2　爆破器材

2.1　炸药的爆炸性能

炸药的爆炸性能是炸药与工程爆破效果相关的基本性能和指标，包括炸药的敏感度、爆力、爆速、猛度、殉爆距离、管道效应、聚能效应等性能指标。

2.1.1　敏感度

在外能的作用下，使炸药发生爆炸的难易程度称为敏感度。当炸药起爆所需要的外能小，则该炸药的敏感度高；反之，当炸药起爆所需要的外能大，则该炸药的敏感度低。能够激发炸药发生爆炸反应的能量有热能、电能、光能、机械能、冲击波能等。炸药对于不同形式的外能作用所表现的敏感度是不同的。

（1）炸药的热感度。炸药的热感度是指在热能作用下，炸药发生爆炸的难易程度，通常用爆发点表示。爆发点是在标准容器中放入0.05g炸药，在5min内受热而发生燃烧或爆炸反应时的最低温度。当炸药爆发点越高，表示炸药的热感度越低。不同炸药有各自的爆发点，硝铵炸药为280～320℃，黑火药为290～310℃，雷管为175～180℃。

（2）炸药的机械感度。炸药的机械感度是指炸药在外力撞击下，生产与运输时产生摩擦等机械作用下发生爆炸的难易程度。一般采用爆炸概率法来测定。几种炸药的撞击感度与摩擦感度见表2-1。

（3）炸药的起爆感度。炸药的起爆感度是指在该炸药引爆时，使猛炸药发生爆轰的难易程度。猛炸药对起爆药爆轰的感度，一般用最小起爆药量来表示。在一定试验条件下，使1g猛炸药完全爆轰所需的最小起爆药量称为极限起爆药量。在工程爆破中，习惯用雷管感度来区分工业炸药的起爆感度。能用一发8号工业雷管可靠起爆的炸药称之为具有雷管感度；凡不能用一发8号工业雷管可靠起爆的炸药称其不具有雷管感度。

（4）影响炸药敏感度的几个主要因素。①温度的影响：炸药随着外界温度的增高，各项感度也随之增加，在高温环境下实施爆破作业应引起高度重视；②炸药密度的影响：一般情况下，随着装药密度的增加，炸药起爆感度会下降；当粉状铵梯炸药的装药密度大于1.2g/cm3时，容易出现拒爆；③炸药颗粒度的影响：炸药的颗粒度主要影响炸药的爆轰感度，炸药颗粒越小，其爆轰感度越大；④炸药物理状态和晶体形态的影响：铵梯炸药受潮结块时，感度明显下降；因此，在雨季和潮湿环境下保管和使用铵梯炸药时，应采取有效的防潮措施；硝化甘油炸药在冬季冻结时，晶体形态发生变化，其感度明显提高。

2.1.2　爆力

爆力（威力）反映炸药爆轰气体作用于介质内部时，对介质产生压缩、破坏与抛投的做功能力。炸药爆炸后的爆热、爆温愈高，生成的气体体积越多，爆力就越大，对岩石破坏的能量就越大。爆力值大小取决于炸药的爆热、爆温和爆生气体的体积。

炸药厂家采用铅柱扩孔等方法测爆力，炸药的爆力通带用“mL”表示，而工程爆破中采用爆破漏斗类比法来测爆力。可选几组等量的标准炸药（已知其爆力）和所要测试爆力的炸药进行漏斗试验，试验时在均匀的介质中设置炮孔，将一定量的被测试炸药以相同的条件装入炮孔中，并进行堵塞，引爆后形成一个爆破漏斗。然后在地平面沿两个互相垂直的方向测量漏斗的直径，取其平均值，并同时测量漏斗的可见深度，计算其爆破漏斗的容积，由此来推算被测炸药的爆力。引爆后形成一个爆破漏斗，其剖面见图2-1，爆破漏斗的容积按式（2-1）进行计算：

式中　v——爆破漏斗容积，m3；

r——爆破漏斗平均半径，m；

h——爆破漏斗最大可见深度，m。

2.1.3　爆速

爆轰波在炸药中的传播速度称为爆速，通常用单位m/s或km/s表示。炸药的爆速与炸药的爆炸化学反应速度是两个本质不同的概念，爆速是爆轰波阵面一层一层地沿药柱传播的速度，而爆炸化学反应速度是指单位时间内完成化学反应的炸药质量，用单位g/s表示。在理想的情况下，一种炸药的爆速应是一个常量，在实际使用中，影响爆速的主要因素包括药柱直径、约束条件、炸药的密度和粒度等。一般条件下，直径越大，约束越强，密度越高，粒度越细，爆速越高。当工业炸药的药柱直径一定时，存在使爆速达到最大的密度值，称最佳密度，再继续增大密度会导致爆速下降，下降至临界爆速时，爆轰波将无法稳定传播而导致熄爆。爆速可采用导爆索测定法（道特里什法）、测时仪法和高速摄影法测定，也可通过半经验半理论公式计算。

2.1.4　猛度

猛度是指炸药爆炸瞬间爆轰波和爆炸气体产物直接对与之接触的固体介质局部产生破碎的能力。猛度的大小主要取决于爆速的高低，爆速越高，猛度越大。炸药的猛度通常用铅柱压缩法进行测定，铅度压缩法简单易行，生产实际中普遍采用。铅柱压缩测试试验装置见图2-2。测试方法为：在钢板中央放置直径40mm×60mm的铅柱，铅柱上放置一块直径41mm×10mm圆钢片。猛炸药的试验量，一般为50g，猛度大者，如黑索金、太安等，用25g，装入直径为40mm纸筒内，控制其密度为1g/cm3，药面放一中心带孔的厚纸板，从孔中插入雷管，雷管插入深度15mm，将药柱正放在钢片上，用线绷紧。然后引爆，引爆后铅柱被压成蘑菇形，量出铅柱压缩前后的高度差，单位为mm，即可用来表示该炸药在受试密度下的猛度。

2.1.5　殉爆距离

一个药包（卷）爆炸后，引起与它不相接触的邻近药包（卷）爆炸的现象称为殉爆。殉爆在一定程度上反映了炸药对冲击波的敏感度。在工程爆破中，通常将首先爆炸的药包（卷）称为主爆药包（起爆体），被引爆的药包（卷）称为被爆药包。前者引爆后者的最大距离称为殉爆距离，它也表示该炸药的殉爆能力。在工程爆破中，殉爆距离对确定分段装药的间隔距离、盲炮处理和合理的孔网参数都具有指导意义。同时，在炸药生产厂和炸药库房的设计中，它是确定安全距离的重要依据。

殉爆距离的测试方法：测试时找一块沙土地，先将沙土找平捣实，然后用与药卷直径相同的木棒在沙土上压出一半圆槽，按设计好的殉爆距离将两条药卷放入槽内，两条药卷的中心在一直线上，量好两药卷的距离，将起爆体药卷（主爆药卷）的聚能穴端与被引爆药卷的平面端相对，随后引爆主爆药卷，如果被引爆的药卷完全爆炸，不留有残药和残纸片，则改变两药卷的端部距离，重复试验，直至不殉爆为止。取连续3次不发生殉爆的距离，为该炸药的殉爆距离。殉爆距离用cm表示。炸药殉爆距离的测定方法见图2-3。

殉爆距离表示了炸药的殉爆能力，也是炸药质量好坏的主要标志。在炸药品种、药卷直径、药量、约束条件、爆轰传递方向等条件确定后，殉爆距离既反映了被爆药卷的冲击波感度，又反映了主爆药卷的引爆能力。装药时应该注意在炮孔中产生的影响，当两药卷间的介质不是空气，而是其他物质如水、岩粉、碎石、沙土等密实介质时，炸药的殉爆距离将明显下降，所以炮孔中间段药卷间不得有其他密实介质，以避免发生炸药传爆中断而产生拒爆。

2.1.6　管道效应

炸药的管道效应也称沟槽效应或间隙效应，是指当药卷与炮孔壁间存在月牙形空间时，爆炸药柱出现能量逐渐衰减后，直至药卷传爆至一定长度后发生拒爆的现象。炸药的管道效应是由于药柱外部炸药爆轰时产生的等离子体造成的，药柱起爆后在爆轰波阵面的前方有一等离子层，等离子层对前方未反应的药柱表层产生压缩作用，抑制该层炸药的完全反应。等离子光波波阵面与爆轰波波阵面分开得越大，或者等离子波越强烈，等离子体对未反应炸药药柱的压缩范围和作用越大，使得爆轰波能量在药柱传播中衰减得越大。随着等离子波作用的进一步增强，就会引起未反应的药卷爆轰熄灭。试验结果证明，等离子光波的速度约为4500m/s。另外解释为爆轰产物压缩药卷和孔隙之间间隙中的空气产生冲击波，它超前于爆轰波并压缩药卷，抑制爆轰，产生拒爆。国内部分炸药的管道效应传爆长度测试值见表2-2。

在地下工程隧洞开挖爆破过程中，采用直径42mm炮孔，使用直径32mm药卷不耦合装药爆破时，炮孔和炸药有10mm的月牙形空间，在爆破时炮孔内装的炸药很难全部爆轰完全，炸药的管道效应在施工过程中普遍存在，是影响爆破质量的重要因素之一。在实际工程施工中采用下列技术措施可以减少和消除管道效应，改善爆破效果。

（1）堵塞等离子体的传播：①用水或岩屑充填炮孔与药卷之间的月牙形空隙；②每装几条药卷后，装一条能填满炮孔的大直径药卷；③将小于炮孔的药卷套上硬纸或其他材料做成的隔环，隔环外径稍小于炮孔直径。

（2）沿炮孔装药卷全长设置导爆索起爆。

（3）采用散装药技术，使炸药全部充满炮孔不留空隙。

2.1.7　聚能效应

炸药爆炸后，其爆轰产物运动方向具有与药包外表面垂直或大体垂直的基本规律，爆破施工中充分利用这一基本规律将药包制成特殊形状，如半球形空穴状、锥形空穴状等，在炸药爆炸时，爆轰能量向空穴的轴线方向汇集，并产生增强破坏作用的现象，称为聚能效应。能形成聚能射流的装药为聚能装药，能形成聚能的装置结构称为聚能装置。

不同装药锥形空穴而出现不同的聚能效果。当普通药柱爆轰后，爆轰产物沿着近似垂直于原药柱表面的方向向四处飞散，而当带有锥形空穴的装药爆炸后，爆轰波传至锥形空穴顶部后，爆轰产物流基本上沿着锥形空穴壁面的法线方向向装药轴线飞散，爆轰后的能量也基本沿着锥形空穴壁面的法线方向向装药轴线飞散，此时各股爆轰能量便相互作用，并在锥形空穴的轴线方向形成能量流体集中，这股能量流体在锥形空穴表面一定距离上聚集的密度最大，速度也达到最大值（1200～1500m/s），形成聚能流的空穴称为聚能穴。

影响聚能效果的因素主要有：使用炸药的密度、爆速、装药量、装药结构、聚能药罩的尺寸和材料。水利水电工程中也常使用聚能爆破，例如在防渗墙造孔遇到孤石时使用小型定向聚能爆破，预裂爆破采用聚能药包时，可减少线装药密度，增大孔距取得明显效果。