炸药爆炸基本理论

2020/10/13
第一章 炸药爆炸基本理论
16
热感度和机械感度
热感度
（sensitivity to heat）是指在热的作用下,炸药发生爆炸的难易程度。 热感度通常用爆发点（ignition point）来表示. 热作用的方式主要有两种：均匀加热、火焰点火 。
机械感度
2020/10/13
（1）撞击感度 （2）摩擦感度
（sensitivity to impact）在机械撞击的作用 下，炸药发生爆炸的难易程度称为炸药的撞击 感度。
（sensitivity to friction）在机械摩擦的作用 下，炸药发生爆炸的难易程度称为炸药的摩擦 感度。
第一章 炸药爆炸基本理论Leabharlann 17炸药的起爆感度
起爆感度 （sensitivity to initiation）
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 ）
2020/10/13
第一章 炸药爆炸基本理论
3
化学爆炸三要素
25
冲击波
冲击波的形成
（shock wave）
冲击波是一种在介质中以超声速传播的并具有压力突然跃升然后慢慢下 降特征的一种高强度压缩波。
冲击波形成原理示意图
R—活塞与气体的界面 A—各个瞬时的波阵面；P—管中空气压力
2020/10/13
第一章 炸药爆炸基本理论
26
冲击波基本方程
c V0
P1 P0 V0 V1
可取TNT含量y=10%，代入上方程组解得： x 83.3%
z 6.7%
2020/10/13
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，
2020/10/13
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
（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。
2020/10/13
第一章 炸药爆炸基本理论
7
氧平衡的计算
殉爆是指炸药（主发药包）发生爆炸时引起与它不相接触的邻近炸药 （被发药包）爆炸的现象
殉爆距 （transmission distance） 离 殉爆距离是指主发药包爆炸时一定引爆被发药包的两药包间的最大距离 。
炸药的殉爆能力用殉爆距离表示，单位一般为cm 研究殉爆的目的：
确定炸药生产房间的安全距离（safety distance），为厂房设计提供基本数据；改进工 业炸药的性质，提高在工程爆破时起爆或传爆的可靠性。
令炸药的通式：
CaHbNcOd
则氧平衡的计算式：
Qb
1 M
d
(2a
b
/
2) 16 100%
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）
2020/10/13
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 d 、
1000
(2a
b
/
2) 16 100%
在采用炮孔法进行爆破工作时，为保证相邻药卷完全殉爆，对药卷之间的殉爆距离有一 定要求。装药时，应尽可能使相邻药卷紧密接触，防止岩粉或碎石等惰性物质将药卷隔开。 因有惰性介质时，殉爆距离将明显减小。
2020/10/13
第一章 炸药爆炸基本理论
19
殉爆距离的测定
2020/10/13
第一章 炸药爆炸基本理论
感度
摩擦感度
（sensitivity to friction）
静电感度
（electrostatic sensitivity ）
撞击感度
（sensitivity to impact）
（sensitivity to heat） 热感度
其他感度
炸药对不同形式的外界能量作用所表现的感度是不一样的。故不能简单地 以炸药对某种起爆能的感度等效地衡量它对另一种起爆能的感度。
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
2020/10/13
第一章 炸药爆炸基本理论
4
★ 铝热剂反应 ★
▪ 2Al+Fe2O3→Al2O3+2Fe+828kJ
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。
22
第六节 炸药起爆
炸药爆炸的能栅图
2020/10/13
第一章 炸药爆炸基本理论
23
热点起爆理论
热点起爆 理论
热点起爆理论又称热点学说
热点学说认为：炸药在受到机械作用时，绝大部分的机械能量首 先转化为热能。由于机械作用不可能是均匀的，因此，热能不是作用 在整个炸药上，而只是集中在炸药的局部范围内，并形成热点。在热 点处的炸药首先发生热分解，同时放出热量，放出的热量又促使炸药 的分解速度迅速增加。如果炸药中形成热点的数目足够多，且尺寸又 足够大，热点的温度升高到爆发点后，炸药便在这些点被激发并发生 爆炸，最后引起部分炸药乃至整个炸药的爆炸。
x y 100%
xQx
yQy
Qb
2020/10/13
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：
20
影响殉爆距离的因素
A
B
C
装药密度
药量和药径
药包外壳和 连接方式
2020/10/13
第一章 炸药爆炸基本理论
21
影响炸药感度因素
1 炸药温度的影响
影响炸 药感度 的因素
2 炸药物理状态与晶体形态的影响 3 炸药颗粒度的影响 4 装药密度的影响
5 附加物的影响
2020/10/13
第一章 炸药爆炸基本理论
物质在外界的作用下状态参数会发生一定的变化，物质局部状态的变化称为扰动
压缩波
（pressure wave） 受扰动后波阵面上介质的压力、密度均增大的波称为压缩波。
稀疏波
（expansion wave）
2020/10/13
受扰动后波阵面上介质的压力、密度均减小的波称为稀疏波或膨胀波。
第一章 炸药爆炸基本理论
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
2020/10/13
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
2020/10/13
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 z 100% 0.2x 0.74y 1.38z 0
设y 0
得
x 87.34%
z
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。
2020/10/13
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
生成H2S、SO2 等有毒气体
炸药外壳为涂蜡纸壳
C
2020/10/13
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
2020/10/13
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