爆破工程第一章
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束，因而可以认为爆炸过程是定容过程。
爆温 (explosion temperature)指炸药爆炸时放出的能量将爆炸产物加热到的最高温度。
爆炸 压力
（explosion pressure）指当爆炸结束，爆炸产物在炸药初始体
积内达到热平衡后的流体静压值。 也有人将其定义为炮孔中装药爆炸完了瞬间炮孔壁上的压力，
第一章 炸药爆炸基本理论
9
氧平衡的三种类型
Qb>0
Qb=0
Qb<0
正氧平衡
零氧平衡
负氧平衡
2020/5/1
第一章 炸药爆炸基本理论
10
混合炸药配方计算
▪ 含两种成分的混合炸药配比：
设x、y分别为炸药中氧化剂和可燃剂的配比，Qx、 Qy、Qb分别为这两种成分和混合后氧平衡值，则 有：
x y 100%
（Oxygen balance）
炸药内含氧量与所含可燃元素充分氧化 所需氧量相比之间的差值称为氧平衡。
氧平衡用每克炸药中剩余或不足氧量的 克数或质量分数来表示。
2020/5/1
第一章 炸药爆炸基本理论
7
氧平衡的计算
令炸药的通式：
CaHbNcOd
则氧平衡的计算式：
Qb
1 M
d
(2a
b/
2) 16 100%
2020/5/1
第一章 炸药爆炸基本理论
3
化学爆炸三要素
1
2
3
反应的放热性
反应过程的高速度
反应中生成大量气 体产物
炸药爆炸必须的能 源
爆炸反应区别一般 化学反应的重要标 志
炸药爆炸对外做功 的媒介
2020/5/1
第一章 炸药爆炸基本理论
4
★ 铝热剂反应 ★
▪ 2Al+Fe2O3→Al2O3+2Fe+828kJ
x y z 100% 0.2x 0.74 y 1.38z 0
设y 0
得
x 87.34%
z
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
12.66%
再设z 0
得
x 78.72%
y
21.28%
三种成分的取值范围为: 硝酸铵 x 78.72 ~ 87.34% ,TNT y 0 ~ 21.28%
木粉 z 0 ~ 12.66%
发生新的反应、生成的新的产物 。
▪ （3）有毒气体：
CO 、 H2S、SO2和氮氧化物
在计算有毒气体总量时，应将其他气体折算成CO含量；其中氮氧化 物的毒性系数为6.5，SO2、H2S的毒性系数为2.5。
2020/5/1
第一章 炸药爆炸基本理论
13
影响有毒气体生成量的主要因素
A
炸药的氧平衡
B
化学反应的完全程度
式中
Qb 炸药的氧平衡；
M 炸药的摩尔质量（g/mol）；
16 氧的摩尔质量（g/mol）
2020/5/1
第一章 炸药爆炸基本理论
8
混合炸药氧平衡的计算
计算公式：
Qb
1 1000
d 、
(2a
b
/
2) 16 100%
或者
Qb miQbi
式中 mi
Qbi 分别为第 i 组分的质量分数和氧平衡值
2020/5/1
可取TNT含量y=10%，代入上方程组解得： x 83.3%
z 6.7%
2020/5/1
第一章 炸药爆炸基本理论
12
爆轰产物与有毒气体
▪ （1）爆轰产物 ：
炸药爆轰时，化学反应区反应终了瞬间的化学反应产物 。它是计算 爆轰反应热效应的依据。
▪ （2）爆炸产物 ：
爆轰产物的进一步膨胀，或同外界空气、岩石等其他物质相互作用，
武汉理工大学
2020/5/1
第一章 炸药爆炸基本理论
1
第一章 炸药爆炸基本理论
主要内容 ：
1.1 基本概念 1.2 炸药化学反应基本形式 1.3 炸药氧平衡与反应产物 1.4 炸药热化学参数
1.5 炸药感度 1.6 炸药起爆 1.7 炸药爆轰理论 1.8 炸药爆炸性能
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第一章 炸药爆炸基本理论
故又称为炮孔压力。
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第一章 炸药爆炸基本理论
15
第五节 炸药感度
感度 （sensitivity）指在外界能量的作用下，炸药发生爆炸的难易程度。
起爆感度
（sensitivity to initiation）
火焰感度
（sensitivity to flame）
冲击波感度
(sensitivity to shock wave）
尽管反应非常迅速，且放出很多的热量，反应放出的热 量足以把反应产物加热到3000K，但终究由于没有气体产物 生成，没有把热能转变为机械能的媒介，无法对外做功，所 以不具有爆炸性。
2020/5/1
第一章 炸药爆炸基本理论
5
第二节 炸药化学反应基本形式
A
缓慢分解
反映炸药 的化学安 定性
B
燃烧与爆燃
对爆破材料的安 全生产,加工,运 输保管以及过期 变质炸药的销毁
都很有必要
C
爆炸与爆轰
炸药以每秒数百 米至数千米的高 速进行爆炸反应
爆轰 爆炸速度增长到稳定爆速（stationary detonation velocity）的最 大值 ，以每秒数千米的最大稳定速度进行的反应过程。
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第一章 炸药爆炸基本理论
6
第三节 炸药氧平衡与反应产物
炸药的氧 平衡
生成H2S、SO2 等有毒气体
炸药外壳为涂蜡纸壳
C
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D
爆破岩石内含硫
第一章 炸药爆炸基本理论
14
第四节 炸药热化学参数
1kg炸药爆炸生成气体产物换算为标准状态下的体积称为爆容（specific 爆容 volume）(单位:L/kg)。 爆容越大，炸药做功能力越强。
爆热
单位质量炸药爆炸时所释放的热量称为爆热 （explosion heat）(单位:J/kg 或kJ/kg )。 爆炸瞬间固体炸药变成气体产物，这些产物来不及膨胀，爆炸已经结
xQx
yQy
Qb
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第一章 炸药爆炸基本理论
11
例：
用硝酸铵、TNT和木粉配制零氧平衡的岩石炸药，试求出 其取值范围并选定一组配方。
解：
设1单位质量炸药中含硝酸铵为x，TNT为y，木粉为z。
已知各组中的氧平衡（查表）：硝酸铵20%，TNT-74%， 木粉-138%，按零氧平衡配制时应有：
感度
摩擦感度
（sensitivity to friction）
静电感度
（electrostatic sensitivity ）
撞击感度
（sensitivity to impact）
本章思考题
2
第一节 基本概念
炸药 （explosive） ：
在一定条件下，能够发生快速化学反应，放出能量，生成气体产物， 显示爆炸效应（explosive effect）的化合物或混合物。
爆炸的分类：
▪ 物理爆炸（不发生化学变化 ） ▪ 核爆炸 （核裂变或核聚变 ） ▪ 化学爆炸（有新的物质生成 ）
爆温 (explosion temperature)指炸药爆炸时放出的能量将爆炸产物加热到的最高温度。
爆炸 压力
（explosion pressure）指当爆炸结束，爆炸产物在炸药初始体
积内达到热平衡后的流体静压值。 也有人将其定义为炮孔中装药爆炸完了瞬间炮孔壁上的压力，
第一章 炸药爆炸基本理论
9
氧平衡的三种类型
Qb>0
Qb=0
Qb<0
正氧平衡
零氧平衡
负氧平衡
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第一章 炸药爆炸基本理论
10
混合炸药配方计算
▪ 含两种成分的混合炸药配比：
设x、y分别为炸药中氧化剂和可燃剂的配比，Qx、 Qy、Qb分别为这两种成分和混合后氧平衡值，则 有：
x y 100%
（Oxygen balance）
炸药内含氧量与所含可燃元素充分氧化 所需氧量相比之间的差值称为氧平衡。
氧平衡用每克炸药中剩余或不足氧量的 克数或质量分数来表示。
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第一章 炸药爆炸基本理论
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氧平衡的计算
令炸药的通式：
CaHbNcOd
则氧平衡的计算式：
Qb
1 M
d
(2a
b/
2) 16 100%
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第一章 炸药爆炸基本理论
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化学爆炸三要素
1
2
3
反应的放热性
反应过程的高速度
反应中生成大量气 体产物
炸药爆炸必须的能 源
爆炸反应区别一般 化学反应的重要标 志
炸药爆炸对外做功 的媒介
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第一章 炸药爆炸基本理论
4
★ 铝热剂反应 ★
▪ 2Al+Fe2O3→Al2O3+2Fe+828kJ
x y z 100% 0.2x 0.74 y 1.38z 0
设y 0
得
x 87.34%
z
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
12.66%
再设z 0
得
x 78.72%
y
21.28%
三种成分的取值范围为: 硝酸铵 x 78.72 ~ 87.34% ,TNT y 0 ~ 21.28%
木粉 z 0 ~ 12.66%
发生新的反应、生成的新的产物 。
▪ （3）有毒气体：
CO 、 H2S、SO2和氮氧化物
在计算有毒气体总量时，应将其他气体折算成CO含量；其中氮氧化 物的毒性系数为6.5，SO2、H2S的毒性系数为2.5。
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第一章 炸药爆炸基本理论
13
影响有毒气体生成量的主要因素
A
炸药的氧平衡
B
化学反应的完全程度
式中
Qb 炸药的氧平衡；
M 炸药的摩尔质量（g/mol）；
16 氧的摩尔质量（g/mol）
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第一章 炸药爆炸基本理论
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混合炸药氧平衡的计算
计算公式：
Qb
1 1000
d 、
(2a
b
/
2) 16 100%
或者
Qb miQbi
式中 mi
Qbi 分别为第 i 组分的质量分数和氧平衡值
2020/5/1
可取TNT含量y=10%，代入上方程组解得： x 83.3%
z 6.7%
2020/5/1
第一章 炸药爆炸基本理论
12
爆轰产物与有毒气体
▪ （1）爆轰产物 ：
炸药爆轰时，化学反应区反应终了瞬间的化学反应产物 。它是计算 爆轰反应热效应的依据。
▪ （2）爆炸产物 ：
爆轰产物的进一步膨胀，或同外界空气、岩石等其他物质相互作用，
武汉理工大学
2020/5/1
第一章 炸药爆炸基本理论
1
第一章 炸药爆炸基本理论
主要内容 ：
1.1 基本概念 1.2 炸药化学反应基本形式 1.3 炸药氧平衡与反应产物 1.4 炸药热化学参数
1.5 炸药感度 1.6 炸药起爆 1.7 炸药爆轰理论 1.8 炸药爆炸性能
2020/5/1
第一章 炸药爆炸基本理论
故又称为炮孔压力。
2020/5/1
第一章 炸药爆炸基本理论
15
第五节 炸药感度
感度 （sensitivity）指在外界能量的作用下，炸药发生爆炸的难易程度。
起爆感度
（sensitivity to initiation）
火焰感度
（sensitivity to flame）
冲击波感度
(sensitivity to shock wave）
尽管反应非常迅速，且放出很多的热量，反应放出的热 量足以把反应产物加热到3000K，但终究由于没有气体产物 生成，没有把热能转变为机械能的媒介，无法对外做功，所 以不具有爆炸性。
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第一章 炸药爆炸基本理论
5
第二节 炸药化学反应基本形式
A
缓慢分解
反映炸药 的化学安 定性
B
燃烧与爆燃
对爆破材料的安 全生产,加工,运 输保管以及过期 变质炸药的销毁
都很有必要
C
爆炸与爆轰
炸药以每秒数百 米至数千米的高 速进行爆炸反应
爆轰 爆炸速度增长到稳定爆速（stationary detonation velocity）的最 大值 ，以每秒数千米的最大稳定速度进行的反应过程。
2020/5/1
第一章 炸药爆炸基本理论
6
第三节 炸药氧平衡与反应产物
炸药的氧 平衡
生成H2S、SO2 等有毒气体
炸药外壳为涂蜡纸壳
C
2020/5/1
D
爆破岩石内含硫
第一章 炸药爆炸基本理论
14
第四节 炸药热化学参数
1kg炸药爆炸生成气体产物换算为标准状态下的体积称为爆容（specific 爆容 volume）(单位:L/kg)。 爆容越大，炸药做功能力越强。
爆热
单位质量炸药爆炸时所释放的热量称为爆热 （explosion heat）(单位:J/kg 或kJ/kg )。 爆炸瞬间固体炸药变成气体产物，这些产物来不及膨胀，爆炸已经结
xQx
yQy
Qb
2020/5/1
第一章 炸药爆炸基本理论
11
例：
用硝酸铵、TNT和木粉配制零氧平衡的岩石炸药，试求出 其取值范围并选定一组配方。
解：
设1单位质量炸药中含硝酸铵为x，TNT为y，木粉为z。
已知各组中的氧平衡（查表）：硝酸铵20%，TNT-74%， 木粉-138%，按零氧平衡配制时应有：
感度
摩擦感度
（sensitivity to friction）
静电感度
（electrostatic sensitivity ）
撞击感度
（sensitivity to impact）
本章思考题
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第一节 基本概念
炸药 （explosive） ：
在一定条件下，能够发生快速化学反应，放出能量，生成气体产物， 显示爆炸效应（explosive effect）的化合物或混合物。
爆炸的分类：
▪ 物理爆炸（不发生化学变化 ） ▪ 核爆炸 （核裂变或核聚变 ） ▪ 化学爆炸（有新的物质生成 ）