炸药与起爆方法

第四章  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──>HNO3+NH3－170.8KJ/mol
②在迅速加热到400－500℃时，放热反应，发生热分解
NH4NO3──>(3/4)N2+2H2O+(1/2)NO2+117.6KJ/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──>N2+2H2O+(1/2)O2+126.4KJ/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    1.72×106    1.59×106    4.00×106
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Hg(CNO)2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Pb(N3)2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C6H2(NO2)2N2O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C6H2(NO2)3CH3，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C3H6N3(NO2)3，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C(CH2ONO2)4，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C3H3(ONO2)3，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C2H4(ONO2)2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C6H2(NO2)3NCH3NO2，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    4.23×106    6.28×106    2.56×106    5.86×106    6.02×106
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、    一、       爆轰波
二、    二、       稳定爆轰条件
三、    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CH3NH2HNO3(25～45%)，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1：450g发射臼炮检定合格；试验法2：15Og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/D(D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。




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：
h=60-h1                                                       （1-2-3）
式中  h--炸药的猛度指标，单位mm；
h1—铅柱被压缩后的高度,单位mm。
h值大，炸药的猛度高。

图4-17  铅柱法测定猛度
1-导火索；2-雷管；3-药包；4-钢片；5-铅柱；
6-钢板；7-细绳；8-爆炸后被压缩的钢板
三、爆力
爆力是指炸药爆炸在介质内部产生的对介质整体的压缩、破坏和抛移作用，其作用范围大小，可达到药包体积的几百至几千倍以上。爆力作用是由于应力波在介质中的传播和爆炸气体膨胀综合产生的压缩和破坏的结果，其大小与爆炸能量成比例，也与爆炸气体体积有关，体积大，爆力作用增强。测定炸药爆力大小的方法有几种，如铅柱法、爆破漏斗法、弹道摆法、弹道臼炮法等。前两种方法比较简便实用，广泛用于测定矿用炸药的爆力。测定方法不同，爆力指标的表示方法也不同。


图4-18  铅柱法测定爆力
(a) 爆炸前铅柱    (b) 爆炸后铅柱
1-铅柱；2-雷管；3-药包；4-石英砂

四、殉爆距离
工业炸药的爆炸冲能感度常用殉爆距离大小来衡量，测定方法如图1-2-9所示。主爆药包与从爆药包同置于直径与药包直径相近的半圆沟中。两个药包纵轴在同一水平线上，距离为 ，主爆药包由雷管起爆后，产生强烈空气冲击波，在一定距离范围内，可以激起从爆药包爆炸。如果距离 过大，冲击波在传播过程中强度衰减，不足以引起从爆药包爆炸。足以使从爆药包爆炸的药包间最大距离，就是炸药的殉爆距离。殉爆距离的单位用cm表示。殉爆距离大，说明炸药的爆炸冲能感度高。用殉爆距离作标准比较不同炸药感度时，一定要保持相同的测定条件，否则就失去测定结果的可比性。

图 4-19 炸药殉爆距离测定法
1-雷管；2-主爆药包；3-从爆药包

由上述不难得出，氧平衡不仅具有理论意义，而且是设计混合炸药配方、确定炸药使用范围和条件的重要依据。
第七节  火雷管起爆法
一、火雷管
火雷管是最早使用的雷管，正常使用时，火雷管用导火索喷出的火焰引爆。在机械能和其它形式的热能的作用下也可以被引爆而发生爆炸事故。

图4-20  火雷管的结构
1-管壳；2-加强帽；3-主起爆药；4-副起爆药；5-导火索插口；6-聚能穴
火雷管由管壳、主、副起爆药、加强帽、聚能穴等组成。其构造如图3-4所示。管壳是用纸、塑料或金属(铜、铝)等材料制成的小圆管。将雷管各部分连成一个整体。雷管的上端开口。用以插入导火索。底端制成凹槽形聚能穴，用以增强雷管的起爆能力。
主起爆药常用的是二硝基重氮酚。副起爆药为黑索金，用以增强雷管起爆能力。加强帽为一中心带孔的小金属罩，常用厚度0.20mm的铜片冲制而成。其作用是在雷管中形成一个封闭的药室，加强起爆药爆轰的约束条件，提高雷管的起爆能力；同时还可以起密封作用，以减小起爆药的暴露面积和外界影响，防止起爆药受潮，保证雷管起爆的可靠性。
聚能穴的作用是使雷管起爆能量更集中，提高能量密度，保证炸药被引爆。所以，聚能穴的方向应与炸药的传爆方式一致。
工业雷管按起爆威力从小到大分成十个等级，号数愈大，起爆能力愈大。常用的是6#和8#雷管。6#雷管装药量一般为0.1～0.4g的起爆药和0.42～0.5g的加强药；8#雷管装药量一般为0.1～0.4g的起爆药和0.7～0.72g的加强药。
火雷管必须和导火索配合使用。
二、导火索
导火索是和火雷管配套使用的索状点火材料。导火索药芯是黑火药，外面包裹多层防潮、抗拉材料，外皮为白色。导火索用明火点燃，国产导火索的燃速为100～120s/m。导火索的燃速和喷火能力是安全使用的保证。燃速不稳、火焰喷射长度小于40mm的导火索即为不合格产品，不能使用。
三、起爆安全
导火索和火雷管是分库存放的，使用前在专门的地点，用专用工具制作起爆雷管。按照导火索的燃速，计算从点火到点火员撤离到安全区所需的导火索长度，截取导火索，插入火雷管，并用胶布包扎，即为起爆雷管。制作的起爆雷管数满足一次爆破即可。由于火雷管需人工点火起爆，靠导火索稳定的燃速控制时间，所以燃速不稳定的导火索绝对不能使用，以免发生意外事故。将起爆雷管插入药包并包扎，即制成起爆药包，制作起爆药包必须在爆破现场进行。
点火起爆由专人完成，点火器材有导火索段、点火棒、点火线、点火筒、点火三通等。每人只点一个炮时，点燃导火索后迅速撤离到安全区即可。一人点多个炮时，点火前应按爆破设计要求，确定各个炮点的点火顺序，调整每个炮点导火索的长度，控制起爆时间间隔，相应地确定点火器材上火源的时间间隔，实现一次点火。
四、优缺点
火雷管起爆一般用在小规模爆破。
它的优点是：
（1）操作技术简单，工人容易掌握，与电雷管起爆法比较，起爆的准备工作量少；
（2）一般不受外来电的影响，除非雷电直接击中它；
（3）成本低，便于推广。
它的缺点是：
（1）起爆前无法用仪表来检查起爆网路联接的质量；
（2）不能用于有沼气和矿尘爆炸危险的地点；
（3）必须人工在爆破点逐个点火，安全性差；
（4）不能精确控制爆破顺序，不能用于要求较高的控制爆破，在大型工程爆破中，火雷管用量很少。
第八节  电雷管起爆
一、电雷管的基本原理和分类
电雷管用电能转化的热能使雷管中的炸药起爆。
如图4-21所示，电雷管通电时桥丝（一般为康铜或镍铬丝）发热，使引火头爆燃，主起爆药在引火头爆燃作用下起爆，起爆药爆炸引起加强药爆炸。起爆药为感度很高的二硝基重氮酚、氮化铅或雷汞等，药量约0.4g；加强药为黑索金、梯恩梯等高威力单质猛炸药或它们的混合药，药量约为0.7g。
电雷管分为瞬发电雷管、秒延期电雷管和毫秒延期电雷管。瞬发电雷管引火头直接引爆起爆药，在引火头和起爆药之间没有时间延迟。秒延期电雷管和毫秒延期电雷管的引火头首先引爆延时药，延时药燃烧一定时间后才引爆起爆药，所以秒延期电雷管和毫秒延期电雷管都有按预定时间延迟雷管爆炸的作用，是控制爆炸顺序的有效手段。三种电雷管的结构分别见图4-21、4-22、4-23。秒延期电雷管和毫秒电雷管的规格见表4-15和表4-16。


图4-21  瞬发电雷管的结构
(a)直插式；        (b)引火头式；
1-脚线；2-管壳；3-密封；4-纸垫；5-桥丝；
6-引火头；7-加强帽；8、9-主起爆药；10-副起爆药
    

图4-22  秒延期电雷管的结构
1-脚线；2-密封塞；3-管壳；4-引火头；5-副起爆药
6-导火索；7-加强帽；8-主起爆药

图4-23  毫秒电雷管的结构
(a)    (a)     装配式； (b) 直填式；
1-脚线；2-密封塞；3-桥丝；4-引火头；5-延期药；6-加强帽；7-主起爆药；8-副起爆药；9-管壳

由于爆区附近线路和设备漏电产生杂散电流（大于30mA），或者其它原因产生静电，有可能引起电雷管早爆，造成意外爆炸事故。在这种情况下可以采用抗杂散电流电雷管（简称抗杂电雷管）。抗杂电雷管对静杂电不敏感，但制造成本较高，目前国内主要有两种类型：无桥丝抗杂电雷管和低阻桥丝抗杂电雷管。
表4-15  秒延期电雷管的规格
段    别    秒延期电雷管    半秒延期电雷管延期时间（s）
    延期时间 （s）    标志（脚线颜色）    
1    £0.1    灰兰    £0.1
2    1.0+0.5    灰白    0.5±0.15
3    2.0+0.6    灰红    1.0±0.15
4    3.1+0.7    灰绿    1.5±0.15
5    4.3+0.8    灰黄    2.0±0.2
6    5.6+0.9    黑兰    2.5±0.2
7    7.0+1.0    黑白    3.0±0.2

表4-16  毫秒延期电雷管的延时时间
段别    第一系列    第二系列    第三系列    第四系列    第五系列    MG803-A
1    <5    <13    <13    <13    <14    0
2    25±5    25±10    100±10    300±30    10±2    25
3    50±5    50±10    200±20    600±40    20±3    40
4    75±5    75±15    300±20    900±50    30±4    55
5    100±5    110±15    400±30    1200±60    45±6    70
6    125±5    150±20    500±30    1500±70    60±7    90
7    150±5    200±20    600±40    1800±80    80±10    110
8    175±5    250±25    700±40    2100±90    110±15    130
9    200±5    310±30    800±40    2400±100    150±20    150
10    225±5    380±35    900±40    2700±100    200±25    170
11         460±40    1000±40    3000±100         195
12         550±45    1100±40    3300±100         220
13         650±50                   245
14         760±55                   270
15         880±60                   295
16         1020±70                   330
17         1200±90                   365
18         1400±100                   400
19         1700±130                   435
20         2000±150                   470
21                             520
22                             570
23                             620
24                             670
25                             720
26                             770
27                             820
28                             880
29                             940
30                             1000

无桥丝抗杂电雷管和普通毫秒延期电雷管的主要区别是取消了电桥丝，在引火药中加入适量的导电物质乙炔炭黑和石墨，做成具有导电性的引火头。当外加电压小于某一定值时，由于引火头电阻大，使通过的电流小，不能引燃引火头；当外加电压增高到某一定值时，引火头的电阻随外加电压的增高而减小，因此它具有一定的抗杂散电流能力。
低阻桥丝抗杂电雷管和普通毫秒延期电雷管的主要区别是它用低电阻值的紫铜丝代替康铜丝和镍铬丝。这种雷管具有良好的抗杂性能，基本上满足了地下工程的安全爆破要求。但是它的电阻很小，不易用爆破量测仪表检查桥丝是否短路，同时防潮性能也差。
无起爆药毫秒延期电雷管是目前世界上最先进和最安全的雷管。其结构特点是取消了雷管中最敏感的起爆药，整个雷管只装单一的猛炸药或混合猛炸药，并解决了无起爆药电雷管的群爆问题。由于雷管中取消了起爆药，因而在生产、运输、使用、贮存过程中安全性好。这种雷管不仅结构简单，而且一切电性能、爆炸威力及段别与普通毫秒延期电雷管相同。此外，冲击感度低于普通雷管，具有较强的耐火性能。由于这种雷管具有上述独特优点，因此显示出强大的生命力，预计不久将取代所有的有起爆药的雷管，并将制成各种电、非电、耐高温等系列产品，可望应用于各个领域的工程爆破中。
值得注意的是，毫秒延期电雷管在有瓦斯或煤尘爆炸危险的煤层中使用时，最后一段的延期时间不得超过130ms。这是因为130ms时瓦斯涌出的浓度比瓦斯爆炸下限4%少83%～86%，能保证安全。若为全断面一次爆破，则因毫秒延期雷管总延期时间很短，先爆开部分的瓦斯涌出浓度还达不到爆炸浓度，煤尘也来不及扬起，最后一组炮就已全部爆炸。
适用于有瓦斯的爆破作业面的雷管是安全电雷管，分为安全瞬发电雷管和安全毫秒延期电雷管。其特点是：在雷管的猛炸药黑索金中加人消焰剂，将雷管的底部结构凹形聚能穴改变为平底结构，避免雷管爆炸时在轴线上形成一股高速的聚能射流。延期药的直径缩小，延期体也由单芯改为多芯，可避免因延期体残渣的喷出而造成瓦斯爆炸。安全电雷管的总延期时间必须控制在130ms以内。
二、电雷管的特性参数和连接方法
在电雷管的选用和电爆网络设计中，必须掌握所使用的电雷管的基本特性参数，否则爆破的质量和安全均无保证。
（1）雷管的全电阻
电雷管的全电阻包括电雷管脚线和桥丝串联的总电阻，也就是用欧姆表在电雷管两根脚线的端部所测定的电阻。电雷管的全电阻决定了电雷管在起爆电网上获得能量的大小。同组串联起爆网路中，全电阻大的电雷管获得较多的电能；并联起爆网路中，全电阻大的电雷管获得较少的电能。如果在同一起爆网路上电雷管的全电阻相差太大，使得各电雷管所获得的点燃能相差也大，很难保证起爆的安全可靠。爆破安全规程规定，用于同一爆破网路的电雷管应是同厂同型号产品，而且雷管桥丝电阻值的差，康铜丝不超过0.3W，镍铬丝不超过0.8W。国产电雷管的电阻值见表4-17。
表4-17  国产电雷管的电阻值
桥丝材料    桥丝电阻W    脚线长度m    脚线材料    全电阻W    允许误差W
康铜    0.7～1.0    2    铁线    2.5～4.0    ±0.13
            铜线    1.0～1.5    ±0.13
镍铬    2.5～3.0    2    铁线    5.6～6.3    ±0.40
            铜线    2.8～3.8    ±0.42

（2）最大安全电流
电雷管通以恒定直流电流持续5min，不致引燃电雷管引火头的最大电流，称为电雷管的最大安全电流。国产电雷管的最大安全电流，康铜桥丝电雷管为0.3～0.55A，镍铬桥丝电雷管为0.125～0.175A。规定最大安全电流是为了保证爆破作业的安全，并作为设计爆破专用仪表输出电流的依据。检测电雷管用的电参数仪表的输出电流不得超过30mA。
（3）最小准爆电流
肯定能引爆电雷管的最小直流电流，称为电雷管的最小准爆电流。国产电雷管的最小准爆电流不大于0.7A。在爆破网络设计中，必须使每个电雷管上流过的直流电流大于最小准爆电流，才能保证每个电雷管都能可靠起爆。在实际设计中，设计流过每个电雷管的电流一般比最小准爆电流大得多，直流取2～2.5A，交流取2.5～4A。
（4）点燃时间tB和传导时间q
点燃时间指从通电到引火头点燃的时间；传导时间指从引火头点燃到雷管爆炸的时间。点燃时间和传导时间之和称为电雷管的反应时间，表示电雷管从通电到爆炸所经历的时间。电雷管通电时间只要超过点燃时间后，即使切断电源也能爆炸，所以在设计起爆网络时必须保证每个电雷管通电时间超过点燃时间。
（5）点燃起始能（或称最小发火冲能）
I2tB称为电雷管的点燃起始能，它是使电雷管引火头发火的最小电流起始能。表示电雷管对电流的敏感程度。点燃时间相同时，电雷管点燃所需的电流越小，表明电雷管越敏感；若通以同样大小的电流，电雷管被点燃的时间越短，电雷管越敏感。一般用点燃起始能的倒数表示电雷管的敏感度，即Sm=1/ I2tB。在起爆设计中，应尽可能使用点燃起始能接近的电雷管。
（6）电雷管起爆的连接方法
两个电雷管的连接方法只有串联和并联两种。两个以上的电雷管可以串联或并联，也可以串、并联混合连接，较大的起爆网都是由复杂的串并联组成。图4-24是简单的混合联方法。


五、优缺点
电雷管曾经是应用最广的起爆方法，可广泛应用于炮眼、深孔和药室爆破中。
它的优点是：
（1）可以实现远距离操作，大大提高了起爆的安全感；
（2）可以同时起爆大量药包，有利于增大爆破量；
（3）可以准确控制起爆时间和延期时间，有利于改善爆破效果；
（4） 起爆前可以用仪表检查电雷管的质量和起爆网路的施工质量，从而保证了起爆网路的正确性和起爆的可靠性。
它的缺点是：
（1）准备工作复杂，作业时间长；
（2）电爆网路设计和计算繁琐，要求操作者具有一定的电工知识；
（3）必需具备起爆的电源；
（4）易受静电和杂散电流的影响而发生早爆事故。
第九节 导爆管－雷管起爆
火雷管用导火索引爆雷管，电雷管通过电线将电能传给雷管使雷管爆炸，导爆管在导爆管－雷管起爆系统中所起的作用相当于火雷管起爆中的导火索或电雷管起爆中的电线，但导爆管传递的是爆炸冲能。导爆管是导爆管－雷管起爆中的关键。
一、导爆管
导爆管也称Nonel管，用高压聚乙烯制成的透明塑料软管，外径3.0mm，内径1.5mm。管的内壁喷涂一层极薄的传爆炸药，是以黑索金或奥克托金和敏化剂、少量硬脂酸等为主要成分的粉状混合炸药，药量为16～20mg/m。
导爆管可以被任何可以产生冲击波的起爆器材起爆。当导爆管受外界冲击能作用时，在管内产生冲击波。由于冲击波的管道效应，导爆管内壁上的猛炸药产生很快的化学反应，反应释放出的能量补充冲击波过程中的能量损失，使冲击波以大约1800～2000m/s的速度稳定传播。冲击波传到雷管使雷管爆炸。
导爆管有一定的机械强度，用火点燃导爆管不会发生爆炸，在水中不会影响导爆管的传爆性能，导爆管传爆时不会影响自身的管壁，所以用过的导爆管和未用的导爆管没有明显的区别。
二、导爆管雷管
导爆管雷管分为瞬发和延期雷管两类，延期雷管又分毫秒、半秒和秒延期几个系列，有比较全的延期分段。段别见表4-30。导爆管雷管的结构和电雷管相似，只不过引火部分是导爆管，而不是引火头和脚线。延期导爆管雷管的结构见图4-28。还有无起爆药的导爆管雷管，导爆管直接起爆加强药。

图4-28  延期导爆管雷管
1-导爆管；2-塑料塞；3-管壳；4-延期药；5-加强帽；6-主起爆药；7-副起爆药

表4-30  导爆管雷管的段别
段别    有起爆药    无起爆药
    1/4s    1/2s    s    ms    MG830-B    1/2s    s    ms
1    0    0    0    0    0    0    0    0
2    0.25    0.5±0.15    1    25±10    25    0.5±0.15    £1.0    25±10
3    0.5    1.0±0.15    2    50±10    50    1.0±0.15    2±0.5    50±10
4    0.75    1.5±0.20    3    75±15    75    1.5±0.20    3±0.5    75±15
5    1.00    2.0±0.20    4    110±15    100    2.0±0.20    4±0.5    110±15
6    1.25    2.5±0.20    5    150±20    125    2.5±0.20    5±0.5    150±20
7    1.5    3.0±0.20    6    200±20    150    3.0±0.20    6±0.5    200±20
8    1.75    3.5±0.20    7    250±25    175    3.5±0.20         250±25
9    2.00    4.0±0.25    8    310±30    200    4.0±0.25         310±30
10    2.25    4.5±0.25    9    380±35    225    4.5±0.25         380±35
11    2.5         10    460±40    250              460±40
12    2.75         11    550±45    275              550±45
13    3.00              650±50    300              650±50
14    3.25              760±55    325              760±55
15    3.5              880±60    350              880±60
16                   1020±70    400              1020±70
17                   1200±90    450              1200±90
18                   1400±100    500              1400±100
19                   1700±130    550              1700±130
20                   2000±150    600              2000±150
21                        650              
22                        700              
23                        750              
24                        800              
25                        850              
26                        950              
27                        1050              
28                        1150              
29                        1250              
30                        1350              
三、导爆管的连接
导爆管能够在管内传播冲击波，对管外的作用极小，与导爆管外壁接触的雷管或炸药不会受管内传播的冲击波的影响而爆炸。因此在连接导爆管时，直接将导爆管与导爆管捆扎在一起不起作用，必须用专用的连接件或雷管才能将导爆管连接起来，使管内冲击波从一个导爆管传给另一个导爆管。
1）  连通管
连通管用高压聚乙烯压铸而成，有分岔式和集束式两类，如图4-29、4-30所示。将冲击波源管插入正向，接受冲击波的导爆管插在另一侧，通过连通管可将冲击波从正向传递到另一侧的一根或多根导爆管。在使用连通管时，不要留空孔，不用的孔要堵上，以减少能量损失，还可以提高传爆的可靠性。

图4-29  分岔式连通管


图4-30  集束式连通管



  
2）  非电导爆四通
非电导爆四通相当于一个延期导爆管雷管后面加上三个能插入导爆管的孔，如图4-31所示。冲击波从L一侧传给延期雷管，经过一定的延时引发雷管爆炸，雷管爆炸引爆R侧导爆管，从而将爆炸冲击波从L侧传到R侧。可见非电导爆四通起到传递和延时爆炸的作用。



图3-31  非电导爆四通结构
1-主爆导爆管；2-外壳；3-大内管；4-延期药；5-导爆药；6-被爆导爆管
3）  连接块
连接块用普通塑料制成，中间大孔用来插雷管，周围小孔用于插导爆管，如图4-32所示。从主爆导爆管传来的爆炸冲击波激发雷管爆炸，雷管爆炸引爆周围的被爆导爆管，起到从主爆导爆管向从爆导爆管传递爆炸冲击波的作用。其中导爆管雷管可以采用延期雷管，同时起传爆和延期作用。

图4-32  连接块与导爆管连通图
1-连接块主体；2-传爆雷管；3-主爆导爆管；4-被爆导爆管

四、起爆方法
导爆管可以用激发枪、激发笔、雷管、导爆索或炸药来激发。导爆管雷管在出厂时已经带有预定长度的导爆管，如图3-1-8所示。如果只用一发雷管起爆，而且雷管所带导爆管长度满足安全要求，那么只要将雷管插入药包就已经构成最简单的完整起爆系统，用激发枪激发导爆管就可以起爆。
工程爆破往往每次有多个爆区，每个爆区可能有许多爆破点，这就需要在一次爆破中使用大量雷管，而且各爆区和爆破点间按一定的时间顺序起爆，先后起爆的时间差有以秒为单位的秒差起爆，也有以毫秒为单位的微差起爆，这样的时间差是人工难以实现的，只能由延期雷管来控制。可以根据爆破量的大小划分成爆区，每个爆区有多个爆破点，爆破点与爆区之间用连接件连通，最终引出一根起爆导爆管，爆区和爆破点的起爆顺序由所用雷管的段别控制，起爆时只要激发主起爆导爆管即可。
起爆顺序的控制可以通过两种方法，一种方法是每个爆破点采用不同段的延期雷管，爆区和总爆破网路的连接全部采用连通管或瞬发雷管连通；另一种方法在每个爆破点均采用瞬发雷管，爆破点间和爆区间采用不同段的延期雷管。两种方法各有优缺点。图4-33为爆破点延期起爆网路连接示意图，图4-34为爆区连接时延期的起爆网连接图。

图4-33  爆破点延期起爆网
1-总起爆雷管；2-导爆管；3-连接块或瞬发雷管；4-爆破点延期雷管


图4-34  爆区连通时延期起爆网
1-总起爆雷管；2-延期传爆雷管；3-爆破点瞬发雷管；4-导爆管
五、优缺点
导爆管──雷管起爆方法属于非电起爆，其优点是：不受静电、杂散电流影响，在有雷电、工业电网区、机电设备较多的环境使用安全；操作简单，使用方便；延期系列全，一次同时引爆的雷管数不受限制，可以满足各类工程爆破的控制要求。
和电雷管相比，导爆管──雷管起爆网路的缺点是：不能用仪表检查网路连接质量，不能用于有瓦斯、煤尘爆炸危险的环境。
该方法适用于各种规模的起爆网路中，特别是用于大型起爆网路时更能突出其优点。目前在露天矿山的深孔爆破、井下矿的巷道掘进及城市控制爆破中都得到了广泛的适用。
第十节导爆索起爆
一、导爆索
导爆索是一种传递爆轰的索状起爆器材，结构与导火索类似，药芯为黑索金、太安（白色）等单质猛炸药，普通导爆索外皮为红色（导火索为白色）。导爆索分为普通、安全、高抗水、高能、低能导爆索多种。国产普通导爆索药芯为黑索金，药量为12～14g/m，外径6mm，爆速不低于6500m/s，可以直接起爆炸药、雷管和导爆管，具有一定的抗水性能。安全导爆索内加有消焰剂食盐；高抗水导爆索外包裹层内有一层塑料防水层，以便在深水中使用；高能导爆索药量比普通导爆索大，低能导爆索的药量比普通导爆索少，分别用在特殊的爆破作业。
二、继爆管
单纯的导爆索起爆网中各药包几乎是齐发起爆，继爆管和导爆索配合使用，可达到毫秒延期的效果。继爆管的起爆能力不小于8#雷管。继爆管的结构如图4-35所示。单向继爆管相当于毫秒电雷管去掉引火头部分，用消爆管取而代之，如果没有消爆管，爆轰源方向导爆索爆炸的爆轰波会击穿延期药，直接引爆主、副起爆药，继爆管就起不到延时的作用。消爆管的作用就是将导爆索传来的爆轰波减弱，使其正常地引燃延期药，通过预定延期时间后再引爆起爆药，将爆轰波继续传下去，达到继爆管延时的作用。单向继爆管如果方向接反，则不能传爆。双向继爆管在两个方向都是对称的，没有方向问题，两个方向都可延时传爆。双向继爆管的成本要高一些。


图4-35  继爆管结构图
(a)-单向继爆管；(b)-双向继爆管
1-导爆索；2-连接套；3-消爆管；4-减压室；5-延期药；6-起爆药；7-猛炸药

象延期电雷管和延期导爆管一样，继爆管也有延时段别，根据需要可以选用不同的延期时间。表4-41为国产继爆管各段的延期时间。
表4-41  继爆管的延期时间
段别    延期时间 ms    段别    延期时间ms
    单向继爆管    双向继爆管        单向继爆管    双向继爆管
1    15±5    10±3    6    125±10    60±4
2    30±7    20±3    7    155±10    70±4
3    50±7    30±3    8         80±4
4    75±7    40±4    9         90±4
5    100±8    50±4    10         100±4
三、导爆索安全起爆
导爆索起爆网路主要由导爆索和继爆管组成，导爆索起传爆作用，继爆管起延时作用，还需要用其它雷管起爆导爆索，才可以构成完整的起爆系统。起爆导爆索可以用火雷管、电雷管或导爆管雷管。雷管和导爆索、导爆索和导爆索之间的连接只要绑扎在一起即可，其常见的连接方式见图4-36所示。

图4-36  导爆索起爆网的连接
a)分段并联；b)并簇联；c)导爆索搭头接；d)导爆索水手接；e)导爆索T型接
四、优缺点
导爆索起爆方法的优点是：可以实现各种控制爆破；而且比导爆管、电雷管起爆简单；可靠性高；起爆能力大；不受静杂电的影响；有一定的耐水能力。其缺点是：成本较高；不能用仪表检测网络的连接质量；实现多段微差起爆比较困难；声响和空气冲击波较大。
该方法主要适用于深孔爆破、峒室爆破和各种光面、预裂爆破。在大爆破中多用作辅助起爆系统。城市拆除控制爆破中也可以使用。
五、混合起爆
以上介绍的几种起爆方法各有优缺点，实际工程爆破时经常采用以上几种起爆方法的混合起爆系统。由于导爆索起爆需要用其它雷管起爆，本身就是混合起爆法。电雷管容易控制，最适合于用作主起爆雷管；导爆管雷管不受静杂电影响，且成本较低，适合于大量用于起爆网路上的各起爆点；导爆索的传爆和起爆能力强，可以用在重要的起爆点和重要的连接部位。在起爆网的设计中，应该充分考虑各种起爆器材的优缺点，扬长避短，从安全和经济上合理地布设起爆网。
井下巷道掘进时，常用火雷管作为主起爆雷管，导爆管雷管作为各个炮孔的起爆雷管。城市控制爆破中，常用电雷管作为主起爆雷管，导爆管雷管作为各个炮孔的起爆雷管，如果要求同段起爆的雷管数目较多，可以使用导爆索分别将同段导爆管雷管连接起来，因为导爆索的爆速比导爆管的传递冲击波的速度高得多，基本上可以保证同时起爆。



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