1.炸药的性能

炸药爆炸是一种高速化学反应过程。在这个过程中，炸药物质成分发生改变，生成大量的气体物质，并释放大量的热能，表现为对周围介质的冲击、压缩、破坏和抛掷作用，称为爆破。炸药的爆破性能主要取决于其所含化学成分的爆炸性能。掌握炸药等爆破材料的性能，对正确使用、储存、运输炸药，确保安全，以及提高爆破效果具有重要意义。炸药的主要性能如下。

（1）感度。

感度指炸药在外界起爆能作用下发生爆炸反应的难易程度，也就是炸药爆炸对外界起爆能的需要程度。根据外界起爆能形式的不同，炸药感度表现为以下几点。

①热敏感度，是指炸药对热的敏感程度，亦称为爆发点，常用能使炸药爆炸的最低温度来表示。

②火焰感度，是指炸药对火焰（明火星）的敏感程度，有些炸药虽然对温度的感度比较迟钝，但对火焰却很敏感，如黑火药一接触明火星便易爆炸。

③机械感度，是指炸药对撞击、摩擦等机械能作用的敏感程度。对于撞击比较敏感的炸药，一般对摩擦也比较敏感，常用试验次数的爆炸百分率来表示。

④爆轰感度，是指炸药对爆炸能作用的敏感程度。通常在起爆作用下，炸药的爆炸是由冲击波、爆炸产物流或高速运动的介质颗粒的作用激发的，不同的炸药所需的起爆能大小也不同。爆轰感度常用极限起爆药量表示。

（2）爆速。

爆速指炸药爆炸时的化学反应速度。一般密度越大的炸药其爆速也越高。同一种成分的炸药的爆速还受装填密实程度、药量、含水率和包装材料等因素的影响。

（3）威力。

威力是炸药爆炸时对周围介质做功的能力。炸药的威力越大，其破坏能力越强，即破坏的范围越大，程度也越严重。一般而言，爆炸产生的气体物质越多，或爆温越高，则其威力越大。炸药的威力通常用铅柱扩孔试验法测定，铅柱扩孔容积等于280 cm3时的威力称为标准威力。

（4）猛度。

猛度是炸药爆炸时对与之接触的固体介质的局部破坏能力。这种局部破坏表现为固体介质的粉碎性破坏程度和范围大小。一般炸药的爆速越高，则其猛度也越大。炸药的猛度通常用铅柱压缩法测定，以铅柱被爆炸压缩的数值表示。

（5）爆炸稳定性。

爆炸稳定性是炸药经起爆后，能否连续、完全爆炸的能力。它主要受炸药的化学性质、爆轰感度、起爆能量，以及装药密度、药卷直径、药卷间距等因素影响。在隧道及土石方工程中，常采用在钻孔中装入炸药（即柱状装药）来爆破岩体。应当装入钻孔中的炸药完全爆炸，才能达到设计的爆破效果。因此，应深入研究炸药是否能够完全爆炸，即爆炸的稳定性问题，以保证获得良好的爆破效果。

（6）最佳密度。

最佳密度是炸药稳定爆炸且爆速最大时的装药密度，如硝铵炸药的最佳密度为0.9～1.19 g/cm3，乳化炸药的最佳密度为1.05～1.30 g/cm3。对于单质猛炸药，其装药密度越大，则爆速越大，爆炸越稳定。对于工程用混合炸药，在一定密度范围内，也符合以上规律，但随后爆速又随着密度的增加而下降，直至某一密度时，爆炸不稳定，甚至拒爆，这时炸药的密度称为临界密度。在工程爆破中，为保证装药能稳定爆炸且不发生断爆或拒爆，在施工现场加工药卷时应注意使药卷密度保持在最佳密度范围内。

（7）临界直径。

临界直径是在柱状装药时被动药卷能发生殉爆的最小直径。工程中常用药卷的临界直径来表示炸药的爆炸稳定性。炸药的临界直径越小，则其爆炸稳定性越好。如铵梯炸药的爆炸稳定性较好，其临界直径为15 mm；浆状炸药的爆炸稳定性较差，其临界直径为100 mm，但加入敏化剂后其临界直径降为32 mm，也能稳定爆炸。

在工程爆破中，为保证炸药能稳定爆炸且不发生断爆，在选择药卷直径时应注意以下两点：因炸药直径越大，其爆炸越稳定，故选用的药卷直径应不小于炸药的临界直径，但研究表明，当药卷直径超过某个极限直径后，爆炸稳定性便不随药卷直径增大而变化；若因需减少炸药用量而缩小药卷直径时，则应相应选用爆轰感度较高的炸药，或加入敏化剂，以减小其临界直径，从而保证炸药稳定爆炸。

（8）殉爆距离。

殉爆距离指当主动、被动药卷采用同性质炸药的等直径药卷时，被动药卷能发生殉爆的最大距离。在钻孔柱状装药中，常在某个药卷中装入起爆雷管，称为主动药卷。主动药卷爆炸后，能引起与它邻近的药卷（称为被动药卷）爆炸，这种现象称为被动药卷的殉爆。发生殉爆的原因是主动药卷爆炸产生冲击波和高速爆炸产物流，使邻近药卷在其作用下爆炸。是否会发生殉爆，主要取决于主动药卷的致爆能力（药量和威力）、被动药卷的爆轰感度、主动与被动药卷之间的距离和介质性质。殉爆距离不仅反映了被动药卷的殉爆能力，也反映了主动药卷的致爆能力。

在工程爆破中，为了减少炸药用量和调整装药集中度，常将主动药卷与被动药卷之间拉开一定的距离，采用间隔（不连续）装药。采用柱状间隔装药时，应注意使药卷间距不大于殉爆距离。实际殉爆距离应在施工现场通过试验确定。

（9）管道效应。

钻孔柱状装药时，若药卷直径较钻孔直径小，则在药卷与孔壁之间留一个径向空气间隙，药卷起爆后，爆轰波使间隙中的空气产生强烈的空气冲击波，这股空气冲击波速度比炸药的爆炸速度更高，未爆炸药被压缩到临界密度以上，产生断爆，这种现象称为管道效应。在工程爆破中，为避免管道效应的发生，应在保证装药分散度的条件下，尽量减小炮眼与药卷之间的间隙。一般用不耦合系数λ值来控制：不耦合系数（λ）=炮眼直径（D）/药卷直径（φ）。当装药量很小，以致不耦合系数过大时，可选用高感度、高爆速的炸药，或采用特殊装药结构。

（10）安定性。

安定性指炸药的物理、化学性质稳定性，主要涉及吸湿、结块、挥发、渗油、老化、冻结和化学分解等性质。炸药物理、化学性质的改变会导致其爆炸性能的改变。如硝铵炸药吸湿性很强，也容易结块，如果吸湿结块，须人工解潮和碾碎后再使用，且硝铵炸药易分解，其化学安定性较差，在运输存放中应通风、避光，不宜堆放过高。胶质炸药易老化和冻结，老化的胶质炸药敏感度和爆速降低，威力减小；冻结的胶质炸药机械感度增高，遇撞击或摩擦易发生爆炸，必须解冻后才允许使用。

2.隧道工程爆破常用的炸药

隧道工程爆破用的炸药应是使用安全、性能稳定、威力适当、产生有毒有害气体少的炸药。因此，一般以某种或几种单质炸药为主要成分（氧化剂），另加一些外加剂混合而成。目前，在隧道施工爆破中使用较广的是硝酸铵类炸药。硝酸铵类炸药品种极多，其主要成分是硝酸铵，占60%以上，其次是梯恩梯或硝酸钠（钾），占10%～15%。下面介绍几种常用的炸药。

（1）铵梯炸药。(www.daowen.com)

铵梯炸药又称为岩石炸药，其主要成分是硝酸铵与梯恩梯的混合物。其中2号岩石炸药是较常用的一种，主要用于无瓦斯的岩石地层坑道爆破。在有瓦斯的煤矿地层坑道中，则需要在岩石炸药的基础上外加一定比例的食盐作为消焰剂，以保证爆炸时不产生火焰，避免因爆破引发瓦斯爆炸，这种炸药称为煤矿炸药。

（2）浆状炸药。

浆状炸药是以硝酸铵等炸药的水溶液为主要成分，加入敏化剂和胶凝剂等外加剂混合而成的浆状混合炸药。水胶炸药是在浆状炸药的基础上，应用交联技术形成的塑性凝胶状态的混合炸药，进一步改善了浆状炸药的安定性、抗水性和爆炸稳定性。这类炸药是近些年发展起来的新型安全炸药，具有含水率较大、抗水性强、密度较高、爆温较低、爆炸威力较大、原料来源广、生产成本低和安全度高等优点，主要适合用于露天或水下深孔爆破。

（3）乳化炸药。

乳化炸药是以硝酸铵、硝酸钠水溶液与碳质燃料为原料，通过乳化作用形成的乳脂状混合炸药，也称为乳胶炸药。其外观随制作工艺的不同而呈白色、淡黄色、浅褐色或银灰色。乳化炸药具有抗水性强、原料来源广、生产成本低、安全度高、环境污染小、爆炸稳定性好、爆破效率比浆状及水胶炸药更高等优点。

有研究资料表明：在地下爆破中，保持钻孔参数、起爆网络相同，乳化炸药的平均炮眼利用率稳定在90%以上，比2号岩石炸药的炮眼利用率要高；平均炸药单耗量较2号岩石炸药下降1.35%。在露天爆破中，乳化炸药的平均单耗量比含浆状炸药（70%～80%）和铵油炸药（20%～30%）的混合炸药的平均单耗量降低23.1%，延米炮眼爆破量增加18.2%，石渣大块率下降0.6%～0.7%，故乳化炸药尤其适合用于硬岩爆破。

（4）硝化甘油炸药。

硝化甘油炸药又称胶质炸药，是一种高猛度炸药。它的主要成分是硝化甘油（或硝化甘油与硝化二乙二醇的混合物），硝化甘油炸药具有抗水性强、密度高、爆炸威力大等优点，适合用于在有水环境中爆破和坚硬岩体的爆破。但它具有机械感度高、安全性差、价格昂贵、保存期短、容易老化而性能降低甚至失去爆炸性能等缺点，因此，胶质炸药一般只在水下爆破中使用。

（5）隧道工程爆破使用的炸药。

隧道工程爆破使用的炸药一般均由工厂制作或现场加工成药卷。药卷直径为22 mm、25 mm、32 mm、35 mm、40 mm等，长度为165～500 mm，可按爆破设计的装药结构、炸药用量和产品性能说明选择使用。

3.起爆材料（系统）

设置传爆起爆系统的目的是在离装药一定距离之外不受爆炸损伤的安全之处发爆（点火、通电等）和传递，使安在药卷中的雷管起爆，并引发药卷爆炸，从而爆破岩体。这是一个能量发生、传递并逐级放大的过程。

工程中常用的起爆系统有导火索与火雷管、导电线与电雷管、塑料导爆管与非电雷管、导爆索与继爆管四种形式。有关统计资料表明，导爆管起爆系统、电起爆系统、导爆索起爆系统的费用比为1∶1.2∶3.0，因此，在隧道工程爆破中广泛应用导爆管起爆系统。电起爆系统、导爆索起爆系统已很少采用。

（1）导火索与火雷管。

①导火索是用来传递火焰给火雷管，并使火雷管在火焰作用下爆炸的传爆材料。导火索的燃烧速度取决于索芯火药的成分和配比，一般为110～130 s/m，缓燃导火索则为180～210 s/m或240～350 s/m。导火索具有一定的防潮耐水能力，在1 m深常温静水中浸2h后，其燃烧速度和燃烧性能不变。普通导火索不能在有瓦斯或有矿尘爆炸危险的场所使用。

②火雷管是一种较简单的雷管。火雷管成本低，使用比较简单灵活，不受杂散电流的影响，应用广泛。受撞击、摩擦和火花等作用时，能引起爆炸。火雷管全部是一点火就爆炸，故也被称为即发雷管。

③雷管按起爆能量的大小分为十个等级，称为雷管号数。其他类型的雷管号数划分与此相同。雷管号数愈大，起爆能力愈强。装药较多时，应选用大号数雷管。隧道工程中常用的是8号和6号雷管。

（2）导电线与电雷管。

①电雷管是在火雷管中加电发火装置而制成的。它用导电线传输电流使装在雷管中的电阻丝发热而引起雷管爆炸。电雷管可分为即发电雷管和迟发电雷管。

②为实现延期起爆，迟发电雷管的延期时间是在即发电雷管中加装延期药来实现的。延期时间的长短均用雷管段数来表示。雷管段数越大，延期时间越长。

③电雷管的发爆电源可用交流、直流照明或动力电源，也可用各种类型的专用电起爆器。对于康铜丝电雷管，一般要求在10 ms的通电时间内，其发火冲量（K=I2t）最小不低于25A2·ms，最大不超过45A2·ms。需要注意的是，在有杂散电流的条件下，应采用能抗杂散电流的电雷管。

（3）塑料导爆管与非电雷管。

①塑料导爆管是用来传递微弱爆轰给非电雷管，并使之爆炸的专用传爆材料。因其是由瑞典科学家诺内尔（Nonel）首创的一种新型传爆材料，故又称诺内尔管。它是在聚乙烯塑料管的内壁涂一层高能炸药，管壁上的高能炸药在冲击波作用下可以沿着管道方向连续稳定爆轰，从而将爆轰传播到非电雷管，使雷管起爆。弱爆轰在管内的传播速度为1600～2000 m/s，但因其微弱，故不至于炸坏塑料管。

②塑料导爆管不能直接起爆炸药，应与非电毫秒雷管配合使用。非电雷管按延期时间可分为毫秒、半秒、秒迟发三个系列。

③导爆管可用8号火雷管、导爆索、击发枪、专用激发器发爆。

（4）导爆索与继爆管。

①导爆索是以单质猛炸药黑索金或太安作为索芯的传爆材料，其结构与导火索相似。它经雷管起爆后，可以直接引爆其他炸药，其本身也有一定的爆破能力。根据适用条件不同，导爆索分为普通导爆索和安全导爆索两种。

②继爆管是一种专门与导爆索配合使用的具有毫秒延期作用的起爆材料。

③导爆索与继爆管具有抵抗杂散电流和静电引起爆炸危害的能力。装药时可不停电，增加了纯作业时间，所以导爆索继爆管起爆系统在隧道和地下工程及矿山爆破中得到了广泛应用。其缺点是起爆网络中的导爆索不能交叉，成本比较高，且在有瓦斯的环境中应用危险性高。