā)明才興旺起來。如諾貝爾發(fā)明的以硝化甘油為主的代拿賣特炸藥和TNT加硝酸銨的銨梯炸藥。據(jù)不完全估計，目前我國工業(yè)炸藥十來個品種和幾十個牌號，年產量150多萬噸，工業(yè)雷管20多億發(fā)，各種索類爆破器材15多億米?？刹山饘俸头墙饘俚V石數(shù)十億噸，開挖土石方上百億m3，掘進地下巷道幾萬km。由此可見，工程爆破在我國國民經(jīng)濟建設中的重要地位和作用。我國是第一大產煤國，煤炭產量已超過22億噸，除去綜采和機采外，40%左右是用炮采，而井巷開拓和2萬多km的巷道掘進絕大多數(shù)采用的是鉆爆法，其中巖巷和半煤巖巷90%以上采用的是鉆爆法。金屬礦山消耗礦石量6億多噸，非金屬礦山例如水泥，消耗石灰石4億多噸。另外新修建鐵路數(shù)百km、公路數(shù)千km和大、中型水庫開挖的土石方量都十分巨大。特別是近年來隨著爆破器材和施工機具的新發(fā)展，爆破技術水平也得到了迅速的提高，工程爆破的應用范圍不斷擴大，并深入到各個領域。爆破技術工藝和方法有了長足的發(fā)展，并取得了喜人的成就。尤其是控制爆破技術，目前正處在高速發(fā)展期。硐室爆破：我國進行的萬噸級硐室大爆破有三次，分別是：1956年甘肅白銀廠，裝藥量為1.56萬t；1971年四川攀枝花獅子山鐵礦1.016萬t。而最近的是1993年12月廣東株海炮臺山移山填海大爆破，裝藥量為1.2萬t，松動和拋擲石方量1085萬m3，拋擲率達51.36%；在多層條形藥包、大抵抗線和微差爆破方面積累了寶貴經(jīng)驗，在世界上也處于拋擲爆破的領先地位。國外硐室大爆破的裝藥量為4.2萬t，是由前蘇聯(lián)在康巴拉金水電站拋擲筑壩工程中進行的。千噸級的硐室爆破已有數(shù)十次，1991年廣東惠州大亞彎核電站'芝麻洲爆破’（裝藥量3750t）；2007年12月20日神華寧煤集團大峰礦汝箕溝礦區(qū)5500t級硐室大爆破（為揭露復采號稱“世界煤王”的“太西烏金煤”）就是成功的例子。目前，在城鎮(zhèn)區(qū)進行小型硐室爆破（百噸級）的控制爆破施工，同樣取得了很好的成績和十分寶貴的經(jīng)驗。中深孔臺階爆破：中深孔爆破技術被廣泛用于露天采礦、路塹開挖和工業(yè)場地平整的爆破施工中。根據(jù)工程的要求發(fā)展了微差爆破、擠壓爆破、預裂爆破和光面爆破技術。遼寧南芬鐵礦和水廠鐵礦的大區(qū)多排孔微差爆破，裝藥量普遍都在150?300t,提高了爆破質量和技術經(jīng)濟效益，積累了寶貴的經(jīng)驗，使我國礦山的?？妆萍夹g提高到一個新水平。另外，三峽工程永久船閘1000萬m3剩閘室開挖百米高穩(wěn)定邊坡控制爆破技術；青島環(huán)膠州灣高速公路山角村段實施路塹203排計3080個炮孔剩孔拉底槽控制爆破，都是十分成功的經(jīng)驗。目前，深孔臺階爆破正在往高臺階、大直徑方向發(fā)展，神華集團準格爾礦區(qū)黑岱溝和哈爾烏素露天礦45m高臺階拋擲爆破，裝藥量都在千噸級以上。隨著鉆眼機具和裝運機械化水平的提高，鉆眼過程及巖石地質條件參數(shù)可全程監(jiān)控，并由中心計算機提出與之相匹配的炸藥品種及數(shù)量，指令炸藥裝藥車或炸藥混裝車提供和配制爆炸性能參數(shù)與之相適應的炸藥，并裝入炮孔中。同時，采用GPS全球定位系統(tǒng)，對鉆孔的孔網(wǎng)參數(shù)及鉆孔參數(shù)實行自動化控制。地下爆破：地下爆破多采用淺孔或深孔爆破崩礦以及巷道掘進爆破。目前國外在試驗推廣大直徑（50?75mm）深孔（5m以上）鉆爆法掘進爆破技術！配合（鑿巖臺車）進行大斷面巖巷的掘進施工；另一方面也在研究小直徑和小循環(huán)進尺的新型自動化掘進技術。國內煤礦巖巷掘進在大力推廣中、深孔（2.2?3.5m）光面爆破掘進技術和“三小光爆錨噴巖巷掘進”技術；采煤工作面毫秒爆破技術。金屬礦山地下采礦在研究推廣無底柱深孔爆破技術。國外也已經(jīng)有VCR法高梯段、大直徑深孔地下采礦爆破方法的成功經(jīng)驗。我國北京礦冶研究院、凡口鉛鋅礦和銅陵有色獅子山銅礦應用大直徑深孔球形藥包進行地下多排孔分段微差爆破，取得了很好的技術經(jīng)濟效益。工礦企業(yè)改、擴建，城市建設的快速發(fā)展以及水電工程建設，使我國拆除控制爆破的應用范圍日益廣泛，水平不斷提高?？刂票撇鸪d起于20世紀80年代，最具代表性的是1976年由中科院力學所和工程兵拆除的天安門附近老北京飯店的三座大樓，面積達1.32萬m2；95年蘇州望亭電廠拆除，面積2.94萬m2,用藥1.9噸；96年山東棗莊十里泉電廠180m高鋼筋混凝土煙囪分段切割爆破；廣州茂名石化2座120m高鋼筋混凝土煙囪爆破拆除；98年阜新電廠4座冷卻塔定向爆破拆除。近年來，有代表性的控制爆破拆除工程有：2001年廣州天河體育場爆破，拆除面積4.3萬m2,用藥525.6kg，并采用直升飛機灑水降塵；2005年三峽圍堰爆破拆除，最新型電子雷管分段1340多段，用炸藥159噸，距離三峽大壩僅100m；2006?2007年，沈陽五里河體育場爆破，8900多個炮孔，2.6噸炸藥，120段延時6.6秒，造泡掛水袋降塵，象倒積木一樣就地坐塌；杭州浙大湖濱校區(qū)20層高鋼筋混凝土框架結構樓房定向倒塌爆破拆除；合肥寧國路口18層樓房控制爆破拆除，就地坍塌，雷管約6萬發(fā)，炸藥近2噸；大唐淮北電廠2座直徑65m,高69m冷卻塔的定向坍塌爆破。國外控制爆破拆除工程實例：（美國）巴西圣保羅繁華商業(yè)區(qū)爆破拆除32層框架結構樓房；（英國）南非拆除270m高鋼筋混凝土煙囪；丹麥拆除高40m,容量1700t鋼筋混凝土水塔；捷克在敏感區(qū)拆除總體積為7.3萬m3廠房等。水下爆破：主要用于水庫和港口的水下巖塞爆破，航道疏浚水下炸礁，水下淤泥軟基爆炸處理等。最具代表的工程實例是廣州黃埔大濠洲2km航道50萬m3水下炸礁；長江湖北及安徽段38萬m3水下炸礁工程；福建三沙3千噸級沉船爆炸切割工程。特種爆破：包括爆炸加工，即爆炸加工球形容器，機械及構件外殼，爆炸加工的最大球形容器直徑已達6m,最大壁厚28mm。爆炸焊接，即焊接面積較大的異性金屬板材，實例：爆炸焊接鋼、鈦、鋁板，面積1*2m2；另外，爆炸切割金屬構件，爆破地震勘探，金屬冶煉爐高溫爆破，人體炸結石等等。隨著新型爆破器材和爆破技術的應用和發(fā)展，也帶動爆破量測技術和相鄰學科的進步和發(fā)展；爆破理論和數(shù)值計算，逐步由經(jīng)驗總結型向科學研究型發(fā)展?，F(xiàn)代爆破理論的最新進展，代表了當代爆破技術發(fā)展的最新水平，使爆破理論的研究更加實用化、計算機化和科學化。例如：用計算機進行輔助設計，對爆破過程和爆破效果進行數(shù)值模擬，這對于有效修正爆破過程中可能出現(xiàn)的不利因素和有害效應，預測爆破效果是十分有意義的，雖然在這方面的研究尚不成熟，但已經(jīng)有了良好的開端。一、民用爆破器材的發(fā)展現(xiàn)狀民用爆破器材主要是工業(yè)炸藥和工業(yè)雷管，下面對其發(fā)展現(xiàn)狀分別作簡要敘述：1、工業(yè)炸藥：工業(yè)炸藥的發(fā)展分為三個時期（代）：第一代是以硝化甘油為主要原料的代拿賣特炸藥；第二代是粉狀硝銨炸藥；第三代是含水炸藥，包括漿狀（水膠）炸藥和乳化炸藥以及離子交換型炸藥。（1）膠質炸藥：多以硝化甘油為主要原料吸附硝化棉或硅藻土而成的，其優(yōu)點是：可塑性、爆轟穩(wěn)定性、起爆感度好，并具有良好的抗水性，爆炸威力大。缺點是：對沖擊震動、摩擦撞擊都敏感，給生產、運輸和儲存帶來安全隱患。國外尤其是英、美等國仍在大量使用。（2）粉狀硝銨炸藥：以硝酸銨為氧化劑，并加入適量的敏化劑和可燃劑混合而成。敏化劑多為TNT、黑索金、硝化甘油或二硝基萘；可燃劑為木粉、瀝青或石蠟、柴油等；煤礦炸藥另加入消焰劑。有代表性的為：粉狀銨梯炸藥、銨油炸藥、銨瀝（松）蠟炸藥。粉狀硝銨炸藥的優(yōu)點是爆炸性能和儲存期穩(wěn)定，缺點是易吸濕結塊，炮煙中的有毒氣體含量高。屬于今后要淘汰的炸藥品種。（3）漿狀（包括水膠）炸藥：主要是以硝酸銨（硝酸鉀銨、硝酸鉀或硝酸鈉）氧化劑水溶液、敏化劑（TNT、鋁粉等）、可燃劑（柴油）以及膠凝劑（植物膠）和交聯(lián)劑（硼沙）組成。而最具代表性的是水膠炸藥。（4）乳化炸藥：可分為兩種形式，即油包水型（W/O）和水包油（O/W）型。油包水型：主要是以無機含氧酸鹽（硝酸銨、硝酸鈉）水溶液作分散相，不容于水的可液化碳質燃料（柴油）作連續(xù)相，借助乳化劑和敏化劑的作用，制成乳脂狀混合炸藥。水包油型：以硝酸銨（硝酸鉀銨或硝酸鈉）氧化劑水溶液作連續(xù)相，以可燃劑（柴油）和敏化劑（TNT、鋁粉等）為分散相，制成凝膠狀混合炸藥。目前新型和大量使用的乳化炸藥是以高分子氣泡敏化的乳化炸藥，或通過噴霧造粒制成的粉狀乳化炸藥。水膠炸藥和乳化炸藥同屬含水炸藥，這類炸藥的優(yōu)點是：①爆炸性能好：①32mm藥卷爆速可達4000?5200m/s,猛度15?19mm,殉爆距離7.0?12.0cm,臨界直徑12?16mm用8號雷管可直接引爆。爆破效果好。②抗水性能強：小直徑藥卷敞口浸水96h以上，其爆炸性能變化甚微。③安全性能好：機械感度低，爆轟感度較高。④環(huán)境污染小：爆炸后炮煙中的有毒氣體含量較少，這尤其適宜于地下采掘工程使用。⑤原材料來源廣，生產成本較低。其缺點是：儲存不穩(wěn)定，儲存期較短。這兩種含水炸藥是目前我國大力推廣的炸藥品種，淘汰粉狀銨梯炸藥已成為必然。（5）、離子交換炸藥：含有硝酸鈉和氯化銨的混合物，稱為交換鹽或等效混合物，通常情況下交換鹽比較安定，不會發(fā)生化學變化，但在炸藥爆炸的高溫高壓條件下，交換鹽就發(fā)生反應，進行離子交換，生成氯化鈉和硝酸銨：NaNO3+NH4CI-NaCI+ ^那%）I2H2O+N2+1/2O2在這爆炸瞬間生成的氯化鈉，就作為消焰劑高度彌散在爆炸點周圍，有效地降低爆溫和抑制瓦斯爆炸，同時生成的硝酸銨則作為氧化劑加入爆炸反應。這種炸藥最大的特點是適宜用在有瓦斯和煤塵爆炸危險的工作面；另外，這種炸藥還具有一種“選擇爆轟”的獨特性質，即在密封和約束條件較好的情況下，炸藥爆炸強烈，交換鹽的反應更完全，其消焰降溫的作用更強。反之，如果是裸露爆破，炸藥反應進行的較弱，交換鹽的反應不完全，生成的硝酸銨也減少，使爆炸釋放的能量保持在較低的程度，甚至有可能造成爆轟中斷，因而避免了裸露藥包爆炸時引起瓦斯爆炸的事故發(fā)生。另外，還有高分子炸藥，這里僅作簡單介紹：由于普通民用炸藥的機械性能、加工和成型的性能較差，不能滿足某些特種爆破對炸藥性能的要求。因此炸藥廠家采用高級炸藥（黑索金、奧克托金、特屈兒或TNT）作為高分子化合物的填料，用高分子及其助劑作為粘結劑和鈍感劑，同時利用高分子成型和加工的方法，制成高分子混合炸藥。類型有：塑（粘）性炸藥、撓性炸藥、泡沫炸藥、壓裝炸藥和耐熱炸藥等。2、工業(yè)雷管：工業(yè)雷管主要有火雷管、電雷管和非電導爆管雷管等。火雷管是最基本的也是最簡單的雷管，其它的雷管都是在它的基礎上發(fā)展起來的。工業(yè)雷管按其起爆藥量的多少，分為10個等級，起爆藥量越多，起爆能力就越強。而工程爆破中常用的是8#雷管和6#雷管。不管是何種工業(yè)雷管，其基本結構都是由管殼（金屬、紙或塑料）、起爆藥（DDNP或氮化鉛、雷汞）以及加強藥（黑索金或鈍化黑索金、特屈兒和TNT）構成的。如圖所示：只是由于點火或激發(fā)方式的不同才區(qū)分開來，用火焰點火的叫火雷管；用電點火的叫電雷管；用爆轟波直接激發(fā)的叫非電導爆雷管?，F(xiàn)代工程爆破用火雷管是難以滿足要求的，因而下面只對電雷管和非電導爆管雷管作簡要敘述：（1）、電雷管:工業(yè)電雷管分為瞬發(fā)電雷管和延期電雷管，延期電雷管又分為秒延期和毫秒延期電雷管。由于毫秒爆破技術的優(yōu)點越來越被大家認可，所以毫秒延期電雷管目前使用的相當普遍。秒延期和毫秒延期電雷管結構如圖所示：塑料塞而普通電雷管容易受外來電的干擾，帶來許多不安全因素，因而又衍生出許多特種電雷管來，下面作簡單介紹：①抗雜電雷管：有無橋絲抗雜雷管和低阻橋絲抗雜雷管，其特點是在引火藥中加入適量的導電物質（碳黑或石墨），當外加電壓小于某一數(shù)值時，它顯現(xiàn)出較大的電阻，使通過的電流很小，不足以點燃10引火藥；當外加電壓增高到一定數(shù)值時，導電物質顆粒由于受到電壓和電流熱效應的作用而發(fā)熱膨脹，使各質點接觸面積增大，電阻下降，就可使引火藥發(fā)火。正是由于這種引火頭的電阻隨著外加電壓和電流的變化而變化這一特征，所以無橋絲抗雜雷管具有一定的抗雜散電流的能力。②BJ安全型電雷管：這種電雷管能夠防止一切外來電的干擾，是新型的安全電雷管。這種電雷管和普通電雷管幾乎沒有什么兩樣，所不同的只是在點火橋絲和腳線之間加入一個微型的安全電路，電路內部能夠進行信號識別，一切與設計的起爆信號不符的信號都不能通過點火橋絲，只有與設計信號相符的信號流入電路時，才能讓它順利地通過電路到達點火橋絲，將電雷管起爆。這是一種發(fā)展前景看好的新產品。③無起爆藥雷管：由于起爆藥非常敏感，常常使電雷管在生產、儲存、裝運和使用過程中發(fā)生爆炸事故，因而近年來科研人員都在大力研制無起爆藥雷管。這種雷管是用一種對沖擊和摩擦感度比常用起爆藥較低的猛炸藥來代替常規(guī)的起爆藥，這就使安全程度大大提高。下面是幾種無起爆藥雷管的原理示意圖：11注：圖中左為空心式無起爆藥雷管；中為飛片式無起爆藥雷管；右為活塞式無起爆藥雷管。猛炸藥自上而下密度逐漸增加。④電子雷管：是依靠電子脈沖的固定頻率準確延時的最新型雷管，一種是預期設定延期時間的裝配式電子雷管；另一種是可將雷管裝入炮孔以后再調整并任意設定延期時間的電子雷管。尤其是這后一種電子雷管，里面裝有集成電路模塊（微型電子芯片），依靠網(wǎng)路編碼設定儀器（編碼器）來對所有已經(jīng)裝填好的炮孔進行現(xiàn)場組網(wǎng)和延期時間設定，即使是發(fā)現(xiàn)雷管的延時段別出現(xiàn)錯誤，也可以隨時進行調整和設定，而前一種電子雷管就難以做到。這種新型雷管的延時精度非常高，延期時間一經(jīng)設定，可以做到絲毫不差（即零誤差）。三峽圍堰的爆破拆除所使用的就是這種裝藥后設定延期時間的電子雷管。它與前面所說的BJ安全型電雷管基本類似。下面是兩種雷管的構造示意圖：12

A:BJ安全型電雷管 B:高精度電子雷管PBS電子雷管起爆系統(tǒng)簡介：PBS電子雷管起爆系統(tǒng)由三個部分組成：即電子雷管、編碼器和起爆器。下面分別作簡單介紹：I、PBS電子雷管：該種電子雷管與傳統(tǒng)意義上的延期電雷管的根本區(qū)別，是管殼內部的延期結構和延期方式。對傳統(tǒng)的延期電雷管來說，其原理是：起爆電流通過時，電阻絲（橋絲）加熱點燃引火藥頭和鄰近的延期藥（延期體或導火索），由延期藥的長度來決定延期時間；而PBS電子雷管也有一個這種形式的引火頭，但前面的電子延期芯片取代了傳統(tǒng)延期雷管的引火頭后面的延期藥。傳統(tǒng)延期雷管的段別越高，延期時間越長，其延期時間誤差就越大；PBS電子雷管的延期時間可在0?8000ms范圍內按1ms量級進行編程和隨意設定。由于取消了發(fā)火感度較高的延期藥，電子雷管的生產更加安全，有利于雷管生產實現(xiàn)連續(xù)化、自動化流水線作業(yè)。PBS電子雷管生產過程中，在線計算機為每發(fā)雷管分配一個識別碼（ID碼），打印在雷管標簽上并存入產品原始電子檔案。ID碼是雷管上可以見到的唯一標志，在其投入使用時由編碼器予以識別，依據(jù)ID碼，電子計算機管理系統(tǒng)可以對每發(fā)雷管實施全程管理，直至完成起爆使命。另外管理系統(tǒng)還記錄有該雷管的生產時間、儲存日期、機號及元器件號、購買用戶等數(shù)據(jù)，這對爆破器材的管理是十分有意義的。PBS電子雷管具有下列技術特點：（a）電子延時集成芯片取代傳統(tǒng)延期藥，雷管發(fā)火延時精度高，準確可靠，有利于控制爆破效應，改善爆破效果；（b）前所所未有地提高了雷管生產、儲存和使用的技術安全性；（c）使用雷管不必擔憂段別出錯，操作簡單快捷；（d）可以實現(xiàn)雷管的國際標準化生產和全球信息化管理。下圖為PBS電子雷管與傳統(tǒng)延期電雷管的區(qū)別示意圖：（左為傳統(tǒng)延期電雷管；右為PBS電子雷管。）13

II、編碼器：編碼器的功能是在爆破現(xiàn)場對每發(fā)雷管設定所需的延期時間。即首先將雷管腳線接到編碼器上，編碼器回立即讀出對應該發(fā)雷管的ID碼，然后操作人員按設計要求，用編碼器向該發(fā)雷管發(fā)送并設定所需的延期時間。編碼器可提供下列三種雷管延期時間設定模式：即（@）輸入絕對延時發(fā)火時間；在此模式下，操作員只需簡單地按鍵設定每發(fā)雷管所想要的發(fā)火時刻。為幫助輸入，編碼器會顯示相鄰前一發(fā)已設定雷管的發(fā)火時刻。（b）輸入相鄰雷管的發(fā)火延時間隔；按這種輸入模式，雷管的發(fā)火時刻設定方法與普通的延期網(wǎng)路的地面敷設延期方法相類似，所選定的延期間隔加上前一發(fā)雷管的發(fā)火時刻，即為該發(fā)雷管的發(fā)火時刻。（。）輸入延期段數(shù)；延期段數(shù)輸入模式，模擬歐洲國家主要采用的電起爆系統(tǒng)，編碼器操作員只需為每發(fā)雷管設定一個號碼，在起爆網(wǎng)路中雷管就會按設定的號碼順序依次發(fā)火起爆，相鄰號碼雷管之間的延期間隔（如25ms或30ms或隨意選擇的延期間隔時間）可任意設定。一只編碼器可以管理200發(fā)雷管。III、起爆器：PBS電子雷管起爆系統(tǒng)中的起爆器，控制整個爆破網(wǎng)路編程與觸發(fā)起爆。起爆器的控制邏輯比編碼器高一個級別，即起爆器能夠觸發(fā)編碼器，但編碼器卻不能觸發(fā)起爆器，起爆網(wǎng)路編程與觸發(fā)起爆所必須的程序命令設置在起爆器內。一只起爆器可以管理8只編碼器，因此該系統(tǒng)可最多組成1600發(fā)雷管的起爆網(wǎng)路。起爆器通過雙絞線與編碼器連接，并能自動識別所連接的編碼器，從編碼器上讀取整個網(wǎng)路中的雷管數(shù)據(jù)，再次檢查整個起爆網(wǎng)路，起爆器可以檢查出每發(fā)雷管可能出現(xiàn)的任何錯誤，如雷管腳線短路、漏電、連接正確與否；并將檢測出的錯誤存入文件并打印出來，幫助爆破員找出錯誤原因和發(fā)生錯誤的位置。只有當編碼器與起爆器組成的系統(tǒng)沒有任何錯誤，且由爆破員按下相應按鈕對其確認后，起爆器才能觸發(fā)整個起爆網(wǎng)路。而完成編程和起爆，僅需5min。14w、電子雷管起爆系統(tǒng)的安全性：就點燃雷管內的引火頭的技術安全性來說，傳統(tǒng)的延期雷管靠簡單的電阻絲通電點燃引火頭，而電子雷管的引火頭點燃，通常除靠電阻、電容、晶體管等傳統(tǒng)元件外，關鍵是還有一塊控制這些元件工作的可編程電子芯片。如果用數(shù)字1來表征傳統(tǒng)電阻絲的點火安全度，則電子雷管點火芯片的點火安全度則為105倍。與傳統(tǒng)的延期電雷管相比，電子雷管除受電控制外，還受到一個微型控制器的控制，且在起爆網(wǎng)路中該微型控制器只接受起爆器發(fā)送的數(shù)字信號。電子雷管起爆系統(tǒng)服從“本質安全”概念，除上述電子雷管的本質安全性外，系統(tǒng)中的編碼器同樣具有良好的安全性，編碼器只是用來讀取數(shù)據(jù)，所以它的工作電流和電壓都很小，不會出現(xiàn)導致雷管引火頭誤發(fā)火的電脈沖，即使不慎將傳統(tǒng)的電雷管接在編碼器上，也不會觸發(fā)雷管發(fā)火。起爆器發(fā)出的電信號并不是直接去起爆雷管，而只是指令微型控制器觸發(fā)電容和晶體管放電，來完成發(fā)火動作的。由此看來，起爆器同樣不需要很高的工作電流和電壓。外來電對電子雷管起爆系統(tǒng)的干擾幾乎為零（16萬億分之一）。V、電子雷管的應用：電子雷管已被爆破界所接受，并被看作是爆破器材和爆破技術的一項最大的技術進步，認為爆破科學進入了量子化時代。這種可編程雷管發(fā)火時刻的精確性和靈活性，為爆破界實現(xiàn)起爆時序最優(yōu)化設計，最大限度地獲取爆破振動控制效益與破碎效果改善，提供了前所未有的手段。電子雷管技術的推廣應用，已對目前的電和非電雷管構成技術威脅；電子雷管實現(xiàn)高精度起爆時序控制，為精確爆破設計，爆破效果控制，爆破機理與過程模擬研究，提供了新的技術支持。雖然電子雷管起爆系統(tǒng)已經(jīng)實現(xiàn)商業(yè)化應用，但要全面取代目前使用的電和非電雷管，還有兩大問題有待解決：一是電子雷管起爆系統(tǒng)組網(wǎng)能力還較小，不能滿足大規(guī)模爆破作業(yè)的大型起爆網(wǎng)路要求；二是電子雷管的成本太高，與目前使用的電和非電雷管相比，缺乏經(jīng)濟競爭力，是常規(guī)延期雷管價格的10倍甚至幾百倍，礦山業(yè)主們就付出高額雷管成本與獲取綜合效益進行權衡時，往往表現(xiàn)出猶豫不決。而這后者就是阻礙該項技術發(fā)展的主要原因。⑤高頻電磁雷管:這種雷管是在普通的ms電雷管上加上勵磁線圈和磁環(huán)而構成的一種把電信號變成磁信號，到達雷管前端再把磁信號轉變成電信號的組合式雷管。它同樣可不受外來電的干擾，是一種準爆率較高的雷管。（2）非電導爆毫秒雷管:非電導爆毫秒雷管是用塑料導爆管引爆而延期時間以毫秒數(shù)量級計量的一種新型雷管。非電導爆管的結構和原理是：管壁材料為高壓聚乙稀塑料，內壁涂以混合炸藥（91%的奧克托金或黑索金、9%的鋁粉）而成。用工業(yè)雷管、導爆索或炸藥、激發(fā)槍（筆）和電子脈沖激15發(fā)器均可激發(fā)或起爆塑料導爆管。當塑料導爆管被激發(fā)起的沖擊波在管內傳播，混合炸藥發(fā)生化學反應，形成一種特殊的爆轟，爆轟反應釋放的能量及時不斷地補充了沿導爆管內傳播的爆轟波，該爆轟波以恒定的速度傳爆并引爆雷管的起爆藥，繼而引爆工業(yè)炸藥。如圖所示：用塑料導爆管加上連接元件（四通、連接塊或連通管）可連接形成大規(guī)模的起爆網(wǎng)絡，這是采用其他雷管和其他起爆方法及其網(wǎng)路所難以實現(xiàn)的。采用大容量發(fā)爆器起爆電雷管，最多只能起爆幾千乃至一萬發(fā)，而采用非電導爆管起爆系統(tǒng)，卻能夠起爆幾萬乃至幾十萬發(fā)雷管，這對于目前城市控制爆破拆除工程向大規(guī)模發(fā)展的趨勢而言，有著十分重要的意義。例如，合肥寧國路口18層框架結構樓房拆除工程，一次用雷管6萬多發(fā)，如果采用電雷管是根本無法實現(xiàn)的。采用非電導爆管起爆系統(tǒng)，具有很多優(yōu)點:16①網(wǎng)路連接方法簡單，網(wǎng)路傳爆及準爆的可靠性高，炮孔中可裝入兩發(fā)雷管起爆，網(wǎng)路敷設可采用雙路、三路乃至四路同時進行；②使用方便，基本上無需考慮先后順序，也基本不會出現(xiàn)錯聯(lián)和漏聯(lián)現(xiàn)象；③安全性好，可基本不受外來電的干擾，抗水耐火抗沖擊；④價格低廉，降低工程成本。3、其它民用爆破器材用于工程爆破的其它民用爆破器材主要有：（1）、高能燃燒劑和黑火藥：早期的工程爆破中用黑火藥開采成品石料或石材，而現(xiàn)在黑火藥多被用于制造導火索和煙花爆竹。高能燃燒劑：利用高能燃燒劑的劇烈燃燒所釋放的熱量和生成氣體的靜壓作用，來破碎巖石或其它結構物。銅陵長江大橋圍堰拆除，就是用鋁燃燒劑串導爆索裝入炮孔中，利用高能燃燒使水汽化膨脹來進行破碎的。也有人嘗試過用‘環(huán)氧丙烷’燃燒劑破碎拆除煙囪。（2）、靜態(tài)破碎劑：也稱靜態(tài)爆破或無聲爆破，是利用固體破碎劑藥粉加水后體積膨脹而產生的靜力作用，來破碎巖石的。雖然安全性較好，但破碎介質的能量較小。它不應屬于爆破的范疇。（3）、剛性被筒炸藥：用含消焰劑較少的低安全等級的炸藥做藥芯，再包覆一個用消焰劑（食鹽）加工成型的‘安全被筒’，這樣的復合裝藥結構稱作剛性被筒炸藥。原理是，藥芯爆炸時‘安全被筒’的食鹽被炸碎，并在高溫作用下形成食鹽薄霧，籠罩住爆炸點來實現(xiàn)安全爆破。主要是用在煤礦有瓦斯和煤塵爆炸危險的地方。17（4）、起爆彈（具）：主要是用來起爆爆轟感度較低的工業(yè)炸藥，本身用導爆索或雷管起爆。目前使用的起爆彈（具）主要有兩種型號，ZJ型和HT型。其中ZJ型主要由太安、TNT、導爆索組成，外殼用紙筒或聚乙烯材料。HT型采用黑索金和TNT鑄成圓柱狀，并預留雷管插孔。深孔爆破時每個炮孔用兩個起爆彈，雙發(fā)雷管起爆。二、鉆爆及裝運機械設備的發(fā)展現(xiàn)狀工程爆破的技術發(fā)展很大程度上依賴于爆破工程機械設備的發(fā)展水平。隨著爆破工程機械設備的發(fā)展，要求有與之相適應的爆破技術方法和工藝相配合，相互促進，共同發(fā)展，這是當今爆破技術發(fā)展的一大特點。這里僅對露天礦山開采作簡單敘述：1、鉆孔機具：目前，鉆孔機具正向著大型和自動化的方向發(fā)展，鉆孔直徑已達到380?414mm，在研機具甚至達到600mm；潛孔鉆、牙輪鉆、液壓鉆同步發(fā)展。在鉆機具的研究和進展方面，瑞典的阿特拉斯（人｛1@$方口恒）、美國的英格索蘭（Ingersoll-Rand）、日本的古河、芬蘭的湯姆洛克等四家最為著名。較為優(yōu)秀的鉆機型號有：阿特拉斯ROCL8型鉆機，可鉆鑿炮孔直徑①165mm；山德維克（Sandvik）公司D560S型鉆架頂部傳動的旋轉式潛孔鉆機，鉆孔直徑為①152?250mm,孔深可達45.7m；英格索蘭DM30潛孔鉆機和DM45/HP以及DM50型牙輪鉆機，鉆孔直徑①127?228mm，孔深可達54.9m。我國的鉆機制造公司與上述公司有的廠家聯(lián)營并引進生產線，制造生產的山河系列和CM系列鉆機，同樣具有很高的性能和技術水平，而且價格低廉。18這些型號的鉆機具代表著當今世界鉆機具發(fā)展的技術水平，確保了穿孔的高效能、高生產率、低成本。這里尤以DM30和DM50最為出色，號稱‘鉆機王’！不僅鉆進速度快，而且事故率非常低。礦巖爆破技術的新發(fā)展，要求鉆眼機具能夠對所鉆巖層的賦存情況和參數(shù)、巖石硬度、裂隙率及可爆性作正確描述，并通過計算機選擇和配制與之相適應的炸藥品種和數(shù)量。目前，國外的露天礦山大量采用衛(wèi)星定位技術（即GPS全球定位系統(tǒng)）。精確（最新的GPS系統(tǒng)可實現(xiàn)3cm精度）地炮孔定位與機載監(jiān)控信息的有機配合，可以取得良好的爆破效果，如礦巖破碎質量改善、爆堆集中、臺階輪廓平整等。即采用GPS全球定位系統(tǒng)，應能使鉆機按設計要求的孔網(wǎng)參數(shù)準確定位，并按設計要求的鉆孔參數(shù)鉆進，從而鉆出完全符合要求的鉆孔來。同時可以減少傳統(tǒng)的測量工作，節(jié)約費用。另外，衛(wèi)星定位與機載監(jiān)控系統(tǒng)能夠將鉆孔數(shù)據(jù)和巖層地質狀況的幾個主要數(shù)據(jù)（如巖石硬度、構造裂隙等）傳輸給主控計算機或直接傳遞給炸藥混裝車，實現(xiàn)鉆孔、裝藥的自動化。由此可以預測，利用設備操作信息來提高露天開采效率是今后的主要發(fā)展趨勢。2、裝藥車或炸藥混裝車：目前，國外的露天礦山開采都在向著大規(guī)模、自動化方向發(fā)展。開采強度和開采效率都非常高，同時開采成本低，作業(yè)安全。如美國亞利桑那州的莫倫西（Morenei）銅礦每天的開采量就達80多萬t,開采效率為1000t/人.工，平均每天炸藥用量160t/d。澳大利亞紐蔓19山鐵礦平均日采剝量31.6萬t/d,開采效率為790t/人.工，日用炸藥94.8t/d.。由此可見，大型露天礦一次爆破的裝藥量很大，數(shù)百至幾千噸，完全依賴人工裝藥勢必導致裝藥時間和勞動強度的增加，裝藥效率的降低。因此，人工裝藥逐步被機械裝藥所取代。目前，露天爆破作業(yè)所使用的裝藥車或混裝車主要有銨油炸藥混裝車，漿狀炸藥、乳化炸藥（包括重銨油）混裝車等。銨油炸藥混裝車：主要有南芬鐵礦與馬鞍山礦山研究院共同研制的YC—2型18噸風力輸送銨油炸藥混裝車。該車的工作原理是：由螺旋輸送硝酸銨的過程中噴入柴油，在混合室中攪拌混制，并利用壓縮空氣將在混合室中混制的銨油炸藥通過輸藥軟管裝入炮孔。計量偏差W4%,裝藥速度為370kg/min。乳化炸藥混裝車：由長沙礦山研究院、北京一山西特種車輛廠研制和生產的RHC系列乳化炸藥混裝車。該車工作原理:采用連續(xù)乳化、混合新工藝和泵送方法來制藥和裝藥。車上設有水相、油相、發(fā)泡劑和乳化劑原料貯存保溫罐，它從地面原料制備站將各種基質及溶液裝入相應的保溫罐中?；煅b車在現(xiàn)場工作時，水相、油相輸送計量系統(tǒng)將其輸入乳化器中，進行高速裂解而形成乳膠，然后泵送至混合器與發(fā)泡劑、添加劑混合而制成未完全發(fā)泡的乳化炸藥，再經(jīng)軟管輸入炮孔中，在炮孔中完成發(fā)泡階段。一般這種混裝車的能力為6?8t/h,計量偏差不超過正負5%。江南化工廠裝備和使用的乳化炸藥混裝車就是此種類型?，F(xiàn)場混裝乳化炸藥技術先進性:20(1)、實現(xiàn)“本質安全”要求：現(xiàn)場混裝乳化炸藥技術采用可泵送乳膠基質，80%?90%的組分是硝酸銨等硝酸鹽，只有將其裝入炮孔且經(jīng)化學敏化后才成為乳化爆破劑，再經(jīng)過一定時間完成發(fā)泡敏化過程后才變成真正意義上的炸藥。乳膠基質本身在制備、儲存和運輸各環(huán)節(jié)的爆炸危險性比普通硝酸銨還小，也就是說，人們可以使某些非爆炸性物質(乳膠基質、油水相溶液、敏化劑和添加劑)只有到現(xiàn)場混制并裝入炮孔后才變成了具有爆炸性的物質一炸藥。因此，滿足了“本質安全”的要求。(2)、減少對環(huán)境的影響：現(xiàn)場混裝乳化炸藥技術減少了乳膠基質半成品在運輸、儲存和使用過程中的泄露或撒落造成的環(huán)境污染。另外，乳化炸藥炮煙中的有毒氣體含量很少，這對地下爆破作業(yè)非常有意義。(3)、簡化管理程序，提高工作效率：由于乳膠基質不是真正意義上的爆炸物品，因而可以大量運輸、儲存和處理。這就簡化了許多管理程序，當然這有賴于國家法制化程度的提高。機械化裝藥取代了人工裝藥，降低了工人的勞動強度，提高了工作效率。Orica公司乳膠基質遠程配送與現(xiàn)場混裝技術簡介：澳大利亞Orica公司在利代爾(Liddell)建設了一個乳膠基質制備站，年產乳膠基質15萬t,直接向獵人谷地區(qū)的多家露天煤礦配送乳膠基質并進行裝藥爆破服務。該制備站由油水兩項制備、貯存、乳化、乳膠基質儲存塔等主要系統(tǒng)組成。其中水相制備有兩套系統(tǒng)，一套是結晶硝酸銨現(xiàn)場溶化制備系統(tǒng)；二套是直接利用硝酸銨工廠生產的結晶工藝(即進入造粒塔)前的硝酸銨水溶液來制備乳膠基質。制備站生產的乳膠基質由轉運槽罐車運往各礦山二級配送站，再由混裝車從二級配送站的儲存塔上裝料駛入爆破現(xiàn)場，完成現(xiàn)場混裝作業(yè)。這就是目前較為先進的乳膠基質遠程配送與現(xiàn)場混裝系統(tǒng)。乳膠基質制備站建在硝酸銨生產線上，直接利用硝酸銨工廠生產的結晶工藝前的硝酸銨水溶液來生產乳膠基質；這是值得國內硝酸銨生產企業(yè)、乳化炸藥生產廠和有關行業(yè)管理部門認真研究的一個技術新動向。21槽罐車既可以是車、罐連體式的，也可以是分體式的，罐體外部結構類似于集裝箱，容積20t,吊裝和運輸十分方便。設在新南威爾士州的利代爾乳膠基質制備站將乳膠基質裝入轉運槽罐，先經(jīng)公路和鐵路從新南威爾士跨州運到維多利亞州的墨爾本港口，然后跨海船運到塔斯瑪利亞州的泊尼港，再經(jīng)公路運到礦山配送站。目前，Orica公司的乳膠基質已經(jīng)遠程配送至新西蘭、新幾內亞等國。國外的乳化炸藥混裝車性能如下表:制造商裝藥車類型載重量（t）裝藥速度”8小皿）加拿大CILGelmaster12.5250美國埃立克公司PP11.34320美國杜邦公司LG型和SM型7.2和10.5200和2753、裝運機械:隨著礦巖鏟裝機械化水平的發(fā)展，礦巖鏟裝和運輸?shù)哪芰Υ蟠筇岣?。鏟斗容積已達13?61m3。裝車速度快，效率高。大型礦山的礦車載重量可達75?290噸/車。鉆孔及清裝機械生產能力的提高，反過來要求爆破技術向大直徑、高臺階的方向發(fā)展。過去露天礦山臺階爆破，梯段高度多以10?12m為宜，僅有很少的礦山采用18m及以上的臺階高度。神華集團準格爾礦區(qū)的黑岱溝和哈爾烏素露天煤礦更是把臺階高度增加到45m。增大臺階高度有利于充分發(fā)揮大型機械設備的生產能力，否則，大型機械設備的高投入和低產能將勢必增加工程施工的直接成本。簡介：在這兩個露天煤礦的上覆巖層剝離爆破中，穿孔和清裝機械均采自美國和澳大利亞，鉆孔直徑為①270mm和①310mm,孔深47?48m；單孔裝藥量達3.0?4.5噸/孔。大型吊斗鏟（單斗90m3）倒堆，作業(yè)半徑100m。61m3鏟斗裝車，290噸載重礦車運輸。技術特點：鉆機、炸藥混裝車上的計算機和中央控制室的主計算機相連，鉆機采用GPS全球定位系統(tǒng)，并接受中央計算機的指令按設計的孔網(wǎng)參數(shù)自動選定鉆位，按設計的炮孔參數(shù)準確鉆進，鉆頭上帶有探頭，隨時將采集的鉆孔鉆進的22信息和數(shù)據(jù)記錄下來，稍做整理后發(fā)送給中央計算機，由中央計算機計算選擇與鉆孔參數(shù)和巖層地質信息數(shù)據(jù)相匹配的炸藥配方和數(shù)量，再指令混裝車上的計算機完成配、裝程序，待炮孔鉆好后可立即按設定程序完成裝藥。完全是自動化的，而且準確無誤。三、爆破技術的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢隨著國民經(jīng)濟建設尤其是基礎設施建設的快速發(fā)展，按我國制定的2010年遠景目標綱要，國民生產總值GDP要實現(xiàn)翻番，工程爆破方面所面臨的任務將更加艱巨，這給工程爆破發(fā)展新技術、新材料和新裝備提出了更高的要求。目前，國家提倡可持續(xù)發(fā)展、和諧發(fā)展的國民經(jīng)濟發(fā)展戰(zhàn)略，這又要求工程爆破技術向著更安全、更環(huán)保，經(jīng)濟效益和社會效益雙贏的方向發(fā)展。所以說，廣大的工程爆破技術科研工作者和技術人員，要立足現(xiàn)代，放眼未來，開拓思路，以拼搏進取的精神向著更高的目標邁進。工程爆破雖然能完成工程設計目標，解決人力或機械力所不易解決的工程問題，但在炸藥爆炸作用的同時，也產生了許多有害效應。控制爆破技術順應而生，并得以快速發(fā)展。利用控制爆破技術，人們不僅可以控制爆炸能源的釋放過程而達到預期的爆破效果，而且可以將爆破范圍、破碎程度、倒塌范圍、拋擲方向、堆積形狀以及爆破危害控制在允許的規(guī)定范圍之內，無論是硐室爆破還是深孔爆破，也無論是拆除爆破還是一般土巖爆破，無論露天礦山還是地下采礦，抑或是水下爆破，都需要對爆破的有害效應加以控制，而且必須進行控制！不可否認，爆破屬于高危行業(yè)，如何采用控制爆破技術實現(xiàn)安全爆破，越來越引起業(yè)界同仁的高度重視。在這方面，歷史上的慘痛教訓太多了！如：美國一家爆破公司在南非爆破一座80m高的鋼筋混凝23土煙囪，結果造成反向倒塌，直接經(jīng)濟損失800萬美元；英國在拆除21層的NorthairdPoint（諾瑟普恩特）大廈時出現(xiàn)11層以上不倒的嚴重后果，引起歐洲乃至世界爆破拆除業(yè)界的廣泛關注；河南某爆破公司拆除鄭州照相機廠5層高鋼筋混凝土框架結構樓房時，出現(xiàn)反向倒塌現(xiàn)象，造成5人傷亡；廣東某鐵礦進行小型硐室爆破時，當場炸死10人，重傷2人；長沙市郊某水利工程爆破施工中，造成傷亡20多人的特大事故。隨著爆破施工環(huán)境越來越復雜以及人們對爆破安全的要求越來越高，工程爆破技術還存在著許多亟待解決的問題，今后的研究工作有望在以下幾個方面獲得突破：1、加強理論研究，發(fā)展數(shù)值模擬技術工程爆破力學所取得的理論研究成果已被直接或間接地用于爆破工程實踐，尤其是近年來研究發(fā)現(xiàn)的爆破新技術、新理論在不同程度上定量和定性地指導工程施工，并在實施過程中得以驗證。由于爆破的對象在結構、受力狀態(tài)及破壞特征等方面的復雜性，且介質在爆破作用下的物理力學特性的測量技術還不能完全滿足需要，建立爆破的數(shù)學模型、分析幾何理論、專家優(yōu)化系統(tǒng)等方面的研究尚處在探索階段，這些都是爆破科研尤其是理論工作者所面臨的問題和努力方向。根據(jù)實際的爆炸力學作用過程，創(chuàng)建出相對簡化、能夠基本正確地反映多種介質在高速動態(tài)載荷作用下的各種力學模型是控制爆破技術的新課題。爆破技術理論的深入研究在很大程度上受到相關學科發(fā)展水平的24限制，同時也與爆破對象的多樣性、介質的不均勻性有關。該領域所涉及的研究內容有：破碎過程的定量描述；定向斷裂力學原理；爆破拋擲初速度的數(shù)值模型與計算；爆破飛石與防護的力學原理；爆破方案和爆破參數(shù)的安全可靠性研究等。每個從事工程爆破的科技人員都希望能夠做到，對所設計的爆破工程能夠事先進行爆破過程和爆破效果進行預測或采取數(shù)值和圖象模擬，并對設計中的不足進行修改和調整，以獲得最佳的爆破效果和經(jīng)濟及社會效益，這是一件非常有意義的工作。現(xiàn)代計算機技術的發(fā)展給這項工作的研究和實施提供了可能。采用計算機進行各種爆破工程的輔助設計，建立各種工程爆破的數(shù)據(jù)庫和爆破力學的數(shù)學