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炸药与起爆方法 第一节 爆炸和炸药的基本概念 爆炸是人们日常生活中经常见到的现象。例如车胎放炮、锅炉胀裂、燃放鞭炮等都是爆炸。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高、威力大和破坏作用强等方面。从安全角度出发，爆破时还应考虑爆炸的副作用，如地震效应、冲击波、飞石、有毒气体、噪声以及其他对相邻物体、构筑物和人身的影响等。 一、爆炸现象 按照爆炸发生的原因，自然界各种爆炸现象可归纳为物理爆炸、化学爆炸和核爆炸三大类。 物理爆炸的特点是爆炸过程是一个物理过程，即爆炸前后物质的化学成份没有发生改变，只是物态发生了变化。例如，当蒸汽锅炉内压力过大，超过了锅炉所能承受的抗压强度，使锅炉突然破裂，并发出巨大的声响，就是典型的物理爆炸。 化学爆炸的特点是爆炸过程是急剧的化学反应过程，放出足够的热能，形成高温高压气体，并对外界膨胀做功。爆炸后物质的化学成份和性质已不同于爆炸前物质的化学成份和性质，如硝酸铵炸药爆炸后生成水蒸汽、氧气和氮气。瓦斯爆炸和炸药爆炸都属于化学爆炸。 核爆炸是某些物质的原子发生核裂变（U235的裂变）或核聚变（氘、氚、锂的聚变）的链锁反应时，瞬间释放出巨大能量，使裂变或聚变产物形成高温高压的气体而迅速膨胀做功，造成巨大的破坏作用。核爆炸过程释放的能量，可以达到普通炸药爆炸能量的几百万倍，具有强烈的爆破作用，但由于目前在工业上没有得到广泛有效的应用，其利用及安全问题不在本书讨论范围之内。 二、 化学炸药爆炸应具备的条件 炸药爆炸是一个化学反应过程，但炸药的化学反应并不都是爆炸，必须具备一定条件的化学反应才是爆炸。炸药爆炸必须具备放热反应、生成大量气体和高速反应三个条件。 1．放热反应 炸药爆炸实质上是炸药中的化学能在瞬间转化为对外界做功的过程，化学反应释放出的热是做功的能源，也是化学反应进一步加速进行的必要条件。所以化学反应过程是否释放能量，决定了炸药能否产生爆炸。释放热量多少是爆炸作用大小的决定因素之一。如硝酸铵在不同条件下的反应。 ①在较低温度时低于150℃，产生分解反应，吸热不爆炸 NH4NO3──HNO3NH3－170.8KJ/mol ②在迅速加热到400－500℃时，放热反应，发生热分解 NH4NO3──3/4N22H2O1/2NO2117.6KJ/mol ③在强烈冲能（如炸药爆炸产生的冲能）作用时，放热反应，可以形成爆炸 NH4NO3──N22H2O1/2O2126.4KJ/mol 炸药爆炸时放出的热量大小常用爆热来衡量，爆热指单位质量炸药爆炸时所放出的热量。爆热可以用实验方法测定，也可以用理论计算方法确定。常见炸药的爆热值列入.4-1中。 表 4-1 常见炸药的爆热 炸药名称 爆热KJ/Kg 炸药名称 爆热KJ/Kg 黑火药 2784 硝酸铵 1440 梯恩梯 4187 雷汞 1733 特屈儿 2562 二号岩石炸药 3687 黑索金 6278 铵油炸药 4101 泰安 5859 62胶质炸药 5482 氮化铅 1536 硝化甘油 6217 炸药爆炸瞬间放出的热量主要用于对爆炸产物加热，使爆炸产物达到很高的温度，爆炸产物在原有体积内达到热平衡时的温度称为爆温。爆温与爆炸放出的热量有直接的关系。某些炸药的爆温列入表4-2中。 表4-2 炸药的爆温值 炸药名称 爆温 0C 炸药名称 爆温 0C 雷汞 4350 硝化甘油炸药 4040 硝化甘油 4600 岩石铵梯炸药 2400～2700 黑索金 3700 煤矿铵梯炸药 2000～2400 梯恩梯 3050 黑火药 2615 2. 生成大量气体 气体具有良好的压缩性和很大的膨胀系数，炸药爆炸瞬间（十至几十微秒时间内）生成大量的气体容纳在原有体积内，必然产生很高的压力，高温高压气体为做功提供了必要条件，气体膨胀就是做功。产生气体多少和释放热量多少决定了炸药爆炸做功多少。 常用比容衡量炸药爆炸时产生的气体多少，比容指单位质量炸药爆炸后生成的气体在标准状态下所占的容积。比容越大的炸药，爆炸时对外做功的能力越大。表4-3列出了某些炸药的比容。 表 4-3 炸药的比容 炸药名称 比容 L/Kg 炸药名称 比容 L/Kg 黑火药 280 泰安 780 梯恩梯 695 硝化甘油 715 特屈儿 710 雷汞 300 黑索金 890 硝酸铵 980 3. 高速度反应 只有迅速的化学反应，才能使炸药在瞬间释放出大量能量，达到很高的能量密度。尽管炸药化学反应释放出大量能量并产生大量气体，如果没有必要的反应速度，也不能形成爆炸，反应速度标志着做功的功率。如煤在空气中燃烧释放出的热量（8960kJ/kg）是TNT炸药爆炸时释放热量的两倍多，但由于没有必要的反应速度，其能量密度远小于TNT爆炸时的能量密度，不能形成爆炸。 爆炸反应的速度通常用爆速来衡量，爆速指爆炸过程在炸药中传播的最大的稳定的速度。可以认为在同等条件下，爆速高的炸药，爆炸反应速度高，爆炸的威力也高。常用炸药的爆速列于表4-4中。 表 4-4 炸药的爆速 炸药名称 爆速 m/s 炸药名称 爆速 m/s 2号岩石炸药 3600 梯恩梯 6700 铵油炸药 3143 黑索金 8400 浆状炸药 3400～5600 特屈儿 7250 乳化炸药 3200～4200 泰安 8000 氮化铅 5300 硝化甘油 7500 二硝基重氮酚 5400 硝酸铵 1100～2700 炸药的化学反应只有同时具备以上三个条件，才能形成爆炸反应，产生爆炸效应。 三、炸药化学反应的形式 爆炸不是炸药唯一的化学反应形式，在特定的反应条件下，同种炸药可能有四种不同形式的化学反应热分解、燃烧、爆炸和爆轰。四种反应形式产生不同的物理化学效应。 1 热分解 热分解是炸药化学反应的最低形式，表现为炸药在常温下缓慢的化学变化，使原物质发生本质的变化。炸药的热分解过程没有明显的声、光效应，通常不易觉查。反应速度随内外条件而变化，通常对温度比较敏感，温度越高，反应速度越快，湿度、压力和通风条件对反应速度和结果也会产生不同程度的影响。炸药热分解一般会带来不良后果，炸药因热分解而变质直接影响炸药的使用。在一定条件下，热分解会转变为燃烧甚至爆炸，以致发生意外爆炸事故。所以在炸药的制造、贮存过程中应严格控制环境条件，避免炸药的热分解。 2 燃烧 燃烧是比热分解更高一级的化学反应形式，往往是由受热或火焰引起的。燃烧是物质的氧化过程，所以一般物质燃烧需要外界提供氧，而炸药本身含有丰富的氧和燃料，不需要外界的氧就可以燃烧，一旦炸药燃烧，靠隔绝空气的灭火方法不起作用，往往还会加速炸药的燃烧。炸药燃烧时对压力比较敏感，压力越大，燃速越高，甚至由燃烧转变为爆炸，所以在密闭条件下燃烧是很危险的。在炸药贮存时，要注意创造不利于燃烧的条件，如改善通风条件。 3 爆炸 爆炸是炸药的最高化学反应形式。与燃烧的区别在于燃烧靠热传导传递能量和激发化学反应，爆炸则靠冲击波传递能量和激发反应区；燃烧受环境影响较大，爆炸则基本上不受环境影响。爆炸的反应速度、温度和压力都比燃烧高得多。所以爆炸表现出强烈的破坏作用。爆炸是爆破安全的主要控制对象。爆炸过程中遇到不利因素也可能导致爆炸中断，使爆炸过程转变为燃烧或热分解。 4 爆轰 爆炸速度增长到稳定爆速的最大值时就转化为爆轰，爆轰是指炸药以最大稳定速度进行的反应过程。特定的炸药在特定的条件下的爆轰速度为常数。 爆炸和爆轰并无本质上的区别，只不过是传播速度不同而已。爆轰的传播速度是恒定的，爆炸的传播速度是可变的，就这个意义上讲，也可以认为爆轰是爆炸的一种特殊形式，即稳定的爆炸。 炸药爆炸已经在许多行业得到广泛应用，尤其在工程爆破方面。在岩土工程中，无论在经济方面还是在效率方面，爆破方式都比机械方式优势强；在城市建设和企业改造中，控制爆破也发挥了重要作用。 炸药化学反应的上述四种基本形式与各自必要的条件相对应，条件改变，反应形式也相应地改变，可以相互转化，即它们之间有着非常密切的内在联系。从安全和爆破工程方面考虑，都希望炸药按照预定的反应形式进行化学反应，即使反应形式发生转变，也应在可以控制的范围内，否则会引起预想不到的事故。 四、炸药的分类 目前国内使用的炸药品种较多，为了便于选用，通常对它们进行分类。 （一）按照炸药的用途分类，可以将炸药分为起爆药、猛炸药和发射药几大类。 （二）按照炸药组成的化学成份分类，可以将炸药分为单一化学成分的单质炸药和多种化学成分组成的混合炸药两大类。爆破工程中大量使用的是猛炸药，尤其混合猛炸药，起爆器材中使用的是起爆药和高威力的单质猛炸药。 （三）按使用条件分类，可以将工业炸药分为三类。 第一类，准许在地下和露天爆破工程中使用的炸药，包括有沼气和矿尘爆炸危险的作业面。 第二类，准许在地下和露天爆破工程中使用的炸药，但不包括有沼气和矿尘爆炸危险的作业面。 第三类，只准许在露天爆破工程中使用的炸药。 第一类属于安全炸药，又叫做煤矿许用炸药。第二类和第三类属于非安全炸药。第一类和第二类炸药每千克炸药爆炸时所产生的有毒气体不能超过安全规程所允许的量。同时，第一类炸药爆炸时还必须保证不会引起瓦斯或矿尘爆炸。 第二节 起爆药和单质炸药 一、起爆药 起爆药的特点是，在很小的外界能量（如火焰、摩擦、撞击等）激发下就发生爆炸。起爆药的敏感度一般都很高，用作雷管的起爆药，用量很少。工业雷管中的起爆药有雷汞、氮化铅和二硝基重氮酚（DDNP）等，都是单质炸药。由于起爆药的感度极高，除了用于雷管的起爆药外，在爆破工程中没有其它用途，对起爆药进行机械、热和爆炸作用都是极其危险的。常用起爆药的性能见表4-5。 表4-5 常用起爆药的主要性能 爆炸性能 雷汞 氮化铅 二硝基重氮酚 爆发点 0C 160～165 330～340 170～175 爆炸气体量 L/kg 300 308 553 爆热 J/kg 1.72106 1.59106 4.00106 爆温 0C 4350 5300 4650 爆速 m/s 5400 5300 5400 爆力 ml 110 115 230 水中爆炸性 含水30时拒爆 水中能爆炸 水中能爆炸 热感度 高 低 中 起爆能力 低 高 高 机械感度 高 中 低 使用率 低 中 高 1 雷汞 雷汞HgCNO2由汞、乙醇和硝酸化合而成。雷汞为白色或灰白色的微细晶体，有毒，500C以上即自行分解， 160～1650C时发生爆炸。干燥的雷汞对撞击、摩擦和火花极敏感，容易发生爆炸。潮湿的或压制的雷汞感度降低，在5000kg/cm2的压力下被“压死”（不能发火）。潮湿的雷汞易与铝作用生成极易爆炸的雷酸盐，雷酸盐比雷汞本身的感度还高，故雷汞不允许装入铝壳中，工业上以雷汞为起爆药的雷管都用铜壳或纸壳。应防止雷汞受潮，以免发生雷管拒爆。 2 氮化铅 氮化铅PbN32通常为白色针状晶体，由叠氮化钠与稀醋酸或硝酸铅反应制成，有毒。与雷汞和二硝基重氮酚比较，氮化铅的热感度较低，但起爆能力大。氮化铅不因潮湿而失去爆炸能力，可用于水下起爆。由于氮化铅在潮湿和有CO2的环境中易与铜发生作用，生成敏感的氮化铜，因此氮化铅雷管不用铜壳，而用铝壳或纸壳。 3 二硝基重氮酚 二硝基重氮酚C6H2NO22N2O为黄色或黄褐色晶体，有毒。以氨基苦味酸（或其钠盐、铵盐）为原料，经重氮化而制成。干燥的二硝基重氮酚在750C时开始分解，170-1750C时爆炸。机械感度比雷汞和氮化铅低，热感度介于二者之间，起爆能力与氮化铅接近。二硝基重氮酚的安定性好，在常温下长期贮存于水中仍不降低其爆炸性能。 由于二硝基重氮酚的原料来源广，生产工艺简便、安全、成本低，并且具有良好的起爆性能，所以国产雷管主要用二硝基重氮酚做起爆药。 二、单质猛炸药 单质猛炸药是单一化学成分的高威力炸药。这类炸药对外能的敏感度比起爆药低，需用起爆药的爆炸能来起爆。主要用于雷管的加强药、导爆索的药芯、起爆弹等起爆器材，还大量用作混合炸药的敏化剂。工业常用单质猛炸药有梯恩梯、黑索金、泰安、硝化甘油和特屈儿，其主要性能见表4-6。 1 梯恩梯 梯恩梯，即三硝基甲苯C6H2NO23CH3，简称TNT，是甲苯经三段硝化制成。为黄色晶体，所以也称黄色炸药，军事上大量使用。常用作工业炸药的敏化剂，也可做雷管的加强药和起爆弹。 TNT的吸湿性很小，几乎不溶于水，可用于有水的炮孔中进行爆破。TNT的热安定性好，常温下不自行分解，温度达到1800C以上才显著分解。但遇火能燃烧，大量燃烧或在密闭条件下燃烧时，可转为爆炸。TNT的机械感度较低，但如果混入硬质掺合物时则容易引爆，所以在制造、运输和使用时应特别注意。 2 黑索金和泰安 黑索金，即环三次甲基三硝铵C3H6N3NO23，简称RDX，由乌洛托平经硝化制成。常用作导爆索药芯和雷管的加强药，也用于起爆药包。军事上大量使用。 黑索金为白色晶体。含水不失去其爆炸作用，不与金属作用。黑索金的热安定性较好，机械感度比TNT高，加工时应采取钝化措施。它是一种爆炸威力高、爆速大的炸药，但制造成本较高。 泰安，即季戊四醇四硝酸脂CCH2ONO24，简称PETN，为白色晶体，几乎不溶于水，机械感度比黑索金高，其它爆炸性能和黑索金相近，用途也基本相同。 3 硝化甘油 硝化甘油，即三硝酸脂丙三醇C3H3ONO23，简称NG，是由丙三醇经过硝化制成的无色或微黄色油状液体，不溶于水，在水中不失去其爆炸性能。主要用于涌水量大的炮孔爆破。硝化甘油的机械感度和爆炸感度都很高，受撞击和震动易发生爆炸，因此不能单独使用，通常将其吸收在多孔物质硅藻土、粘土、锯末等中以降低其敏感度。纯硝化甘油炸药在13.20C凝固，此时感度极高，为提高其安全性，常与二硝酸脂乙二醇C2H4ONO22混合使用，后者的凝固点为-22.80C。由于硝化甘油的安全性差，所以无特别需要，一般不用它。硝化甘油有毒，应避免与皮肤直接接触。 4 特屈儿 特屈儿，即三硝基苯甲硝胺C6H2NO23NCH3NO2，淡黄色晶体，主要用于军事，也可用于雷管的加强药。特屈儿难溶于水，机械感度和热感度均高，爆炸性能好。特屈儿容易和硝酸铵强烈作用放出热量而导致自燃，故严禁将特屈儿和硝酸铵混合使用。 表4-6 常用单质猛炸药的性能 炸药名称 梯恩梯 黑索金 特屈儿 泰安 硝化甘油 爆发点 0C 290～295 215～235 195～200 205～215 200～205 比容 L/kg 695 890 710 780 715 爆热 J/kg 4.23106 6.28106 2.56106 5.86106 6.02106 爆温 0C 3050 3700 3370 4000 4600 爆速 m/s 6700 8400 7250 8000 7500 爆力 ml 300 500 475 500 500 猛度 mm 18 29 22 23～25 23 密度 g/cm3 1.6 1.7 1.65 1.7 1.6 第三节 炸药的起爆 一、起爆与起爆能 爆炸是炸药在特定条件下的化学反应过程，促使炸药进行爆炸反应的条件称为起爆条件。当炸药内部处于相对稳定状态时，必须获得必要的外能才会破坏这种稳定状态，使炸药的各元素重新组合，发生爆炸反应。引起炸药爆炸的外能称为起爆能，起爆能可以归纳为三类 热能加热升温可以使炸药分子运动速度加快，加速炸药的化学分解和化合，达到一定的温度后，便可以由爆燃转化为爆炸。如用导火索喷出的火花起爆雷管中的起爆药，火花起爆黑火药，炸药受到烘烤、加热或火花作用时，开始热分解，然后燃烧，最后转变为爆炸的过程都是热能作用的结果。 机械能撞击、摩擦等机械能作用在炸药的局部，使炸药局部分子获得动能，加速运动，局部温度升高，形成“灼热核”。它的直径为10-3～10-5cm，比炸药分子的直径10-8cm大得多，并且能存在10-3～10-5s的时间。由于灼热核的形成，首先局部发生爆炸，然后发展为炸药的全部爆炸。这种观点即解释炸药起爆机理的“灼热核理论”。 爆炸能炸药爆炸时形成的高温高压状态携带的巨大能量能够引发附近炸药爆炸，如炸药内部局部爆炸转变为全部爆炸，起爆药引爆主炸药爆炸，雷管引爆炸药都属于爆炸能起爆。 二、炸药的感度 炸药在外能作用下，发生爆炸反应的难易程度叫做炸药的敏感度，简称感度。炸药感度的高低以激起炸药爆炸反应所需的起爆能大小来衡量。起爆所需的起爆能越大，炸药的感度越低。炸药的感度是衡量炸药安全性的最重要指标，感度越高的炸药，使用越不安全。 炸药的感度高低对于炸药的加工制造、贮存运输及安全使用都十分重要，炸药的感度太高时，不能直接用于工程爆破，只能少量地用于特定的爆破器材（如雷管）中，如纯硝化甘油的感度太高，以致被宣布为不能使用的危险品，当进行钝化处理以后，才可以用于工程爆破。感度太低的炸药，需要很大的起爆能，增加了起爆的负担，也不适合于工程爆破。研究炸药的感度的目的在于掌握炸药在特定条件下爆炸的可能性，分析影响感度的诸因素，通过采用相应的措施，使炸药的感度满足生产、贮存、运输、使用和经济上的不同要求。 第四节 炸药的爆轰理论 一、 爆轰波 二、 稳定爆轰条件 三、 影响稳定传爆的因素 四、氧平衡 从元素组成来说，炸药通常是由碳C、氢H、氧O、氮N四种元素组成的。其中碳、氢是可燃元素，氧是助燃元素，炸药是一种载氧体。炸药的爆炸过程实质上是可燃元素与助燃元素发生极其迅速和猛烈的氧化还原反应的过程。反应结果是氧和碳化合生成二氧化碳CO2或一氧化碳CO，氢和氧化合生成水H2O，这两种反应都放出了大量的热。每种炸药里都含有一定数量的碳、氢原子，也含有一定数量的氧原子，发生反应时就会出现碳、氢、氧的数量不完全匹配的情况。氧平衡就是衡量炸药中所含的氧与将可燃元素完全氧化所需要的氧两者是否平衡的问题。 所谓完全氧化，即碳原子完全氧化生成二氧化碳，氢原子完全氧化生成水。根据所含氧的多少，可以将炸药的氧平衡分为下列三种不同的情况 1零氧平衡系指炸药中所含的氧刚够将可燃元素完全氧化； 2正氧平衡系指炸药中所含的氧将可燃元素完全氧化后还有剩余； 3负氧平衡系指炸药中所含的氧不足以将可燃元素完全氧化。 实践表明，只有当炸药中的碳和氢都被氧化成CO2和H2O时，其放热量才最大。零氧平衡一般接近于这种情况。负氧平衡的炸药，爆炸产物中就会有 CO、H2，甚至会出现固体碳；而正氧平衡炸药的爆炸产物，则会出现 NO、NO2等气体。这两种情况，都不利于发挥炸药的最大威力，同时会生成有毒气体。如果把它们用于地下工程爆破作业，特别是含有矿尘和瓦斯爆炸危险的矿井，就更应引起注意。因为 CO、 NO、NxOy不仅都是有毒气体，而且能对瓦斯爆炸反应起催化作用，因此这样的炸药就不应用于地下矿井的爆破作业。 第五节 矿用硝铵炸药 单质炸药猛炸药不是感度太高，就是太低（硝酸铵），感度高的炸药安全性差，感度太低起爆困难；单质炸药爆炸后生成的有毒气体一般较多；多数单质猛炸药的成本也比较高。为了满足工程爆破对炸药的要求，工业炸药都采用混合炸药，混合爆炸由爆炸成分和其它辅助成分（如防水剂、敏化剂、燃料等）进行合理配比制成。 炸药的性能对爆破效果和安全均有很大影响，所以工业炸药要符合下列要求 ①爆炸性能良好，具有足够的威力和必要的敏感度； ②机械感度较低，起爆感度适度，既能保证制造、存储、运输和使用过程中的安全，又能保证使用时顺利起爆； ③炸药基本达到零氧平稳，爆炸后生成的有毒气体少，炸药中尽量不使用有毒的成分； ④理化性能稳定，在规定的贮存期内不变质失效； ⑤原料来源广，加工工艺简单，成本低。 混合炸药根据不同的要求可以含有氧化剂，为爆炸提供足够的氧；敏化剂，提高炸药的感度和威力；可燃剂，提高炸药的爆热，进而增加炸药的威力；防潮剂，增强混合炸药的防水能力，以便用于潮湿有水的爆破环境；疏松剂，可以防止炸药结块。 硝酸铵（氧化剂）是工业炸药的主要原料，在炸药的爆炸反应中提供氧元素，1925年用于制造炸药。当时只把硝酸铵作为氧化剂使用，后来发现它是一种化学安定性好、爆炸后无固体残渣、对摩擦和撞击比较钝感的爆炸物，其爆炸性质能借助各种可燃物在很大的范围内加以调节，可制成威力不同和用途各异的多种混合炸药，再加上制造硝酸铵的原料丰富，所以，国内外都广泛地采用它作为混合炸药的主要原料。 一、铵梯类炸药 1 铵梯炸药的组成和作用 铵梯炸药的主要成分是硝酸铵（80以上）和TNT（3～20左右），还有少量的木粉、石腊、沥青等。 硝酸铵是氧化剂，同时也是主要的爆炸成分；TNT是还原剂，也是敏化剂；木粉是疏松剂，同时也是可燃剂。为了使混合炸药具有一定的抗水能力，必要时可加入少量石腊、松香、沥青或凡士林等成分，煤矿用铵梯炸药还加入15～20食盐作消焰剂，防瓦斯、煤尘爆炸。这类炸药是国内外工业上用了近两个世纪的传统炸药，目前仍属基本品种。 2 铵梯炸药的性能和应用 铵梯炸药是目前我国应用范围广、用量较大的工业炸药。它具有较高的威力和感度，可以用8工业雷管起爆，装药密度一般为0.85～1.10g/cm3。铵梯炸药具有原料来源广，加工工艺简单，成本低，安全性好等优点，在各类矿山和工程爆破中获得广泛的应用。主要缺点是吸湿性强，防水性差，吸湿后结块硬化，爆炸性能降低等。它一般适用于中硬矿岩中无水工作面的爆破。 二、铵油炸药 1 铵油炸药的组成和作用 铵油炸药的主要成分是硝酸铵和柴油。为了防止结块，可以加入少量木粉作疏松剂。 硝酸铵是爆炸主要成分，也是氧化剂；柴油的加入可以增加放热量，减少爆炸后的有毒气体，还能与硝酸铵均匀混合，容易渗透到硝酸铵颗粒的内部，保证爆炸反应完全，有利于提高炸药的威力。 柴油的热值很高，可达41860kJ/kg，一般以C16H32作柴油代表式。在柴油成分中，碳、氢元素占99.5。用柴油作为可燃剂的炸药，爆热和比容都比较大，而爆热和比容是决定炸药作功能力的重要因素。因此，可使铵油炸药威力大为提高。柴油对于温度的适应性不好，温度高时易渗油，低温时会凝固，使用时应结合当地气温予以考虑。一般矿山采用0、10或20轻柴油；在严寒冬季，我国北方一些矿山，为防止冻结，可采用-10、-20或-35轻柴油。 2 铵油炸药的性能 铵油炸药是一感度和威力均较低的炸药，少数铵油炸药可以用8雷管起爆，多数铵油炸药需要由起爆药包（起爆弹）起爆。细粉状铵油炸药的最优装药密度为0.95～1.0g/cm3，粒状铵油炸药的装药密度则为0.9～0.95g/cm3。由于铵油炸药的原料来源广、成本低、加工容易、安全性好，尤其是采用机械化混装车装药时，它的优点更加突出，是目前金属矿山应用最广的炸药（主要是露天矿）。铵油炸药和铵梯炸药一样，有吸湿结块的缺点，使其应用范围受到限制。铵油炸药还有易燃的缺点。 三、铵松腊炸药 1铵松腊炸药的组成和作用 铵松腊炸药的主要成分是硝酸铵（90以上）、松香、石腊、木粉，有时还添加少量柴油。 硝酸铵是氧化剂和炸药成分；石腊是还原剂，又是憎水性防潮剂；松香粉未粘附在硝酸铵颗粒的表面起憎水作用，还可防止结块，和石腊一起增强了炸药的防水防潮性能。 2铵松腊炸药的性能 铵松腊炸药的爆炸性能和铵梯炸药差不多。有较好的防水性能，可以用在潮湿的爆破环境。但由于松香和石蜡的燃点低，故铵松蜡炸药不宜用于有瓦斯或矿尘爆炸危险的地下矿山爆破，同时爆炸所产生的有毒有害气体量比较高。在井下同等条件下，有毒气体的生成量为2岩石炸药的1.4倍左右。因此，铵松蜡炸药的使用范围受到限制。 四、浆状炸药 1浆状炸药的组成 氧化剂 浆状炸药的氧化剂主要采用硝酸铵（占65～85）饱和水溶液。制成的硝酸铵饱和水溶液不再吸收水分，从而提高了浆状炸药的抗水能力。但是水的加入使得浆状炸药的感度和爆力有所下降。 水是化学惰性物质，在炸药中起钝感作用，但能将各成分均匀而紧密地连结到一起，炸药的密度得到提高，从而使炸药的物理性能和爆炸性能得到改善，水还用来形成水凝胶，提高炸药的抗水能力。此外，炸药爆炸时，水化为蒸汽，可增加爆容，降低爆炸产物的比热。总之，水对炸药会产生多方面的影响，有好的一面，又有不利的一面。因此，需根据炸药性能的要求，合理地确定含水量。经验证明，水在浆状炸药中的含量以10～20较为适宜。 敏化剂 由于水在浆状炸药中起钝感作用，起爆感度降低。为了使浆状炸药能顺利起爆，故加入适量的敏化剂以提高感度。 浆状炸药的敏化剂有单质猛炸药（如TNT、硝化甘油，含量一般为6～20）、金属粉（如铝粉、镁粉，含量一般为2～15）、可燃物（如柴油、煤粉）。 胶凝剂 在浆状炸药中起增稠作用，使炸药中固体颗粒成悬浮状态，使氧化剂水溶液、不溶水的敏化剂颗粒胶结在一起，保持浆状炸药必需的理化性质和流变性，并提高抗水性和爆炸性能。我国用作胶凝剂的主要有白芨、槐豆胶、田青胶、皂角、胡里仁粉或聚丙烯酰胺。 其它成分 交联剂是硼砂或硼砂与重铬酸钾的混合水溶液，能使胶凝剂分子中的基团互相键合而联接成巨型分子结构，提高炸药的胶凝效果和稠化程度，增强抗水能力。 表面活性剂用十二烷基苯磺酸钠或十二烷基磺酸钠，起乳化和增塑作用，可提高炸药的抗冻能力。另外，表面活性剂能吸附铝粉等金属颗粒，防止与水反应生成氢气逸出。 在浆状炸药中，除了上述各种成分外，还加入发泡剂、安定剂和防冻剂等。 在浆状炸药中加入适量的亚硝酸钠NaNO2作发泡敏化剂，生成直径10-2～10-4cm的N2O3和CO2微气泡，以提高浆状炸药的感度。 为防止炸药变质，还加入安定剂，常用尿素。安定剂能提高胶凝剂的粘附性，可阻止浆状炸药变质。 防冻剂常采用乙二醇等。加入防冻剂，可使浆状炸药冰点降低，增加其耐冻性。 2浆状炸药的性能 浆状炸药是一种高威力防水炸药，具有良好的防水性能，适用于水孔爆破；密度大，为1.4～1.5g/cm3，又有一定的流动性，能充满整个炮孔直径，炸药的爆破作用增强，适用于坚硬岩石爆破；制造使用安全。 浆状炸药的感度较低，不能用雷管直接起爆，必需用起爆药包方能起爆；理化安定性和防冻性能均较差；不能用于有瓦斯和煤尘爆炸危险的工作面。 五、水胶炸药 1水胶炸药的组成 一般说来，水胶炸药与浆状炸药没有严格的界限，它也是由氧化剂、水、胶凝剂和敏化剂等组成的。二者的主要区别在于使用不同的敏化剂。 水胶炸药由水、粘胶剂、氧化剂、可燃剂、敏化剂和固体添加物组成。 氧化剂主要是硝酸铵和硝酸钠（重量百分比为50～75）水溶液，同时也是爆炸成分；可燃剂通常用甲基胺硝酸盐CH3NH2HNO325～45，也是一种爆炸成分，可以用雷管起爆，所以也是敏化剂；粘胶剂国外多采用古尔胶，国内常用槐豆胶或田菁胶等。作用是使各组分彼此粘为胶体，使胶体中的微气泡既不逸出，又不集结增大，保持水胶炸药良好的爆炸性能和防水性能。为了提高爆热，还可加入适量的铝粉或高熔点沥青。 2水胶炸药的性能 水胶炸药是一种密度和爆炸性能均可调节的高威力防水炸药，感度较高，可以用8雷管起爆，理化性能较好，使用安全，可用于各种爆破条件下，但制造成本较高，爆后生成的有害气体量比2岩石炸药多。 水胶炸药可用于井下小直径（35mm）炮眼爆破，尤其适于井下有水而且坚硬岩石中的深孔爆破。 非安全型水胶炸药用于无瓦斯岩层爆破工作面，安全型水胶炸药用于有瓦斯、煤尘爆炸危险的爆破工作面。 六、乳化炸药 乳化炸药也称乳胶炸药，是在水胶炸药的基础上发展起来的一种新型抗水炸药。它跟浆状炸药和水胶炸药不同，属于油包水型结构，而后两者属于水包油型结构。 1乳化炸药的组成 乳化炸药由氧化剂水溶液、燃料油、乳化剂、稳定剂、敏化发泡剂、高热剂等成分组成。 氧化剂水溶液通常采用硝酸铵和硝酸钠的饱和水溶液（80～95）。加入硝酸钠的目的主要是降低“析晶”点。 燃料油选用合适的石油产品和石腊或凡士林的混合物使其有一定的粘度，构成油包水型的连续相（外相）。燃料油与氧化剂配成零氧平衡，可提供较多的爆炸能。 乳化剂和乳胶剂是乳化炸药的基质。国产乳化炸药大多采用斯本─80型油包水型乳化剂，它实际上是一种表面活性剂，降低水、油的表面张力，使柴油和石腊构成的极薄油膜覆盖在硝酸盐过饱和水溶液微滴的外表。 为了保证乳胶体系的稳定，使其不发生分层、变形和破乳现象，可在炸药中添加少量的稳定剂。 乳化炸药同浆状炸药、水胶炸药一样，同属含水炸药，所以为保证起爆感度必须采用较理想的敏化剂。乳化炸药的敏化剂常采用猛炸药、金属粉、发泡剂或空心微球，用以提高含水炸药的敏感度。 2 乳化炸药的性能 乳化炸药的密度可调范围较宽，可在0.8～1.45g/cm3之间变化，增强了适用范围。 乳化炸药的猛度、爆速和感度均较高，可以用8雷管起爆。具有良好的抗水性能（比浆状炸药或水胶炸药更强），适用于各种条件下爆破。原料来源广，制造工艺简单，生产、使用安全。 乳化炸药的缺点是威力较低，必要时需与高威力炸药一起使用。它的稳定性也需进一步提高，延长贮存期。 七、煤矿许用炸药 我国的大多数煤矿都是瓦斯矿井，尤以高瓦斯、煤与瓦斯突出矿井居多。矿井瓦斯等级是按照平均日一昼夜产1t煤的瓦斯涌出量和涌出形式来分级。据此，我国的煤矿划分为 低瓦斯矿井瓦斯涌出量为10m3/t及其以下； 高瓦斯矿井瓦斯涌出量为10m3/t以上； 煤尘与瓦斯突出矿井，也称“双突”矿井。 矿井的瓦斯等级越高，发生爆炸等灾害的危险性就越大。一般地说，井下空气中的瓦斯浓度在4～5时，就有发生爆炸的危险。我国煤矿保安规程规定，当矿井瓦斯浓度达到1时，就应停止爆破作业，加强通风，以防止局部瓦斯浓度升高。 所谓煤尘，系指在热能的作用下能够发生爆炸的细煤粉。我国通常把0.75～1.0mm以下的煤粉叫做煤尘。煤尘不仅可以单独爆炸，而且可参与瓦斯一起爆炸，其危害更大。 一煤矿许用炸药特点 一般地说，允许用于有瓦斯和煤尘爆炸危险的炸药应该具有如下特点 1煤矿许用炸药的能量要有一定的限制，其爆热、爆温、爆压和爆速都要求低一些，使爆炸后不致引起矿井大气的局部高温，这就可能使瓦斯、煤尘的发火率降低。 2煤矿许用炸药应有较高的起爆敏感度和较好的传爆能力，以保证其爆炸的完全性和传爆的稳定性，这样就使爆炸产物中未反应的炽热固体颗粒和爆炸瓦斯的量大大减少，从而提高其安全性。 3煤矿许用炸药的有毒气体生成量应符合国家规定，其氧平衡应接近于零。一般地说，正氧平衡的炸药在爆炸时易生成氧化氮和初生态氧，容易引起瓦斯发火。而负氧平衡的炸药，爆炸反应不完全，会增加未反应的炽热固体颗粒，容易引起二次火焰，不利于防止瓦斯发火。 4煤矿许用炸药组分中不能含有金属粉末，以防爆炸后生成炽热固体颗粒。为使炸药具有上述特性，应在煤矿许用炸药组分中添加一定量的消焰剂一食盐、氯化铵或其它类似的物质。 二煤矿许用炸药的品种、分级与检验方法 1煤矿许用炸药的分级 我国煤矿许用炸药按瓦斯安全性进行分级，其分级规定已在原煤炭工业部部颁标准MT-61-82中表明。煤矿许用炸药的瓦斯安全性分为五级一级煤矿许用炸药、二级煤矿许用炸药、三级煤矿许用炸药、四级煤矿许用炸药和五级煤矿许用炸药。各个级别许用炸药瓦斯安全性巷道试验的合格标准如下 一级煤矿许用炸药100g发射臼炮检定合格，可用于低瓦斯矿井。 二级煤矿许用炸药150g发射臼炮检定合格，一般可用于高瓦斯矿井。 三级煤矿许用炸药试验法1450g发射臼炮检定合格；试验法215Og悬吊检定合格。可用于瓦斯与煤尘突出矿井。 四级煤矿许用炸药250g悬吊检定合格。 五级煤矿许用炸药450g悬吊检定合格。 2煤矿许用炸药的常用种类 根据炸药的组成和性质，煤矿许用炸药可分为五类。 ①粉状硝酸铵类许用炸药。通常以梯恩梯为敏感剂，多为粉状，表2-2-3中列出的各品种均属此类。 第六节 工业炸药的爆炸性能指标 炸药的爆炸性能指标主要有爆速、殉爆距离、猛度及爆力等。这些指标表明了炸药的优劣。同时，对某种炸药，这些指标也说明该炸药产品是否合格及是否失效。在进行较大的爆破工程之前，应对这些性能指标进行必要的测定。 一、爆速 爆速就是爆轰传播的速度，爆速越大，爆轰波的压力越高，爆炸的威力也越大。爆速的大小除了取决于炸药本身的性能外，还与密度、约束条件、药卷的直径等密切相关。因此，测定爆速应在标准条件下进行，以使测定值有可比性。测定的方法很多，现场常用的方法是导爆索法也称对比测定法。 导爆索法的原理，是利用已知爆速的导爆索与待测炸药相比较，求出待测炸药某一段长度内的平均爆速。测定方法如图4-16所示，取长L一般为2m的导爆索，两端分别插入待测药包中的A、B两点，插入深度一般为药径的一半，A、B两点间的距离为通常为200mm。药包直径30～40mm，长300～400mm，一端插入雷管。将导爆索的中点对准铅板厚3～5mm，宽40mm，长40mm上的标记E，并用细线捆住铅板上的导爆索段。起爆后，爆轰波从起爆端沿药包传播，首先到A点，并立即引爆A端的导爆索。沿药包继续传播的爆轰波经l/DD为待测定的炸药爆速时间后，到达B点，引爆B端的导爆索。当从两端开始的爆轰波在中间相遇时，由于爆轰波的叠加作用，波压增大，在铅板上留下明显的爆痕。设爆痕的位置为F点，它与导爆索中点E的距离为Δh 。因此，导爆索从A至F的传爆时间t1，应等于药包中爆轰波通过A、B的时间t2和导爆索从B至F的传爆时间t3的和，即 或 整理后得 （1-2-1） 导爆索的爆速一般为6500m/s，具体值可向厂家索取或查产品说明书。常用炸药的爆速列于表4-4中。 导爆索测定法简单易行，应用方便，具有一定的可靠性，在生产中已广泛应用。但此法只测出某一段炸药的平均爆速，其准确程度与导爆索爆速的准确程度有关，一般测定误差为3～5。要准确测定炸药的爆速，可用电测法或高速摄影法。 图4-16 导爆索法测定炸药爆速 1雷管；2药包；3导爆索；4铅板 表1-2-4 起爆药的撞击感度 二、炸药的猛度 猛度是衡量炸药对邻近介质局部压缩、粉碎或击穿作用的指标。它是由高压爆轰产物对邻近介质直接强烈冲击压缩所产生的，其强烈程度取决于装药密度和爆速。密度和爆速愈高，猛度作用愈强烈。由于是爆轰产物直接作用的结果，猛度的作用范围不大，一般认为不超过药包直径的2～2.5倍。 猛度常用铅柱压缩法测定，如图4-17所示。称取要测定的炸药50g，然后装入内径40mm的纸筒内，纸的厚度为0.15～0.2mm，装药密度为1g/cm3，中心插入雷管。铅柱高60mm，直径40mm，置于一钢板上。爆炸后铅柱被压缩，其形状如图4-17中所示。铅柱的压缩量为 h60-h1 （1-2-