起爆器材与技术

第三章 爆破器材与起爆技术

第一节 工业炸药

工业炸药指用于矿山、铁道、水利、建材等部门的民用炸药。矿山爆破中最早使用的炸药是黑火药。在19世纪中期，诺贝尔发明了以硝化甘油为主的混合炸药取代了黑火药。硝化甘油炸药威力大，但成本高，安全性相对较差。20世纪初，以硝酸铵为主的混合炸约出现后，其性能及安全性更适合于矿山生产及各类工程爆破要求，因此得到了很快发展，并形成了各种品种、系列的炸药。

工业炸药满足下列基本要求：

（1）具有足够的爆炸能量破碎岩石；（2）具有一定的感度，保证使用、运输、搬运等环节的安全，并能被8号雷管直接引爆；（3）具有一定的化学安定性，在贮存中不变质、老化、失效甚至爆炸，且满足一定的贮存期；（4）爆炸生成的有毒气体少；（5）原材料来源广，成本低廉，便于生产加工。 一、工业炸药分类

炸药按应用范围和成分不同可分为三大类：（1）起爆药；（2）猛性炸药（包括单质炸药和混合炸药）；（3）发射药。通常所说的工业炸药即为上述第二类。工业炸药常按化学成分和使用条件进行分类。

（一）工业炸药按主要化学成分分类：

1、硝铵类炸药 以硝酸铵为其主要成分，加上适量的可燃剂、敏化剂及其附加剂的混合炸药均属此类，它是目前国内外工程爆破中用量最大，品种最多的一大类混合炸药。

2、硝化甘油类炸药 以硝化甘油或硝化甘油与硝化乙二醇混合物为主要爆炸成分的混合炸药均属此类。就其外观状态来说，有粉状和胶质之分；就耐冻性能来说，有耐冻和普通之分。

3、芳香族硝基化合物类炸药 凡是苯及其同系物，如甲苯、二甲苯的硝基化合物以及苯胺、苯酚和萘的硝基化合物均属此类。例如，梯恩梯(TNT)、二硝基甲苯磺酸钠(DNTS)等。这类炸药在我国工程爆破中用量不大。

4、液氧炸药 由液氧和多孔性可燃物混合而成的。这类炸药在我国工程爆破中已经不使用了。 （二）工业炸药按使用条件分类：

第一类——准许在一切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矿山。 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矿山。 第三类——只准许在露天爆破工程中使用的炸药。

第一类是安全炸药，又叫做煤矿许用炸药。第二类和第三类是非安全炸药。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需保证不会引起瓦斯或煤尘爆炸。 二、起爆药

起爆药是炸药的一大类别，它对机械冲击、摩擦、加热、火焰和电火花等作用都非常敏感，因此，在较小的外界初始冲能（如火焰、针刺、撞击、摩擦等）作用下即可被激发而发展为爆轰。而且起爆药的爆轰成长期很短（见图3-1）借助于起爆药这一特性，可安全、可靠和准确地激发猛炸药，使它达到稳定的爆轰而对外作功。下面为几种常见起爆药的结构成分、性能及适用范围。

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图3-1 起爆药和猛炸药爆轰成长期比较示意图 1、雷汞 2、氮化铅 3、DDNP 4、猛炸药

1、雷汞 雷汞Hg(CNO)2为白色或灰白色微细晶体，50?C以上即自行分解，160?C~165?C时爆炸。雷汞流散性较好，耐压性差（压力超过500Kg/cm2即被压死）。雷汞有甜的金属味，其毒性与汞相似。它的粉尘能使粘膜发生痛痒，长期连续作用能使皮肤痛痒，甚至引起湿疹病，使人长白发，牙根出血，头晕无力等。干燥雷汞，对撞击、摩擦、火花极敏感；潮湿的或压制的雷汞感度有所降低。湿雷汞易与铝作用，生成极易爆炸的雷酸盐，故铝质雷管壳内不能装雷汞做起爆药。工业用雷汞雷管。均用铜壳或纸壳，但库存时或使用过程中，应防止雷汞受潮，以免产生拒爆。

2、氮化铅 氮化铅Pb(N3)2，通常为白色针状晶体。它与雷汞、二硝基重氮酚相比较，热感度低，起爆威力大，并且不因潮湿而失去爆炸能力，可用于水下爆破。氮化铅在有CO2存在的潮湿环境中与铜金属会发生作用，生成极敏感的氮化铜。因此，铜质雷管壳中不宜装作起爆药用的氮化铅。

3、二硝基重氮酚 二硝基重氮酚简称DDNP，分子式为C6H2(NO2)2N2O，为黄色或黄褐色晶体，安定性好，在常温下长期贮存于水中仍不降低其爆炸性能。干燥的二硝基重氮酚，在75?C时开始分解，温度升至170~175?C时爆炸。

二硝基重氮酚对撞击、摩擦的感度均比雷汞和氮化铅低，其热感则介于两者之间。由于二硝基重氮酚的原料来源广，生产工艺简单，安全性好，成本低，且具有良好的起爆性能，所以目前国产工业雷管主要是用二硝其重氮酚做起爆药。 三、单质炸药

指化学成分为单一化合物的猛性炸药。它的敏感度比起爆药低，爆炸威力大，爆炸性能好。工业上常用的单质炸药有TNT、黑索金、泰安等，常用于做雷管的加强药、导爆索和导爆管的芯药，以及混合炸药的敏化剂等。

1、梯恩梯（TNT） 学名三硝基甲苯（CH3C6H2(CO2)3）纯净的TNT为无色针状结晶，熔点为80.75?C，工业生产的粉状TNT为浅黄色磷片状物质，其液态密度为1.465、铸装密度为1.55~1.56，即熔融时，体积的膨胀12%；吸湿性弱，几科不溶于水；热安定性好，常温下不分解，遇火能燃烧，密闭条件下燃烧或大量燃烧时，很快转为爆炸。梯恩梯的机械感度高，若混入细砂类硬质掺合物，则更容易引爆。梯恩梯的爆力285~300mL，猛度16~17mm，爆速4700ms。工业上多用梯恩梯作为硝铵类炸药的敏化剂。

2、黑索金（RDX） 学名环三亚甲基三硝胺（(CH2)3(NNO2)3）白色晶体，熔点为204.5?C，爆发点230?C，不吸湿，几乎不溶于水，热安定性好，其机械感度比TNT高。黑索金的爆力500mL，猛度为16mm，爆速8300m/s、爆热值5350KJ/Kg。由于其爆炸威力大，爆速大，工业上多将黑索金用作雷管的加强药和导爆索芯药等。

3、泰安（PETN） 学名季戊四醇四硝酸酯C(CH2NO3)4白色晶体，熔点140.5?C，爆发点225?C。泰安的爆力为500mL，猛度15mm，爆速8400m/s。泰安的爆炸性能与黑索金相近似，用途也相同。 四、混合炸药

（一）铵梯炸药

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1、铵梯炸药的成分 铵梯炸药的主要成分是硝酸铵和梯恩梯（TNT）。硝酸铵是氧化剂；梯恩梯是还原剂，又是敏化剂。少量木粉起疏松作用，可以阻止硝酸铵颗粒之间的粘结。

（1）硝酸铵 它是一种白色结晶、具有爆炸性成分的物质，经强力起爆后爆速可达2000~3000m/s，爆力165~230ml。也是一种化学肥料，来源广，价格低。硝酸铵非常容易吸潮变硬，固结成块体。当迅速对其加热温度高于400~500?C时，硝酸铵分解并产生爆炸。

（2）梯恩梯 梯恩梯是负氧平衡物质，同硝酸铵配合后可获得零氧平衡或接近零氧平衡的铵梯炸药，价格也比较便宜，配制后的炸药的爆轰性能也得到改善，具有足够威力，可被工业雷管起爆。

（3）木粉 它的作用有二方面。其一作为可燃剂与氧化剂中分解出来的氧进行氧化反应，生成气体氧化物，放出热量；其二作为疏松剂，依靠自身的弹性，调节炸药密度，起疏松作用和防止硝酸铵发生结块。

2、铵梯炸药品种 铵梯炸药根据其用途不同可分为岩石硝铵炸药、露天硝铵炸药、煤矿许用硝铵炸药等类型。

（1）岩石硝铵炸药 适用于岩石巷道和峒室掘进，由硝酸铵、梯恩梯和木粉三种成分组成。根据梯恩梯含量不同可制成不同型号，其爆炸威力和价格成本也不同。为适应有水工作面爆破作业的需要，再加入沥青、石腊，组成抗水岩石铵梯炸药。

（2）露天硝铵炸药 适用于露天矿松动爆破，与岩石硝铵炸药不同之处是梯恩梯含量低，成本更低些。

表3-1和表3-2分别列出岩石硝铵炸药和露天硝铵炸药的品种和技术规格。 表3-1 岩石硝铵炸药的组分及技术规格 组成、性能及 爆炸参数 组成成分(%) 硝酸铵 梯恩梯 木 粉 沥 青 石 蜡 0.95~1.1 350 13 6 +0.56 412 1981 0.95~1.1 3600 320 12 5 +3.38 924 3683 炸 药 名 称 1#岩石硝铵炸药 2#岩石硝铵炸药 82±1.5 14±1 4±0.5 85±1.5 11±1 4±0.5 2#抗水岩石 3#抗水岩石 4#抗水岩石 硝铵炸药 84±1.5 11±1 4.2±0.5 0.4±0.1 0.4±0.1 0.95~1.1 3750 320 12 5 +0.37 921 4009 3306 硝铵炸药 86±1.5 7±1 6±0.5 0.5±0.1 0.5±0.1 0.9~1 280 10 4 +0.71 931 3871 3587 硝铵炸药 81.2±1.5 18±1 0.4±0.1 0.4±0.1 0.95~1.1 360 14 8 +0.03 902 4209 密 度(g/cm2) 爆爆速(m/s) 炸爆力(mL) 性猛度(mm) 能 殉爆距离(cm) 爆氧平衡值(%) 炸比容(L/kg) 参爆热(kJ/kg) 数 爆压(Mpa)

表3-2 露天岩石硝铵炸药的组分及技术规格

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组成、性能及 爆炸参数 组成成分(%) 硝酸铵 梯恩梯 木 粉 沥 青 石 蜡 0.85±1.1 11 4 300 3600 -2.04 932 3858 2578 3306 ##炸 药 名 称 1露天硝铵炸药 2露天硝铵炸药 82±2 10±1 8±1 86±2 5±1 9±1 3#露天硝铵1#抗水露天 2#抗水露天 炸药 88±2 3±0.5 9±1 硝铵炸药 84±2 10±1 5±1 0.5±0.1 0.5±0.1 0.85±1.1 8 3 250 3525 +1.08 935 3729 2496 3170 0.85±1.1 5 2 230 3455 +2.96 944 3465 2474 3045 0.85±1.1 11 4 300 3000 -0.61 927 3971 2628 3306 硝铵炸药 86±0.2 5±1 8.2±1 0.4±0.1 0.4±0.1 0.8~0.9 8 3 250 3525 +0.30 936 3846 2545 3169 密 度(g/cm2) 爆猛度(mm)≦ 炸殉爆距离(cm) 性爆力(mL) 能 爆速(m/s) 爆炸参数 氧平衡值(%) 比容(L/kg) 爆热(kJ/kg) 爆温(K) 爆压(Mpa) （3）煤矿硝铵炸药 对于煤矿硝铵炸药，除要求其有毒气体生成量符合规定外，还必须保证它在爆炸时不致引起瓦斯、煤尘爆炸。因此，在这一类炸药中需加入15%~20%的消焰剂。通常采用食盐作消焰剂。

（4）高威力硝铵炸药 在工业炸药中，通常将猛度大于16mm，爆速高于4000m/s的炸药称为高威力炸药；猛度10~16mm，爆速3000~4000m/s的炸药称为中威力炸药；猛度小于10mm，爆速低于3000m/s的炸药称为低威力炸药。

在高威力炸药成分中，除含梯恩梯作为敏化剂外，还增加有威力更大的高级炸药（如黑索金）或铝粉等。前者可增大炸药爆速，后者可提高炸药爆热。也有通过加大炸药密度来增大炸药爆速，达到提高炸药爆炸威力。

在工业炸药中，铵梯炸药是比较安全的。它对撞击、摩擦等比较钝感，用火焰和火星不太容易点燃它。但当它受到强烈的撞击、摩擦和铁制工具的敲打时，也能引起爆炸。在大气中裸露的少量铵梯炸药，不致由燃烧转为爆炸。但如放在封闭的容器里，遇到火源，就很容易由燃烧转为爆炸。

铵梯炸药很容易从空气中吸潮；含有食盐时，吸潮性更强。吸潮结块的炸药爆炸时生成的有毒气体量显著增加。

（二）铵油炸药

1、铵油炸药成分 铵油炸药是一种无梯炸药。最广泛使用的一种铵油炸药是含粒状硝酸铵94%和轻柴油6%的氧平衡混合物。它是一种可以自由流动的产品。为了减少炸药的结块现象，也可适量加入木粉作为疏松剂。

最适合作炸药用的粒状硝铵密度范围1.40~1.50g/cm3之间。常使用两个品种的硝酸铵：一种是细粉状结晶的硝酸铵；另一种是多孔粒状硝酸铵。后者表明充满空穴，吸油率较高，松散性和流动性都

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