1.炸藥及爆炸基本理論分解

1.炸藥及爆炸的基本理論7/9/20231·

1.1爆炸現(xiàn)象及其特征一、定義爆炸：是指在適宜的條件下，某些物質(zhì)發(fā)生急劇的物理和化學(xué)變化，其內(nèi)部的能量瞬間釋放，并借助系統(tǒng)內(nèi)原有氣體或爆炸后生成氣體的迅速膨脹，對系統(tǒng)周圍介質(zhì)做功，使之發(fā)生沖擊

破壞效應(yīng)的現(xiàn)象。二、爆炸現(xiàn)象分類7/9/20232根據(jù)爆炸引起的原因和特征，爆炸現(xiàn)象大致可分為物理爆炸、化學(xué)爆炸和核爆炸等三類。物理爆炸核爆炸化學(xué)爆炸·

1.2炸藥及其相關(guān)概念7/9/20233一、定義炸藥：是一種相對不穩(wěn)定的系統(tǒng)，在一定外界條件下，能夠發(fā)生快速化學(xué)反應(yīng)，放出熱量，生成大量氣體產(chǎn)物，顯示爆炸效應(yīng)的化合物或混合物。二、炸藥爆炸的三要素

1.放出大量熱量產(chǎn)生大量的氣體能自動傳播的高速反應(yīng)過程三、炸藥組成特點7/9/20234炸藥是能發(fā)生自身燃燒和爆炸反應(yīng)的物質(zhì)；炸藥是具有相對穩(wěn)定的物質(zhì)系統(tǒng)；炸藥的能量全部存儲于分子結(jié)構(gòu)中，也就是說炸藥的分子要具有爆炸結(jié)構(gòu)；炸藥是具有高能量密度的物質(zhì)。四、炸藥化學(xué)反應(yīng)的基本形式7/9/202351.緩慢分解反應(yīng)反應(yīng)特點反應(yīng)在全部炸藥中進(jìn)行；炸藥內(nèi)部各點的溫度相同，沒有集中的反應(yīng)區(qū)；環(huán)境溫度對其反應(yīng)速度影響較大。反應(yīng)速度取決于熱平衡，如果釋放的熱量大于散發(fā)出去的熱量，炸藥分解反應(yīng)速度就會加快，釋放出的熱量就會更多，從而導(dǎo)致反應(yīng)型式的升級，造成炸藥的燃燒或爆炸。分解反應(yīng)反映了炸藥化學(xué)的安定性，在存儲炸藥時不要堆放過密、過高，注意通風(fēng)，防止炸藥因溫度過高，導(dǎo)致分解反應(yīng)加速而產(chǎn)生爆炸事故的發(fā)生。7/9/202362.燃燒反應(yīng)（1）反應(yīng)特點反應(yīng)不是在全部炸藥中同時發(fā)生，而是在局部區(qū)域內(nèi)進(jìn)行；反應(yīng)不需要外界供氧；能量靠熱傳導(dǎo)來傳遞；反應(yīng)可在炸藥中自動傳播。7/9/20237燃燒速度能否保持穩(wěn)定，決定于燃燒過程中的熱平衡，如果燃燒釋放的熱量與傳導(dǎo)到炸藥鄰層和周圍介質(zhì)散失的熱量相等，則燃燒就能穩(wěn)定進(jìn)行，否則燃燒速度加快或降低，形成爆炸或緩慢分解反應(yīng)。炸藥用焚燒法銷毀時，要注意讓所生成的氣體和熱量及時排出時，否則燃燒反應(yīng)就可以轉(zhuǎn)化成爆炸反應(yīng)。7/9/202383.爆炸反應(yīng)反應(yīng)特點爆炸的反應(yīng)過程和燃燒相類似，都是可燃元

素的氧化反應(yīng)，反應(yīng)也只在局部區(qū)域內(nèi)進(jìn)行，且也能在炸藥內(nèi)部自動傳播。爆炸反應(yīng)與燃燒反應(yīng)的區(qū)別1）燃燒靠熱傳導(dǎo)來傳遞能量和激起化學(xué)反應(yīng)，受環(huán)境條件影響較大，而爆炸反應(yīng)則依靠壓縮沖擊波的作用來傳遞能量和激起化學(xué)反應(yīng)，基本上不受環(huán)境條件的影響；7/9/20239爆炸反應(yīng)比燃燒反應(yīng)更為激烈，單位時間放出的熱量與形成的溫度也更高；燃燒時產(chǎn)物的運動方向與反應(yīng)區(qū)的傳播方向相反，而爆炸時產(chǎn)物運動方向則與反應(yīng)區(qū)的傳播方向相同。因此，燃燒產(chǎn)生的壓力較低，而爆炸則可產(chǎn)生很高的壓力；104）燃燒速度是亞音速的而爆炸速度則是超音速的。7/9/2023·

１.3炸藥的氧平衡1.定義·炸藥的氧平衡：即炸藥中的含氧量能夠把可燃元素完全氧化所需氧量之間的關(guān)系?！ふㄋ幰话愫刑肌?、氧、氮，其通式可寫為：CaHbNcOd。發(fā)生爆炸時，可燃元素碳、氫元素完全氧化的反應(yīng)式為：7/9/2023112.炸藥氧平衡的分類正氧平衡定義：炸藥中的氧量除了把可燃元素完全氧化外，還有剩余，即：

。正氧平衡炸藥的危害①生成的氮氧化物中，NO是瓦斯發(fā)生爆炸反應(yīng)的催化劑；②生成的氮氧化物對人類有害；③生成氮氧化物的反應(yīng)需要吸收大量的熱。7/9/202312（2）零氧平衡定義：炸藥中的氧量剛夠把可燃元素完全氧化，沒有剩余，即：

。大量的實驗證明，當(dāng)炸藥處于零氧平衡時，其爆炸后放出的熱量最大，生成的有毒有害氣體量最小。7/9/202313（3）負(fù)氧平衡定義：炸藥中的氧量不能把可燃元素完全氧化，即：

。負(fù)氧平衡炸藥的危害①生成大量的CO氣體有毒，對人體呼吸系統(tǒng)造成傷害；②CO可以產(chǎn)生二次火焰，濃度適宜時還可造成爆炸。7/9/202314·

１.4炸藥的起爆與感度7/9/202315一、炸藥的起爆理論

1.起爆能的形式熱能：如火焰、火星、電熱等形式。機械能：如撞擊、摩擦、針刺等機械能。爆炸沖能：如爆轟波。2.起爆機理（1）活化能起爆機理化學(xué)反應(yīng)只是在具有活化能量的活化分子之間互相接觸和碰撞時才能發(fā)生；為了使炸藥起爆，就必須有足夠的外能使部分分子變?yōu)榛罨肿?，活化分子的?shù)量愈多，其能量同分子平均能量相比愈大，則爆炸反應(yīng)速度也愈高，圖1-1表示炸藥爆炸反應(yīng)過程中能量的變化。7/9/202316E1反應(yīng)過程BⅢΔEⅡ

CⅠA能量級7/9/202317圖1-1炸藥爆炸時能量變化示意圖熱能起爆機理炸藥在熱能作用下，發(fā)生爆炸的條件就是單

位時間的發(fā)熱量必須超過單位時間的散熱量。機械能起爆機理

1）熱點學(xué)說在機械能作用下產(chǎn)生的熱來不及均勻地分散到全部炸藥分子中，而是集中在炸藥個別的小點上，使這些小點上的溫度達(dá)到爆發(fā)點，就會首先在這里發(fā)生爆炸反應(yīng)，然后再擴展開去，而導(dǎo)致整個炸藥爆炸。7/9/2023182）熱點形成的原因①炸藥中的空氣隙或微小氣泡在機械作用下的絕熱壓縮；②炸藥顆粒間，炸藥與雜質(zhì)之間，炸藥與容器之間發(fā)生強烈摩擦而生熱；③高粘性液體炸藥的流動生熱。7/9/2023193）熱點發(fā)展成爆炸的條件①熱點溫度300～600℃，視炸藥品種而定；②熱點半徑，d要達(dá)到10-3～10-5cm；③熱點作用時間在10-7s以上；④熱點的熱量，7/9/202320（4）爆炸沖能起爆爆炸沖能起爆機理同機械能起爆機理相似，由于瞬間爆轟波（強沖擊波）的作用，首先在炸藥某些局部造成熱點，然后由熱點周圍炸藥分子的爆炸再進(jìn)一步擴展。7/9/202321二、炸藥的感度

1.炸藥感度的概念炸藥在熱、電、光、沖擊波、機械摩擦與撞擊等外界能量作用下發(fā)生爆炸反應(yīng)的難易程度。它包括炸藥的熱感度、機械感度、沖擊波感度和靜電火花感度等?！のｋU感度：如果炸藥對某些形式起爆能的感度過高，在生產(chǎn)、運輸、儲存、使用過程中造成危險的感度?！な褂酶卸龋河脕砥鸨ㄋ幍钠鸨芩尸F(xiàn)的感度稱為使用感度。7/9/202322（1）炸藥的熱感度是指在熱能作用下引起炸藥爆炸的難易程度。它包括加熱感度（即爆發(fā)點）和火焰感度；

1）加熱感度是指炸藥在規(guī)定時間內(nèi)（5min）起爆所需加熱的最低溫度。爆發(fā)點愈低炸藥愈易受熱爆炸，其加熱感度愈高。2）火焰感度是指炸藥在明火（火焰、火星）作用下發(fā)生爆炸的難易程度。常用炸藥對導(dǎo)火索噴出的火焰的最大距離值來表示，單位為mm。7/9/202323（2）炸藥的機械感度是指炸藥在機械能作用下發(fā)生爆炸反應(yīng)的難易程度。它主要包括撞擊感度和摩擦感度兩個方面。1）撞擊感度是指炸藥在某一固定錘重（標(biāo)準(zhǔn)10kg）和固定高度（標(biāo)準(zhǔn)25cm）條件下，進(jìn)行撞擊實

驗時的爆炸頻數(shù)，以百分?jǐn)?shù)表示。猛炸藥通常用垂直落錘儀來測定，起爆藥通常用弧形落錘儀來測定。7/9/202324試驗測定裝置圖2-2卡斯特立式落錘儀1-落錘；2-撞擊器；3-鋼砧；4-基礎(chǔ)；5-上擊柱6-炸藥；7-導(dǎo)向套；8-下?lián)糁?-底座7/9/202325圖2-3圓弧形落錘儀1-手柄；2-有刻度的弧架；3-擊柱4-擊柱與火帽定位器；5-落錘2）摩擦感度炸藥在一定壓力（表壓

50kg/cm2）作用的擊柱之間，通過固定擺錘（有1kg和1.5kg兩種）在固定擺角（960）的實驗條件下，擊打擊柱時的炸藥爆炸頻數(shù)，以百分?jǐn)?shù)表示。通常用摩擦擺來測定炸藥的摩擦感度。圖2-4摩擦擺7/9/2023261-擺錘；2-擊柱；3-角度標(biāo)盤；4-上下?lián)糁?-油6-壓力表；7-頂板；8-導(dǎo)向套；9-柱塞（3）沖擊波感度和殉爆距離

1）沖擊波感度7/9/202327是指被動炸藥包和主動炸藥包在惰性介質(zhì)（空氣、蠟等）作隔板的實驗條件下，當(dāng)主動藥包爆炸時所激起的沖擊波，經(jīng)惰性介質(zhì)隔板傳入被動藥包，并使被動藥包發(fā)生爆炸頻數(shù)為50%，此時的隔板厚度，單位為cm。2）殉爆距離是指主爆藥卷和從爆藥卷被置于直徑略大于藥卷直徑的半圓槽中，使兩藥卷的縱軸處于同一水平上且相距一段距離，當(dāng)主爆藥卷被8#雷管引爆后，所產(chǎn)生的空氣沖擊波足以使從爆藥卷全爆的藥卷間最大距離，單位為cm。圖2-5炸藥殉爆試驗A-主爆藥卷；B-從爆藥卷；C-殉爆距離7/9/202328（4）靜電火花感度7/9/202329炸藥對靜電火花感度，可用使炸藥發(fā)生爆炸所需最小放電電能來表示，或用在一定放電電能條件下所發(fā)生的爆炸頻數(shù)來表示。防止靜電事故，主要是防止靜電產(chǎn)生，一旦產(chǎn)生后要及時消除，使靜電不致產(chǎn)生過多積累。防止靜電的主要措施有：設(shè)備接地；增加工房潮度；在工作臺或地面鋪設(shè)導(dǎo)電橡膠；在炸藥顆粒和容器壁上加入導(dǎo)電物質(zhì)；使用壓氣裝藥時，應(yīng)采用敷有良好導(dǎo)電層的抗靜電聚乙烯軟管作輸藥管等。2.影響炸藥感度的因數(shù)7/9/202330炸藥的化學(xué)結(jié)構(gòu)炸藥的物理性質(zhì)

1）炸藥的相態(tài)炸藥的粒度裝藥密度微氣泡摻合物·

1.5炸藥的熱力學(xué)與性能參數(shù)一、熱力學(xué)參數(shù)熱力學(xué)參數(shù)是反映炸藥爆炸后對外作功能力大小的內(nèi)在參數(shù)，綜合反映了炸藥爆炸性能的優(yōu)劣。1.爆容是指每公斤炸藥爆炸后生成的氣體，在標(biāo)準(zhǔn)條件下的體積數(shù)。即7/9/202331爆熱指定量炸藥在定容條件下爆炸時所釋放出的熱量。爆熱是炸藥做功的能源，也是決定炸藥爆速的重要因素之一，它與炸藥的其他許多性能有首直接或間接的關(guān)系。因此，提高爆熱和炸藥威力對于礦山爆破具有重要的實際意義。爆熱不僅決定于炸藥的組成和配方，而且受到裝藥條件的影響，因此，即使是同一種炸藥，裝藥條件不同，產(chǎn)生的爆熱也不同。爆溫指炸藥在爆炸瞬間放出的熱量，將爆生產(chǎn)物加熱，待達(dá)到熱平衡后所能達(dá)到的溫度。提高炸藥的爆溫可以增加炸藥膨脹做功的

能力。提高爆溫的途徑是增加爆熱和減少爆炸產(chǎn)物的熱容。但

在有瓦斯礦井中使用煤礦許用炸藥時，則要求降低炸藥的爆溫，而且要嚴(yán)格限制。降低爆溫與提高爆溫的途徑正好相反。因此，在安全炸藥中，為降低爆溫，需要加人消焰劑。常用的消焰劑

是食鹽（氯化鈉）。爆壓指炸藥爆轟結(jié)束后，爆生產(chǎn)物在炸藥的原始體積內(nèi)達(dá)到熱平衡時流體的靜壓。一般工業(yè)炸藥的爆壓在（0.22~2.33）×104MPa之間。7/9/202332二、炸藥的性能參數(shù)7/9/202333性能參數(shù)是反映炸藥爆炸后對外作功能力大的具體表現(xiàn)形式，熱力學(xué)參數(shù)指標(biāo)決定性能參數(shù)指標(biāo)。1.爆速（1）定義爆速是指炸藥爆炸后爆轟波在炸藥藥柱中的傳播速度，單位為m/s。（2）爆速的實驗室測試1）導(dǎo)爆索比較法（道特里斯法）導(dǎo)爆索法測爆速裝置1-被測炸藥；2-導(dǎo)爆索；3-鉛（或鋁）板；4-雷管；5-導(dǎo)爆索中點；6-爆轟波相遇點。7/9/2023342）計時器測定法爆速測定儀測定爆速的工作原理圖7/9/2023352.猛度（1）定義指炸藥爆炸瞬間爆轟波壓力和沖能對裝藥鄰

近的介質(zhì)產(chǎn)生局部壓縮、破碎和擊穿的能力，它是用一定規(guī)格鉛柱被壓縮的程度來表示，

其單位為mm。（2）測定方法鉛柱壓縮試驗1-鋼板；2-鉛柱；3-圓鋼片；4-藥柱；5-雷管7/9/2023363.爆力（1）定義指炸藥爆炸后爆生氣體產(chǎn)物膨脹作功的能力。通常采用鉛鑄擴孔法來確定，單位為mL。（2）測定方法鉛鑄試驗1-炸藥；2-雷管；3-石英砂7/9/202337·

1.6炸藥的分類及其特性一、炸藥的分類

1.按其組成分類（1）單質(zhì)炸藥雷酸鹽及疊氮化物主要用于雷管及其它火工品作，如雷汞、二硝基重氮酚等。醇類硝酸脂這類炸藥含有硝酸根-NO3，極不穩(wěn)定，感度

都較高，化學(xué)安定性差。如硝化甘油、泰安、硝化棉等；硝基化合物這類炸藥含有硝基-NO2，其爆炸性能主要決定于硝基數(shù)目、位置以及它與碳原子的連接方式。如梯恩梯、黑索金、苦味酸等；硝酸鹽類這類炸藥是我們常用混合炸藥的主要成分，

它可以是無機物也可以是有機物。如硝酸銨、硝酸尿等。7/9/202339（2）混合炸藥1）硝酸銨類粉狀混合炸藥這類炸藥的主要成分是硝酸銨，一般硝酸銨在炸藥中占67～92%。如銨油炸藥、銨瀝炸藥、銨梯炸藥、銨松蠟炸藥、銨梯黑炸藥、銨梯鋁炸藥等；7/9/202340硝銨類含水混合炸藥這類炸藥是以硝酸銨的飽和水溶液為主要成分，再加入敏化劑和其它添加劑所組成的炸藥。如漿狀炸藥、水膠炸藥、乳化炸藥等；非硝銨類炸藥如以硝化甘油為主要成分的膠質(zhì)炸藥，以及發(fā)射藥和黑火藥等。7/9/2023412.按其特性和用途分類起爆藥猛炸藥發(fā)射藥或火藥3.按其使用條件進(jìn)行分類露天炸藥巖石炸藥煤礦許用炸藥7/9/202342二、各類炸藥的特性7/9/2023431.起爆藥特點起爆藥對外界作用如火焰、摩擦、撞擊等特別敏感，只要很小能量的激發(fā)就會引起爆炸。用途主要用于制造起爆器材，如火雷管、電雷管、非電雷管等。最常用的起爆藥有：雷汞、氮化鉛和二硝基重氮酚。（3）雷汞1）物理特性7/9/202344白色或灰白色微細(xì)晶體。2）化學(xué)特性①50℃以上即自行分解，160～165℃時發(fā)生爆炸。②干燥的雷汞對撞擊、摩擦和火花均極為敏感，潮濕的或壓制的感度降低。③濕雷汞易與鋁起化學(xué)作用生成極易爆炸的雷酸鹽，故不能用鋁材作雷汞雷管的管殼，工業(yè)用雷汞雷管都用銅殼或紙殼。（4）氮化鉛

1）物理特性7/9/202345氮化鉛為白色針狀晶體。2）化學(xué)特性氮化鉛在有CO2存在的潮濕環(huán)境中易與銅發(fā)生化學(xué)作用，而生成極敏感的氮化銅，因此，氮化鉛雷管不可用銅質(zhì)管殼而必須使用鋁殼或紙殼。（5）二硝基重氮酚（DDNP）1）物理特性7/9/202346①為黃色或黃褐色晶體；②它的安定性好，在常溫下長期存儲于水中仍不降低其爆炸性能。2）化學(xué)特性①干燥時在75℃時開始分解，170～175℃時爆炸；②它對撞擊、摩擦的感度均比雷汞或氮化鉛低，熱感度介于這兩者之間。2.猛炸藥（1）單質(zhì)猛炸藥7/9/2023471）梯恩梯（TNT）①物理特性純凈的TNT為無色針狀結(jié)晶體，工業(yè)生產(chǎn)的粉狀

TNT為淺黃色磷片狀晶體；熔點為80.75℃，其液態(tài)密度為1.465g/cm3、鑄裝密度為1.55～1.56

g/cm3，即熔融時，體積的膨脹12%吸濕性弱，幾乎不溶于水。②化學(xué)特性7/9/202348熱安定性好，常溫下不分解；遇火能燃燒，密閉條件下燃燒或大量燃燒時，很快轉(zhuǎn)為爆炸。是一種有毒的炸藥，其粉塵、蒸汽主要是通過皮膚侵入人體內(nèi)，其次是通過呼吸道，在生產(chǎn)和使用中均有可能中毒。③主要爆炸性能7/9/202349爆力255～300mL，猛度16～19.9mm，爆速5100～6856m/s。④主要用途主要用來作雷管中的加強藥或硝酸銨類炸藥的敏化劑。2）黑索金（RDX）①物理特性黑索金為白色晶體；熔點204.5℃，爆發(fā)點230℃；c.不吸濕，不溶于水。②化學(xué)特性熱安定性好，其機械感度比梯恩梯高。7/9/202350③主要爆炸性能7/9/202351黑索金的爆力480mL，猛度24.9mm，爆速

5980～8740m/s。④主要用途用作雷管中的加強藥；還可以用作導(dǎo)爆索的藥芯或同梯恩梯混合制造起爆藥包。3）特屈兒7/9/202352特屈兒即三硝基苯甲硝胺，它是淡黃色晶體，難溶于水，熱感度及機械感度都很高，爆炸

性能好，爆力475mL，猛度22mm。特屈兒容易與硝酸銨強烈作用而釋放熱量導(dǎo)致自燃。它主要用于軍事，也可以作工業(yè)雷管的加強

藥。4）泰安7/9/202353泰安即季戊四醇四硝酸銨酯，簡稱PETN，它是白色晶體，幾乎不溶于水，熔點140.5℃，爆發(fā)點225℃。其爆炸威力大，爆力550mL，猛度24mm，爆速8000～8600m/s。它的爆炸特性與黑索金相似，用途相同。5）硝化甘油（NG）①物理特性7/9/202354是無色或微帶黃色的油狀液體；0℃時的比重為1.59，不溶于水，在水中可以爆炸。50℃時開始揮發(fā)，200℃爆炸；純硝化甘油在13.2℃時凍結(jié)，此時極為敏感，為提高使用時的安全，常將硝化甘油與二硝酸酯乙二醇混合使用，以降低此類炸藥的凍結(jié)點。②化學(xué)特性7/9/202355硝化甘油有毒，應(yīng)避免與皮膚接觸；機械感度很高，受撞擊和震動易發(fā)生爆炸，因此不能單獨使用，常多孔物質(zhì)如硅藻土或

硝化棉吸收以降低其感度；爆力500mL，猛度23mm。③工業(yè)硝化甘油炸藥7/9/202356工業(yè)使用的硝化甘油炸藥是以硝化甘油為主要成分，以硝化棉為吸收劑，以硝酸鉀、硝酸鈉或硝酸銨為氧化劑，加上少量木粉組成的混合炸藥，通常此類炸藥的爆炸威力與硝化甘油含量成正比。國產(chǎn)硝化甘油炸藥為含硝化甘油40%的粉狀硝化甘油炸藥和含硝化甘油60%的膠質(zhì)硝化甘油炸藥兩種。（2）混合猛炸藥7/9/202357混合猛炸藥是含有兩種組成成分以上的混合物,又叫爆炸性混合物。這類炸藥有氣態(tài)的、液態(tài)的和固態(tài)的,其中以固態(tài)的最多。1）銨梯炸藥①組成成分主要由硝酸銨、梯恩梯和木粉三種組分組成。硝酸銨是構(gòu)成銨梯炸藥的主要成分，占炸藥

總量的65～95%。②品種國產(chǎn)銨梯炸藥有露天炸藥、巖石炸藥和煤礦安全許用炸藥等品種。③儲存期巖石銨梯炸藥為6個月，煤礦許用型為4個月。④2#巖石銨梯炸藥的主要性能指標(biāo)爆速：3600m/s，爆力：320mL，猛度：

12mm，殉爆距離5cm。7/9/202358⑤安全性7/9/202359銨梯炸藥是比較安全的，它對撞擊、摩擦的感度較低，用火焰和火星不太容易點燃它，但當(dāng)它受到強烈的撞擊、摩擦和鐵制工具敲打時，也能發(fā)生爆炸。在大氣中裸露的少量銨梯炸藥，一般不會由燃燒轉(zhuǎn)化為爆炸，但如放在封閉的容器里，遇到火源就很容易由燃燒轉(zhuǎn)化為爆炸。2）銨油炸藥由硝酸銨和燃料油為主要成分的粒狀或粉狀7/9/202360（添加適量木粉）爆炸性混合物稱為銨油炸藥，簡稱ANFO。其特點：①該炸藥一般可自己制造，甚至可在露天爆破工地當(dāng)場拌合，常用于露天爆破；②感度低，一般無雷管感度，但采用輪輾機熱加工，且加工細(xì)致、顆粒較細(xì)、拌合均勻的細(xì)粉狀銨油

炸藥可由普通雷管直接起爆。③該炸藥容許的儲存期一般為15天。3）銨松蠟炸藥7/9/202361①組成由硝酸銨、松香、石蠟和木粉組成，