传爆药起爆效果的影响因素研究

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。

一、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。

表2-1 几种炸药的撞击感度与摩擦感度表注梯恩梯（TNT）；黑索金（RDX）。

（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。

工程爆破的基本要求和影响爆破效果的主要因素一、对工程爆破的基本要求工程爆破应满足以下基本要求：1．按制定要求爆落破碎岩石，既不欠挖也不超挖，又要保护围岩或保留部分的岩体不受损伤或尽量少受损伤。

2．爆破块度较均匀，大块率低，块度级配适宜，减少二次破碎工作量。

3．爆堆较集中，提升铲装效率。

4．提升炸药能量利用率，炸药单耗小，降低爆破成本。

5．确保爆破作业与环境安全，把爆破地震、空气冲击波、各别飞石、有毒有害气体、噪声和粉尘等爆破有害效应，限制在同意范围以内。

总之，关于任何一项爆破工程来说，做到技术可行、安全可靠、经济合理是最基本的要求。

二、影响爆破效果的主要因素要想达到理想的爆破效果和改善爆破质量，就必须正确分析影响爆破的各种因素，利用有利因素，避开不利因素。

这些因素是：炸药性能和装药结构、爆破方法、爆破参数与爆破工艺、岩石的性质与构造、自由面个数等。

(一)炸药性能影响爆破效果的炸药性能参数主要有：炸药爆速、爆炸气体生成量及装药密度等。

有关内容见本书第二章。

(二)装药结构不同的装药结构可改变炸药的爆炸性能，从而引起爆炸作用的变化。

1．药包几何形状，常用的药包有集中药包和延长药包两类当药包的长度与它的横截面的直径(或方形截面的边长)之比值大于某一值时，就叫做延长药包(比值一般大于或等于15～20)。

延长药包爆破时，由于它的几何形状特征，其冲击能量主要集中在径向上。

而在轴向上能量分布较少，只有在药包带有集能穴时，才会有轴向聚能流。

轴向能量分布复杂而不均匀。

因此延长药包爆破时，岩石破碎的均匀程度不好，易出现大块和破坏不够的现象。

集中药包又称球形药包。

其直径与长度的尺寸相差不大，一般不超过6倍。

集中药包爆炸时，其爆炸能量在各个方向上分布较均匀，可呈同心球状多向传播，这关于降低炸药单耗、改善爆破块度都是有利的。

实验证实，球状药包特别合适于实施“漏斗爆破〞，便于获得较高的爆炸能量利用率和较均匀的破碎块度。

因此，应依据不同工程目的，采纳不同几何形状的药包，以达到最正确爆破效果。

高能传爆药装药结构研究及起爆过程数值模拟钝感主装药的出现,对引信爆炸序列中的传爆药柱提出了更新的要求,即传爆药柱必须要有足够的输出用于可靠起爆钝感主装药。

传统的圆柱形传爆药柱很难适应钝感主装药的可靠引爆要求。

针对该问题,本论文通过理论分析、数值模拟和科学实验相结合,研究了几种高能结构传爆药柱的设计理论和起爆过程,达到了提高输出的目的,为钝感弹药的发展提供了有力的技术支持。

1.综合运用炸药冲击起爆理论、有效装药理论、聚能效应理论、波形控制理论及拐角效应等理论,设计了环形、锥环形、凹球形(包括外圆凹球形和外锥凹球形)和半球形四种新型传爆药装药结构,并对其起爆特点进行了详细的理论分析。

其中锥环形和凹球形结构设计属于首次研究。

2.首次将多点起爆技术应用于环形、锥环形结构传爆药柱的起爆过程。

设计了适用于环形、锥环形传爆药柱起爆的四点和八点同步起爆网络,并对它们的同步时间进行了分析计算。

3.利用LS-DYNA有限元分析软件对四种结构传爆药柱的起爆过程进行了数值模拟,得到了与理论分析相一致的结果。

并且首次对环形、锥环形传爆药柱在多点起爆条件下径向汇聚过程进行了数值模拟,得到了汇聚过程及轴向传播的细致过程图象。

4.综合利用多种方法对四种新型结构传爆药柱的起爆威力进行了实验研究。

实验结果表明: 1) 多点起爆条件下环形传爆药柱的起爆威力较圆柱形提高约57%。

八点起爆效果优于四点起爆效果; 2) 多点起爆条件下锥环形传爆药柱的起爆威力较圆柱形提高约65%;八点起爆效果优于四点起爆效果; 3) 凹球形传爆药柱起爆威力较圆柱形提高约55%。

外锥凹球形起爆威力大于外圆凹球形;。

《火工品技术》作业三1111030126 胡世裕1.影响雷管起爆能力的因素有哪些？雷管起爆的三种能量输出形式：（1）冲击波：雷管与装药直接接触以此为主。

（2）破片：雷管与装药有空气隙以此为主。

（3）热爆炸气体：壳破之后对爆炸对象有压缩和热作用。

影响因素：（1）雷管装药直径和装药量：装药直径等于或大于装药的极限直径，爆速方能达到极限爆速，发挥最大威力，应大于装药的极限直径。

（2）装药密度；临界直径和极限直径随密度的增大而大大的增大。

（3）管壳材料和厚度；外壳强度越大，临界直径和极限直径越小。

（4）雷管壳底部形状；（5）猛炸药的爆速、感度：爆速高的炸药威力大，反之则小。

（6）检验方法合理性。

2.如何进行炮弹雷管的装药设计？（一）被发装药（猛炸药）——主要决定雷管的起爆能力。

被发装药的作用：接收和扩大起爆药的爆轰能量，保证雷管输出的起爆能力。

对雷管中被发装药的要求：（1）具有较好的起爆感度：接受和扩大起爆药的爆轰能量。

（2）具有足够的起爆能力：起爆所需引爆的炸药或传爆药柱。

常采用PETN、RDX、CE等，我国主要用RDX。

1. 炸药性质的影响雷管起爆能力的核心是炸药的威力，而炸药的威力的大小取决于爆速的高低，爆速高的炸药威力大，在设计被发装药时装药直径等于或大于装药的极限直径，爆速方能达到极限爆速，发挥最大威力，因此应大于装药的极限直径。

影响炸药临界直径和极限直径的因素：（1）炸药的晶体尺寸：临界直径和极限直径随炸药的晶体尺寸的减小而减小。

在一定条件下可以选用晶体较小的炸药，但是药粒太小会导致炸药的流散性差，在工艺上不便于装填。

（2）装药密度：临界直径和极限直径随密度的增大而大大的减小，而且他们之间的界限也减小。

（3）外壳：外壳强度越大临界直径和极限直径就越小。

2.装药有效飞散量（装药量）装药量应大于炸药爆速增长所需的高度。

对于雷管轴向起爆：极限装药长度一般取用直径的1.5倍。

利用轴向和侧向起爆：装药长度不受限制。

炸药的爆轰、爆速和间隙效应爆炸是瞬间爆炸分解的一种特殊形式，其实质是爆轰波有炸药中的传播。

爆轰波是炸药爆轰时的前阵面，是带冲击波的化学应区，爆轰波是爆轰作用的激发源。

爆轰的特点是：（1）化学反应区很薄，凝聚相炸药化学反应区的厚度为0.5mm~2.5mm之间；（2）化学反应区以常速传播，该速度大于炸药中的声速。

（3）波前产生高温梯度和压力梯度。

一、爆速爆震波在炸药中的传播速度称为爆速。

常用炸药的爆速在2500m\s~7000m/s之间。

影响炸药爆速的因素有：（1）药柱直径。

爆速随药柱直径增大而增大，当药柱直径增大到一定值后，爆速即可接近理想爆速成药柱为理想封闭，爆轰产物不发生径向流动时即可达到理想爆速）。

反之，减少药柱直径，爆速将相应降低。

当药柱直径减小到定值后，爆轰波就不再能稳定传播，最终将导致熄爆，这是因为有效能量已降低，因此爆震波无法再稳定传播。

爆轰波能稳定传播的最小药柱直径称为临界直径，临界直径的爆速成称为临界爆速。

（2）炸药密度。

对于单质炸药，爆速随密度的增大而增大；对于混合炸药，密度与爆速的关系比较复杂。

在一定范围内，噌大密度能提高理想爆速；但在这个范围之外，密度继续增加，就会导致爆速下降，最终导致熄爆。

（3）炸药粒度。

粒度虽不会影响炸药的理想爆速，然而，减小粒度通常可以提高炸药的反应速度，减小反应时间和反应区厚度，从而减小临界直径，提高爆速。

（4）药柱外壳。

药柱外壳不会影响炸药的理想爆速。

但外壳能减小炸药的临界直径，所以当药柱直径较小，爆速距理想爆速相差较大时，增强外壳可提高爆速，其效果与加大药柱直径相同。

二、间隙效应混合炸药细长连续药柱，通常在空气中都能正常传爆。

但在炮眼内，如果药柱与炮眼孔壁间存在间隙，经常发生爆轰中断或爆轰转化为燃烧。

这种现象称为间隙效应(曾叫沟槽效应或管道效应)。

它不仅降低了爆破效果，而且在瓦斯矿井中进行爆破时，若炸药发生燃烧，就有引发事故的可能。

间隙效应产生的原因是：当药柱爆轰时，在空气间隙内产生超前于爆轰波传播的空气冲击波。

炸药的起爆与感度4炸药是一种含能物质，可以发生高速的化学反应，放出大量的热能，并伴有着产生高温、高压气体。

作为一种亚稳态物质，在一定的条件下储存、处理、运输时，发生化学反应的速度可以小到忽稍不计。

但在某些条件下，其化学反应的速度可以达到较高的水平，反应放出热量的自身加热作用能进一步增加反应速度，最后导致爆炸。

炸药虽是一种爆炸物质，但它必须具有一定的稳定性，要在一定的外界条件作用下才干发生爆炸变化。

激发炸药发生爆炸的过程称为起爆。

在外界条件作用下使炸药活化并发生爆炸反应所需的活化能称为起爆能或者初始冲能。

不同的炸药，所需的初始冲能是不同的。

如碘化氮(NI )只要用羽毛轻微触动就会爆炸；而梯恩梯炸药，当用步枪子弹贯通时，也不爆3炸。

炸药在外界作用 (激发)下发生爆炸的难易程度称为炸药的感度。

炸药的感度用引起炸药发生爆炸变化所必须的最小初始冲能表示。

所需的最小初始冲能愈大，则表示炸药的感度愈低；反之，最小初始冲能愈小，则感度愈高。

引起炸药发生爆炸变化的外界作用(能量)的类型不少，通常主要有以下几种：(1)热能：直接加热、火焰，火花等；(2) 机械能：撞击、磨擦、针刺、枪击等；(3)炸药的爆炸能：雷管或者炸药直接作用、冲击波作用等；(4) 电能：电热、电火花、静电等；(5)化学能：高热化学反应放出的热量；(6) 光能：激光等。

炸药对不同形式的起爆能具有不同的感度。

同一种炸药对各种不同作用的感度之间没有一个相当的换算关系。

实用中要求炸药有一个适当的感度，即感度不能太高，也不能太低。

感度太高使用不安全，而感度太低会造成起爆艰难。

炸药对于各种外界作用的感度是有选择性的，即一种炸药对某一种外界作用较敏感，而对其它一些作用则较迟钝。

如叠氮化铅对机械能作用比对热能作用更敏感，它的热感度比梯恩梯低，而机械感度比梯恩梯要高得多。

了解炸药的感度对于实际工作有着极其重要的意义。

对普通猛炸药来讲，在生产、储存、运输和使用过程中，不应发生意外的爆炸。

炸药的爆炸参数与性能一、炸药的爆炸参数(一)爆速爆速是炸药爆炸时爆轰波沿炸药内部传播的速度。

炸药爆速的高低与许多因素有关，首先取决于炸药自身的性质，其次还与装药直径、装药密度以及颗粒度、外壳、附加物等因素有关。

爆速是炸药的重要参数之一。

爆速愈高，炸药的爆炸能力愈大。

常用工业炸药的爆速通常为3000-4000m/s，低爆速炸药的爆速通常为2000m/s左右。

(二)爆热爆热是在一定条件下单位质量炸药爆炸时放出的热量，通常用符号Q v表示。

爆热是炸药爆炸做功的能量指标。

常用工业炸药的爆热为3000-4000kJ/kg。

(三)爆温爆温是炸药爆炸时放出的热量使爆炸产物定容(指爆炸产物的容积与炸药爆炸前的体积相同的情况)加热所达到的最高温度(℃)。

一般来讲，炸药的爆温愈高，气体产物的压力就愈大，对外界做功的能力也就愈大。

在实际应用中，不是爆温愈高愈好。

通常水下爆破炸药要求有较高的爆温，以提高水中爆破效果；对于煤矿安全炸药则要求有较低的爆温，以降低点燃瓦斯的可能性。

常用工业炸药的爆温为2300-3000℃，单质炸药的爆温为3000-5000℃。

(四)爆容爆容又称炸药的比容，是单位质量炸药爆炸时生成的气体产物在标准状态下(0℃和0.101MPa) 所占的体积(%) 。

通常炸药的爆容愈大，做功能力也愈大。

爆容只是一定条件下的相对值。

常用工业炸药的爆容为900L/kg左右。

(五)爆压爆压是炸药爆炸时生成的高温高压气体产生的压力。

通常有两个含义：(1)指爆轰压力，又称C-J压力，它是炸药爆炸时爆轰波阵面上的压力p1。

常用工业炸药的爆轰压为3000-3500MPa。

爆轰压可由试验测定，也可由理论计算得出。

(2)指爆炸产物压力，它是炸药爆炸做功时爆炸产物的压力p2，通常爆炸产物压力是爆轰压力的一半左右。

二、炸药的爆炸性能(一)做功能力炸药爆炸对周围介质所做的总功称为炸药的做功能力。

炸药的做功能力又称爆力或威力，它是炸药的爆炸产物对周围介质做功的能力。