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第二章爆破工程•爆破是利用炸药的爆炸能量对周围的岩石、混凝土或土等介质进行破碎、抛掷或压缩，达到预定的开挖、填筑或处理等工程目的的技术。在水利工程施工中，爆破技术广泛用于水工建筑物基础、导流隧洞和地下厂房等的开挖，以及料场开采、定向爆破筑坝和建筑物拆除等。第一节爆破器材与起爆方法•本节主要介绍以下两方面内容:•一、炸药和起爆器材•二、起爆方法和起爆网路一、炸药和起爆器材•在这一部分主要了解并掌握以下内容:•（一）炸药火雷管•1.炸药的性能指标•2.常用的工业炸药•（二）起爆器材•1.雷管•2.导火索电雷管•3.导爆索导爆管雷管•4.导爆管•5.导爆雷管高强度导爆管塑料导爆管工业导火索塑料导爆索（一）炸药•一般来说，凡能发生化学爆炸的物质均可称为炸药。通常应按照岩石性质和爆破要求选择不同性能指标的炸药。•1.炸药的性能指标•2.常用的工业炸药起爆器材返回1．炸药的性能指标•反映炸药特性的基本性能指标有：•（1）威力•（2）敏感度•（3）氧平衡•（4）安定性•（5）殉爆距离•（6）最佳密度（1）威力•代表炸药的作功能力，分别以爆力和猛度表示。•爆力又称静力威力，用定量炸药炸开规定尺寸铅柱体内空腔的容积(mL)来衡量，它表征炸药炸胀介质的能力。•猛度又称动力威力，用定量炸药炸塌规定尺寸铅柱体的高度(mm)来表示，它表征炸药粉碎介质的能力。返回（2）敏感度•炸药在外界能量作用下激起爆轰的过程，称为炸药的起爆。•炸药起爆的难易程度，称为炸药的敏感度。•炸药的敏感度包括热感度、火焰感度、冲击感度、摩擦感度和爆轰感度等。炸药感度指标通过规定条件下的实验确定，该值对于指导炸药的安全生产、运输、贮存和使用有重大参考作用。返回（3）氧平衡•反应炸药含氧量和氧化反应程度的指标。•零氧平衡：当炸药的含氧量恰好等于可燃物完全氧化所需要的含氧量，则生成无毒CO2和H2O,并释放大量热能，称零氧平衡。•正氧平衡：若含氧量大于需氧量，生成有毒的NO2，并释放较少的热量，称正氧平衡。•负氧平衡：若含氧量不足，生成有毒的CO，释放热量仅为正氧平衡的1/3左右，称为负氧平衡。•不难看出，从充分发挥炸药化学反应的放热能力和有利于安全出发，炸药最好是零氧平衡。考虑到炸药包装材料燃烧的需氧量，炸药通常配制成微量的正氧平衡。氧平衡可通过炸药的掺和来调整。例如TNT炸药是负氧平衡，掺入正氧平衡的硝酸铵，使之达到微量的正氧平衡。对于正氧平衡的炸药药卷，也可增加包装纸爆炸燃烧达到零氧平衡。返回（4）安定性•炸药在长期贮存中保持自身性质稳定不变的能力。包括物理安定性和化学安定性。返回（5）殉爆距离•炸药药包的爆炸引起相邻药包起爆的最大距离。返回（6）最佳密度•炸药能获得最大爆破效果的密度。凡高于和低于此密度，爆破效果都会降低。返回2.常用的工业炸药•常用的工业炸药有：•⑴TNT（三硝基甲苯）•⑵胶质炸药（硝化甘油炸药）•⑶铵锑炸药•⑷铵油炸药•⑸浆状炸药•(6)乳化炸药•在水利水电工程建设中，较常用的工业炸药为铵梯炸药、乳化炸药和铵油炸药。⑴TNT（三硝基甲苯）•是一种烈性炸药，呈黄色粉末或鱼鳞片状，难溶于水。可用于水下爆破。由于威力大，常用来做副起爆药。爆炸后呈负氧平衡，产生有毒的一氧化碳，故不适用于地下工程爆破。返回⑵胶质炸药（硝化甘油炸药）•是烈性炸药，色黄、可塑、威力大、密度大、抗水性强，可做副起爆炸药，也可用于水下和地下爆破工程。它的冻结温度高达13.2℃，冻结后，敏感度高，安全性差，可加入二硝基乙二醇形成难冻状态，降低敏感度。国产SHJ-K水胶炸药，不仅威力大，抗水性好，且敏感度低，运输、贮存、使用均较安全。•随着硝铵类含水炸药的出现，该类炸药的使用日趋减少。返回⑶铵锑炸药•其主要成分是硝酸铵加少量的三硝基甲苯（敏感剂）和木粉（可燃剂）混合而成。调整三种成分的百分比可制成不同性能的铵锑炸药。这种炸药敏感度低，使用安全。其色黄，呈粉末状，爆气中含毒气较少，可用在地下爆破工程。但吸湿性强，易潮解结块，使爆力和敏感度降低。因此，在贮存、运输和装药中都应注意防潮，使其含水量不超过0.3%～0.5%。•国产铵梯炸药有露天铵梯炸药、岩石铵梯炸药和煤矿铵梯炸药等主要品种。工程爆破中，2号岩石铵梯炸药得到广泛运用，并作为我国药量计算的标准炸药。其爆力为320mL，猛度为12mm，殉爆距离5cm。临界直径为18～22mm，直径为32～35mm、处于最佳密度时的药卷爆速约3600m/s，贮存有效期为6个月。•硝酸铵加入一定配比的松香、沥青、石蜡和木粉，可制成铵松腊和铵沥蜡炸药，改善了炸药的吸湿性和结块性，用于潮湿和有少量水的地方，爆破中等坚硬的岩石。返回（4）铵油炸药•硝酸铵中加入一定成份的35号柴油，可制成性能良好的铵-油炸药。当掺入2％的柴油（重量比）时，炸药的敏感度最高；当掺入5％～6％的柴油时，爆力最大，且爆炸时呈零氧平衡，故能用于地下工程爆破，爆破牢固系数为6～12的岩石。铵-油炸药比普通岩石炸药要多用15％，才能保持相同的爆破效果，但其成本却比普通炸药约低一半，故总的说来，采用铵-油炸药经济上是合理的。对于粗粒铵-油炸药，爆炸初始峰压较小，俣压力衰减缓慢，减少了爆炸的粉碎作用却增加了破裂抛掷作用，从而增加了爆落方量，提高了炸药的有效能量利用率。•其主要成分是硝酸铵和柴油。为减少结块，可加入木粉。理论与实践表明，硝酸铵、柴油、木粉的配比以92：4：4最佳；当无木粉时，含油率以6%较好。铵油炸药成本低、使用安全、易于生产，但威力和敏感度较低。热加工拌和均匀的细粉状铵油炸药，可用8号雷管起爆；冷加工颗粒较粗、拌和较差的粗粉状铵油炸药需用中继药包始能起爆。铵油炸药的有效贮存期仅为7～15天，一般在工地现场拌制。返回（5）浆状炸药•这是以氧化剂的饱和水溶液、敏感剂及胶凝剂为基本成分的抗水硝铵类炸药。含有水溶性胶凝剂浆状炸药又叫水胶炸药。具有抗水性强、密度高、爆炸威力较大、原料来源广和使用安全等优点，主要缺点是储存期短，在露天有水深孔爆破中应用广泛。返回（6）乳化炸药•这是以氧化剂（主要是硝酸铵）水溶液与油类经乳化而成的油包水型的乳胶体作爆炸基质，再添加少量敏化剂、稳定剂等添加剂而成的一种乳脂状炸药。乳化炸药的爆速较高，且随药柱直径增大、炸药密度增大而提高。乳化炸药有抗水性能强，爆炸性能好，原材料来源广，制造工艺简单，生产使用安全和环境污染小等优点。有效贮存期为4～6个月。返回（二）起爆器材•常用的起爆器材包括各种雷管、用来引爆雷管或传递爆轰波的各种材料。•1.雷管•2.导火索•3.导爆索•4.导爆管•5.导爆雷管返回⑴雷管•用来引爆炸药的器材。根据点火装置的不同，分为火雷管和电雷管。•火雷管在帽孔中插入导火索点火引爆；电雷管由脚线引至电气点火装置，点火引爆正起爆药雷汞或迭氮铅，再激发副起爆药TNT或四硝化戊四醇产生爆轰。正起爆药外用金属的加强帽封盖。•电雷管有即发、秒延迟和毫秒延迟三种。常用的即发雷管为6～8号；秒延迟雷管不同于即发雷管之处在于点火装置与加强帽之间多了一段缓燃剂，根据缓燃剂的长短控制延发时间，国产的秒延雷管分7段，每段延发间隔1s；毫秒延迟电雷管的构造是在点火装置与加强帽间增设毫秒延迟药，国产毫秒延迟雷管有五个系列产品，其中第五系列被广泛运用，共计20段，最大延迟时间可达200ms。图2-1各种雷管的构造（a）火雷管；（b）即发电雷管；（c）延迟电雷管1-聚能穴；2-副起爆药；3-正起爆药；4-缓燃剂；5-点火桥丝；6-雷管外壳；7-密封胶；8-脚线；9-加强帽；10-帽孔2．导火索•导火索用来激发火雷管。索芯为黑火药，外壳用棉线、纸条和防水材料等缠绕和涂抹而成。按使用场合不同，导火索有普通型、防水型和安全型三种。使用最多的是每米燃烧时间为100～125s的普通导火索。3．导爆索•导爆索可分为安全导爆索和露天导爆索。水利水电工程中常用的为普通露天导爆索。导爆索构造类似于导火索，但其药芯为黑索金，外表涂成红色，以示区别。普通导爆索的爆速一般不低于6500m/s，线装药密度为12～14g/m。合格的导爆索在0.5m深的水中浸泡24h后，其敏感度和传爆性能不应变。4．导爆管•导爆管用于导爆管起爆网路中冲击波的传递，需用雷管引爆。它为一种聚乙烯空心软管，外径3mm，内径1.4mm。管内壁涂有以奥克托金或黑索金为主体的粉状炸药，线敷药密度为14～18mg/m。其传爆速度为1600～2000m/s。5．导爆雷管•在火雷管前端加装消爆室后，再用塑料卡口塞与导爆管连接即成导爆雷管。消爆室的主要作用在于降低导爆管口泄出的高温气流压力，防止在火雷管发火前卡口塞破裂划脱开。消爆室后无延迟药者为瞬发导爆雷管，有延迟药者为毫秒导爆雷管。秒延迟雷管与电雷管一样，其延迟时间也用精制导火索控制。图2-2导爆雷管构造示意图1-火雷管；2-延迟药；3-消爆室；4-卡痕；5-卡口塞；6-导爆管二、起爆方法和起爆网路•炸药的基本起爆方法包括：火花起爆、电力起爆、导爆管起爆和导火索起爆。•不同的起爆方法，要求采用不同的起爆器材。无论对钻孔爆破还是洞室爆破，当采用群药包进行爆破时，为了达到增强爆破效果、控制爆破震动等目的，采用齐发、延迟、或组内齐发、组间延迟等起爆方式，这就要求用起爆材料将各药包联接成既可统一赋能起爆、又能控制各药包起爆延迟时间的网路，即爆破网路。•1．起爆方法•2．起爆网路1．起爆方法•常用的起爆方法包括电力起爆和非电力起爆两大类，后者又包括火花起爆、导爆管起爆和导爆索起爆。•（1）火花起爆•（2）电力起爆•（3）导爆管起爆•（4）导爆索起爆（1）火花起爆•用导火索和火雷管引爆炸药。将剪截好的导火索插入火雷管插索腔内，制成起爆雷管，再将其插入药卷内成为起爆药卷，而后将起爆药卷放入药包内。导火索一般可用点火线、点火棒或自制导火索点火。导火索长度应保证点火人员安全撤离，且不短于1.2m。•火花起爆为最早使用的起爆方法，但由于受到安全性、爆破规模及爆破延迟时间等方面的限制，目前仅用于起爆非电起爆网路、大块石解炮或小规模的边坡修整爆破等。（2）电力起爆•电气起爆是电源通过电线输送电能激发电雷管，继而起爆炸药的方法。电力起爆网路中电线按其部位可分为端线、联接线、区域线和主线。专用的电容式起爆器以及照明、动力线路，只要能满足功率和电流强度要求，均可作起爆电源。（3）导爆管起爆•导爆管起爆法是20世纪70年代发展起来的一种新型非电起爆方法。首先通过冲击激发源（工程上一般采用雷管）轴向激发导爆管，并在管内形成稳定传播的爆轰波。该稳定爆轰波及高温爆轰产物流导致末端的导爆管起爆进而引起药卷的起爆。（4）导爆索起爆•在导爆索起爆网路中，导爆索既传递爆轰波，又直接起爆炸药。首先用雷管侧向起爆导爆索，而后导爆索再侧向起爆药卷。2．起爆网路•工程爆破中采用的起爆网路按起爆方法可分为电力起爆网路、导爆管起爆网路、导爆索起爆网路及混合起爆网路等。•电力起爆法与导爆管起爆法均可以对群药包一次赋能起爆，并根据工程要求，达到准爆、齐爆或微差起爆的目的。各种起爆网路的特点如下：•电力起爆网路其准爆性可进行检查，但该起爆网路需防外电场的干扰；•导爆管起爆网路不受外电场的干扰，比较安全，但其准爆性无法检查。•导爆索起爆由于无需用雷管，故其安全性最高，导爆索的传爆速度快，网路齐爆性好，其缺点是网路成本高，准爆性无法检查，目前该种网路主要用于光面爆破和预裂爆破等齐爆性要求高的网路。（1）电力起爆网路•电力起爆网路的基本形式为串联法和并联法，如图2-3（a）、（b）所示。•串联法的优点是施工操作简单，要求的电压大而电流小，导线损耗小，网路检测容易；缺点是只要有一处脚线或雷管断路，整个网路的雷管将都拒爆。•并联法的优点是只要主线不断损，各支路的故障不会影响其他支路；缺点是要求较大的网路总电流，导线损耗大。•在工程爆破中，单纯的串联或并联网路只适用于小规模爆破。为了准爆和减少电线消耗，施工中多采用混合联接网路，如串并联或并串联网路，见图2-3（c）、（d）。对于分段起爆的网路，若各段分别采用即发或某一延迟雷管时，则宜采用并—串—并