井巷工程第三讲——炸药和起爆.ppt

Henan Polytechnic University 1 诺贝尔名言：诺贝尔名言：“我更关“我更关心生者的肚皮，而不是心生者的肚皮，而不是以纪念碑的形式对死者以纪念碑的形式对死者的缅怀”的缅怀”、“我看不出“我看不出我应得到任何荣誉，我我应得到任何荣誉，我对此也没有兴趣”。对此也没有兴趣”。Henan Polytechnic University 爆破工程在国民经济建设中的作用爆破工程在国民经济建设中的作用 基本建设基本建设 开山凿石开山凿石 隧道修路隧道修路 移山填海移山填海 抛石筑坝抛石筑坝 城市建设城市建设 拆除建筑拆除建筑 开挖地基开挖地基 机械加工机械加工 爆炸焊接爆炸焊接 爆炸复合爆炸复合 爆炸切割爆炸切割 爆炸加工爆炸加工 航空航天航空航天 星箭分离星箭分离 发动机点火发动机点火 救生逃逸救生逃逸 降落伞切割降落伞切割 Henan Polytechnic University 2023/2/24 单单 位：位：安全科学与工程学院安全科学与工程学院 主讲人：高保彬主讲人：高保彬 炸药和起爆炸药和起爆 井巷工程第四讲井巷工程第四讲 Henan Polytechnic University 2023/2/24 炸药爆炸理论炸药爆炸理论 2 炸药炸药 1 炸药起爆炸药起爆 3 炸药和起爆 Henan Polytechnic University 2023/2/24 目的 重点 炸药爆炸理论炸药爆炸理论 难点 炸药爆炸理论炸药爆炸理论 掌握炸药及其起爆器材掌握炸药及其起爆器材 炸药发展史 Henan Polytechnic University 2023/2/24 炸药炸药 1 Henan Polytechnic University 2023/2/24 引言引言 7 起爆药：敏感、威力小，对机械冲击、摩擦、加热、电火花极起爆药：敏感、威力小，对机械冲击、摩擦、加热、电火花极敏感，雷管的起爆药。雷汞、敏感，雷管的起爆药。雷汞、氮化铅等。氮化铅等。猛炸药：敏感度低、威力大，雷管的加强药、组成混合炸药。猛炸药：敏感度低、威力大，雷管的加强药、组成混合炸药。TNT、黑索金、太恩。、黑索金、太恩。发射药（火药）：快速燃烧，军事上发射药，工业上作起爆器发射药（火药）：快速燃烧，军事上发射药，工业上作起爆器材（导火索）和雷管的延期药材（导火索）和雷管的延期药 单体炸药：各组成元素以一定化学结构存在于同一分子中的单体炸药：各组成元素以一定化学结构存在于同一分子中的炸药。炸药。TNT、黑索金、雷汞、黑索金、雷汞 混合炸药：由两种以上分子组成的混合物。硝化甘油类炸药混合炸药：由两种以上分子组成的混合物。硝化甘油类炸药、硝铵类炸药、氯酸盐类炸药、硝铵类炸药、氯酸盐类炸药 1.按组分分：按组分分：2.按用途分：按用途分：Henan Polytechnic University 2023/2/24 1.1 黑火药时代黑火药时代“火火”的概念及演变的概念及演变 继而进入煤和石油燃继而进入煤和石油燃烧的利用；烧的利用；（2）几千年前燧人氏钻几千年前燧人氏钻木取火开始了人类木取火开始了人类对火的利用；对火的利用；（1）当今已进入原子能时代；当今已进入原子能时代；从某种意义上讲从某种意义上讲:人类是从人类是从火火中繁荣起来的。中繁荣起来的。在利用火的技术中，在利用火的技术中，火炸药火炸药的利用独树一臶。的利用独树一臶。（3）Henan Polytechnic University 2023/2/24 1.1 黑火药时代黑火药时代“药药”的概念及演变的概念及演变 古代药物虽多是天古代药物虽多是天然品，但能然品，但能爆发着爆发着火火的药都不是天然的药都不是天然产物，而是中国炼产物，而是中国炼丹家发明的。丹家发明的。（1）公元前公元前475475-8686年，炼丹年，炼丹家利用各种金、石药物家利用各种金、石药物炼药时，炼药时，硝、硫、炭硝、硫、炭为为常备物，当此三种成分常备物，当此三种成分相遇受热或激发即会爆相遇受热或激发即会爆炸着火炸着火。（2）由于炼丹而发生的火药爆发由于炼丹而发生的火药爆发燃烧丹房的事故多了，转而燃烧丹房的事故多了，转而重视火药的爆发性质而作兵重视火药的爆发性质而作兵家火攻之用，也因此将一切家火攻之用，也因此将一切爆发着火的物质都以药字命爆发着火的物质都以药字命名，统称为名，统称为火药火药。（3）Henan Polytechnic University 2023/2/24 时时 间间 发发 展展 历历 程程 公元公元660660年年 孙思邈（药学家）孙思邈（药学家）丹经丹经中中“伏硫磺法伏硫磺法”，就记载了硝石，就记载了硝石与硫磺的化学反应；与硫磺的化学反应；公元公元803803年年 清庶子清庶子铅汞甲辰至宝集成铅汞甲辰至宝集成中记载了中记载了 硫二两、硝二两、马兜铃三钱半配合而成的矾伏火法：硫二两、硝二两、马兜铃三钱半配合而成的矾伏火法：4KNO3+2S+6C=2K2S+2N2+6CO24KNO3+2S+6C=2K2S+2N2+6CO2 即民间所谓的即民间所谓的“一硫二硝三木炭一硫二硝三木炭”的说法。的说法。11111313世纪世纪 黑火药经由阿拉伯传入欧洲，黑火药经由阿拉伯传入欧洲，12421242年国外才有第一次专门记载。年国外才有第一次专门记载。1.1 黑火药时代黑火药时代 火药火药 黑火药的发展历程黑火药的发展历程 Henan Polytechnic University 2023/2/24 时时 间间 发发 展展 历历 程程 1717世纪世纪 欧洲产业革命后，黑火药始用于开采矿石。欧洲产业革命后，黑火药始用于开采矿石。1818世纪末世纪末 至至1818世纪末黑火药还是唯一的炸药品种。世纪末黑火药还是唯一的炸药品种。17991799年年雷汞雷汞的发现和应用的发现和应用,标志着黑火药时代的结束。标志着黑火药时代的结束。我国由于受苏联文字翻译的影响，我国由于受苏联文字翻译的影响，把爆发物中以把爆发物中以爆燃爆燃为主要反应形式的才称为火药，为主要反应形式的才称为火药，而把以爆轰为主要反应形式的称为炸药，而把以爆轰为主要反应形式的称为炸药，同时也把一切爆发物都称为同时也把一切爆发物都称为炸药炸药。1.1 黑火药时代黑火药时代 火药火药 黑火药的发展历程黑火药的发展历程 Henan Polytechnic University 2023/2/24 时时 间间 发发 展展 历历 程程 1919世纪世纪 基础化学的发展促进了炸药化学的研究，一些工业炸药相继基础化学的发展促进了炸药化学的研究，一些工业炸药相继问世。问世。1867186718751875年年 伟大的化学家伟大的化学家诺贝尔诺贝尔发明了：硝化甘油炸药、硝化棉炸药发明了：硝化甘油炸药、硝化棉炸药和雷管，推动了爆破技术向生产建设的广阔领域发展。和雷管，推动了爆破技术向生产建设的广阔领域发展。2020世纪初世纪初 人类经历了两次世界大战。炸药的研究和生产达到了疯狂时人类经历了两次世界大战。炸药的研究和生产达到了疯狂时期，从另一个角度讲也推动了炸药和爆破技术的发展。出现期，从另一个角度讲也推动了炸药和爆破技术的发展。出现的军事炸药主要、（黑索金）等。的军事炸药主要、（黑索金）等。1.2 硝化甘油时代硝化甘油时代 炸药炸药 炸药的发展历程炸药的发展历程 Henan Polytechnic University 2023/2/24 1.21.2、硝化甘油时代、硝化甘油时代 硝化甘油是由甘油经三次硝化而制，又称三硝酸甘油酯，硝化甘油是由甘油经三次硝化而制，又称三硝酸甘油酯，英文名英文名NitroglycerineNitroglycerine，缩写：，缩写：NGNG 硝化硝化 甘油甘油 纯硝化甘油纯硝化甘油感度感度极高，不能单独作为工业炸药使用。在极高，不能单独作为工业炸药使用。在13.5度度时，结晶的硝化甘油用羽毛一拨，就能爆炸；时，结晶的硝化甘油用羽毛一拨，就能爆炸；化学化学 特性特性 硝化甘油硝化甘油有毒有毒，虽其，虽其挥发性很小挥发性很小，但当你闻到有股淡淡的甜味，但当你闻到有股淡淡的甜味时，你就中毒了。中毒的反应如同急性感冒时，你就中毒了。中毒的反应如同急性感冒症状。症状。物理物理 性质性质 诺贝尔诺贝尔发现了硅藻土能吸收相当大量的硝化甘油，并且运输和使用时都发现了硅藻土能吸收相当大量的硝化甘油，并且运输和使用时都较为安全，于是便产生了最初的较为安全，于是便产生了最初的硝化甘油类炸药硝化甘油类炸药达纳迈特。达纳迈特。之后又出现其衍生品如之后又出现其衍生品如:硝化棉炸药硝化棉炸药等等。Henan Polytechnic University 2023/2/24 1.2 1.2 硝化甘油时代硝化甘油时代 抗水性强、可用于水抗水性强、可用于水 下爆破下爆破 密度大、爆炸威力大密度大、爆炸威力大 优优 点点 撞击和摩擦感度高，安全性差撞击和摩擦感度高，安全性差 有毒有毒 价格昂贵，储存期短、易老化价格昂贵，储存期短、易老化 缺缺 点点 Henan Polytechnic University 2023/2/24 1.3 1.3 硝酸铵时代硝酸铵时代 硝酸铵硝酸铵（ammonium nitrate）缩写：AN 分子式：分子式：NH4NO3 氧平衡：氧平衡：19.98%爆速爆速 ：11002700m/s 临界直径：临界直径：100mm 炸药炸药Henan Polytechnic University 2023/2/24 1.3 1.3 硝酸铵时代硝酸铵时代 时时 间间 发发 展展 历历 程程 16591659年年 德国人德国人J.R.J.R.格劳贝尔首次制得硝酸铵。格劳贝尔首次制得硝酸铵。1919世纪末期世纪末期 欧洲人用硫酸铵与智利硝石（硝酸钠）进行复分解反应生欧洲人用硫酸铵与智利硝石（硝酸钠）进行复分解反应生产硝酸铵。后由于合成氨工业的大规模发展，硝酸铵生产产硝酸铵。后由于合成氨工业的大规模发展，硝酸铵生产获得了丰富的原料，于获得了丰富的原料，于2020世纪中期得到迅速发展，世纪中期得到迅速发展，2020世纪世纪6060年年代代 硝酸铵曾是氮肥的领先品种。硝酸铵曾是氮肥的领先品种。中国在中国在6060年代左右建立了一批硝酸铵工厂。年代左右建立了一批硝酸铵工厂。硝酸铵的发展历程硝酸铵的发展历程 Henan Polytechnic University 2023/2/24 1.3 1.3 硝酸铵时代硝酸铵时代 当硝酸铵颗粒吸湿以后，在颗粒表面逐渐形成饱和溶液膜，通过当硝酸铵颗粒吸湿以后，在颗粒表面逐渐形成饱和溶液膜，通过 表面张力和毛细管作用，使饱和溶液膜在颗粒之间搭成表面张力和毛细管作用，使饱和溶液膜在颗粒之间搭成“液桥液桥”。随着温度的下降，从随着温度的下降，从“液桥液桥”中析出坚硬致密的晶粒，并将硝中析出坚硬致密的晶粒，并将硝 酸铵颗粒牢固地粘结成块状。酸铵颗粒牢固地粘结成块状。又称又称“盐桥盐桥”结块。这和我们日常的盐受潮结块是一个原理结块。这和我们日常的盐受潮结块是一个原理。当化工厂存放大量硝酸铵就会结块成盐山，这种盐山就当化工厂存放大量硝酸铵就会结块成盐山，这种盐山就像石头像石头那么硬，那么硬，在过去的工程能力条件下很难把它破碎。在过去的工程能力条件下很难把它破碎。当爆破量比较大时，引起了硝酸铵的爆炸，世界发生了多起当爆破量比较大时，引起了硝酸铵的爆炸，世界发生了多起惨烈惨烈事故。事故。具有较强的具有较强的吸湿性吸湿性和和结块性结块性 特点特点 Henan Polytechnic University 2023/2/24 1.3 1.3 硝酸铵时代硝酸铵时代 历史上最大的历史上最大的1010次爆炸次爆炸之一之一德克萨斯城的德克萨斯城的灾难灾难 Henan Polytechnic University 2023/2/24 1.3 1.3 硝酸铵时代硝酸铵时代 第二次世界大战期间，一些国家专门建立了硝酸铵厂，将硝酸铵第二次世界大战期间，一些国家专门建立了硝酸铵厂，将硝酸