爆破安全技术—爆破基础知识

　　爆破工作是矿山生产工艺流程中的一道主要工序。它是为随后的采、装、运工作创造条件。爆破工作直接接触炸药、各种起爆器材等易燃易爆物品。不安全因素极多，时刻威胁着作业人员、采矿设备和邻近居民的人身安全。因此，矿山企业负责人必须加强对爆破工作的安全管理，避免或减少爆破事故的发生。

　　一、炸药爆炸特征

　　炸药是在一定条件下能发生化学爆炸的物质。它在外界作用下能够发生高速的放热反应，同时形成强烈压缩状态的高压气体并迅速膨胀对周围介质做机械功。在工程爆破实践中，我们看到炸药爆炸时，瞬间产生火花，出现烟雾，发出巨响，形成“爆风”，把各种材料炸坏，当爆破设计不合理或误操作时，就可能引起事故。

　　1.炸药的主要特征

　　(1)炸药是能发生自身燃烧和爆炸反应的物质。不论单质炸药还是混合炸药，本身都含有可燃元素碳(C)、氢(H)和助燃元素氧(O)。一旦发生爆炸，原来的分子结构就破坏了，氧元素就与碳、氢等元素化合，生成气体。

　　(2)炸药是具有化学爆炸特征的相对稳定的物质。要使其爆炸，必须从外界供给一定的能量。若外界供给的能量小，不足以引爆炸药，则炸药处于暂时稳定状态。为了打破炸药的稳定状态，必须由外界供给足够的能量，这种外界能叫起爆能。工业炸药的起爆能有热能、机械能和爆炸冲击能等形式。

　　(3)炸药的能量密度高。炸药和一般燃料相比，单位质量的炸药爆炸后所放出的热虽不比一般燃料燃烧后所放出的热量多，但是，如以反应产物单位体积能量计算，则前者高于后者。例如：

　　炭、煤和氧混合燃烧8959.8kJ/kg

　　梯恩梯4186kJ/kg

　　硝铵炸药(零氧平衡) 4228kJ/kg

　　反之，以反应产生单位体积的能储量计算，则

　　炭、煤和氧混合燃烧17.2kI/L

　　梯恩梯 6807.7kJ/L

　　硝铵炸药(零氧平衡) 7117.5kJ/L

　　2.炸药爆炸的要素

　　(1)反应过程放热量大。

　　(2)反应速度必须快。

　　(3)反应必须生成大量气体。

　　二、爆破作用的原理
　　(一)爆破作用圈
　　炸药在岩石中爆炸后，产生高温、高压和高速膨胀的气体，使周围矿岩受压缩破碎，并向深处传播，形成爆轰波。爆轰波对周围的矿岩产生破坏，根据破坏的程度不同，将矿岩破坏范围定为破坏圈，破坏圈的半径为爆破作用半径。
　　(二)爆破漏斗
　　炸药在矿岩中爆炸后，形成一个爆坑，称为爆破漏斗。爆破漏斗的构成要素如下：
　　(1)自由面——是指和空气接触的岩石表面;
　　(2)爆破漏斗半径——即爆破漏斗底圆半径;
　　(3)爆破作用半径——即药包中心到爆破漏斗底圆任一点的距离;
　　(4)最小抵抗线——白药包中心到自由面的最短距离;
　　(5)爆破漏斗的可见深度——是指爆破漏斗中破碎的岩堆表面到自由面的最短距离。
　　此外，在爆破工作中常用到的重要指标，即爆破作用指数(n)，是爆破漏斗半径r与最小抵抗线W的比值。改变爆破作用指数，爆破漏斗大小和岩石爆破的现象亦随之而改变。
　　在爆破工程中常根据爆破作用指数72值的不同，将爆破漏斗分为：
　　①标准抛掷爆破漏斗，即n=1，漏斗张开角θ=90°。
　　②加强抛掷爆破漏斗，其r值大于W值，——般爆破作用指数190°。
　　③减弱抛掷爆破漏斗，也叫加强松动爆破漏斗，其r值小于W值，即爆破作用指数n<1，爆破漏斗张开角0<：90’。
　　金属矿山和非金属矿山多采用松动爆破，有时也采用压碎爆破，加强抛掷爆破多用于露天矿剥离。

　　三、爆破方法
　　常用的爆破方法有：浅孔爆破法、深孔爆破法、硐室爆破法、药壶爆破法、裸露爆破法，为控制爆破破坏作用而使用的光面爆破法、预裂爆破法、缓冲爆破法，为改善爆破破碎效果而使用的挤压爆破法等。
　　(1)浅孔爆破的孔深为4—5 m，孔径为25—75 mm。浅孔爆破主要用于井巷掘进和浅孔崩落矿，在大中型露天矿山作为辅助爆破手段。
　　(2)深孔爆破主要用于露天矿或井下深孔崩落矿以及深孔爆破成井。孔深为lo一15 m以上，孔径—一般为75—310mm。
　　(3)硐室爆破主要用于露天矿基建期间和一些特殊需要少数穿孔能力小的采石场，也用作生产爆破的主要手段。
　　(4)药壶爆破用于穿孔工作困难的条件下，以减少钻孔工作量，克服较大的抵抗线。一般与浅孔爆破配合使用，以降低大块率。
　　(5)裸露爆破即是俗称的糊炮，这种爆破是在岩石大块的表面放一定药量进行爆破的方法。主要用于二次破碎大块或处理根底。
　　四、炸药的起爆与传爆
　　炸药在一定外能作用下发生爆炸的过程称为炸药的起爆。炸药在起爆后其能量以冲击波的形式在炸药内部传递称为炸药传爆。
　　五、炸药爆炸性能
　　(1)爆力：是指炸药在介质内爆炸做功的总能力，亦即炸药具有的总能量。
　　(2)猛度：指炸药爆炸的猛烈程度，是衡量炸药对直接接触的局部介质破坏能力的指标。
　　(4)殉爆：炸药爆炸时引起不相接触的邻近炸药爆炸的现象叫做殉爆。
　　六、炸药爆炸性能参数
　　(一)爆热
　　炸药爆炸反应生成的热量称为爆热。在工程中爆破是以l kg炸药爆炸所产生的热量为计算单位的，一般用kJ/kg表示。常用工业炸药的爆热为600—1 000kJ/kg。
　　(二)爆温
　　炸药爆炸瞬间爆炸物被加热达到的最高温度称为爆温。单位用摄氏温度(℃)表示。矿用炸药的爆温一般为2 000～2 500℃，单质炸药的爆温可达3 000～5 000~C。
　　(三)爆容
　　单位质量炸药爆炸所产生的气体产物在标准状态下所占的体积称为爆容。通常以L/k2表示。
　　(四)爆速
　　爆轰波沿炸药稳定传播的速度称爆速，单位是m/s。
　　(五)爆压
　　爆破产物在爆炸完成瞬间所具有的压强称为爆压，单位为Pa。
　　(六)爆炸功
　　炸药爆炸时，其潜在化学能瞬间转化为热能，靠高温、高压气体产生的膨胀作用对周围介质所做的功，称为爆炸功。