第四章 爆炸与爆炸的理论(补)讲解
第四章 民用爆炸物品与起爆方法
第四章 民用爆炸物品与起爆方法
第一节 工业炸药
重铵油炸药是由乳化基质（油包水型微观结构）和 多孔粒状铵油炸药按不同比例组成的工业炸药，又 称乳化粒状炸药或乳化铵油炸药。在这种物理掺和 物中，乳胶基质的重量比例可由0%变化为100%，多 孔粒状铵油炸药的比例则相应由100%变化为0%。
第四章 民用爆炸物品与起爆方法
（二）改性铵油炸药 p35 将硝酸铵、燃料油和木粉改性（降低硝酸铵的表
面能、提高其和燃料油的亲和力）：提高爆炸性能和 贮存性能。适应于岩石爆破工程中。
第四章 民用爆炸物品与起爆方法
（三）膨化铵油炸药P36 利用膨化硝酸铵替代普通结晶硝酸铵或多孔状硝酸铵
制备的铵油炸药称为膨化铵油。
第四章 民用爆炸物品与起爆方法
第一节 工业炸药
1、铵油炸药 2、乳化炸药 3、乳化铵油炸药 4、水胶炸药 5、膨化硝铵炸药 6、其他炸药 7、煤矿许用炸药
第四章 民用爆炸物品与起爆方法
第一节 工业炸药
铵梯炸药卷和药粉
乳化炸药卷和药膏
粉状乳化炸药卷和药粉第四章水胶民炸用药爆卷炸和物药品膏与起爆方法
第四章 民用爆炸物品与起爆方法
第一节 工业炸药
乳化炸药是通过乳化剂的作用，使氧化剂的 水溶液的微滴均匀地分散在含有空气泡或空 心微球等多孔性物质的油相连续介质中，从 而形成的一种油包水型的乳胶状炸药，又称 乳胶炸药或乳化油炸药。
乳化炸药不仅有优良的抗水性能，同时还具 有独特的爆炸性能，爆轰感度高，摩擦撞击 感度低，有良好的稳定性。乳化炸药的出现 是工业炸药的又一次重大发展。
重铵油炸药与铵油炸药相比，具有能量密度大（相 对体积威力）、使用感度高、抗水性强、生产工艺 简单便于机械化混制和装药等优点。
燃烧学—第4章2
中国矿业大学能源学院安全与消防工程系
6
《燃烧学》--第四章
图4-21 不同压力下甲烷爆炸极限 1．火焰向下传播，圆筒容器尺寸为 37×8cm；2．端部或中心点，球形 容器；3．火焰向下传播，圆筒容器
图4-22 不同压力下氢气爆炸极限 1．火焰向下传播，圆筒容器尺寸为 37×8cm；2．端部或中心点，球形 容器；3．火焰向下传播，圆筒容器
图4-19 温度对甲烷爆炸极限的影响
图4-20 温度对氢气爆炸极限的影响
中国矿业大学能源学院安全与消防工程系
5
《燃烧学》--第四章
温度对丙酮爆炸极限的影响
混合物温度，℃ 0 50 100 爆炸下限，％ 4.2 4.0 3.2 爆炸上限，％ 8.0 9.8 10.0
（2）初始压力
一般压力增大，爆炸极限扩大 压力降低，则爆炸极限范围缩小 待压力降至某值时，其下限与上限重合，将此时的最低压力称为 爆炸的临界压力。若压力降至临界压力以下，系统便成为不爆炸
中国矿业大学能源学院安全与消防工程系
7
《燃烧学》--第四章
（3）惰性介质即杂质
若混合物中含惰性气体的百分数增加，爆炸极限的范围缩小，惰 性气体的浓度提高到某一数值，可使混合物不爆炸
加入惰性气体， 爆炸上限显著下降 爆炸下限略有上升 最终合为一点 ——爆炸临界点
惰化能力：
CCl4 > CO2 > H2O > N2 > He > Ar
气体混合 物 CO2 O2 CO H2 CH4 N2
下限 ％
上限 ％
下 限 ％
上 限 ％
水煤气
6.2
0.3
39.2
49.2
2.3
爆炸与炸药的基本理论解读
4.引起炸药爆炸的外部作用是：热能、机 械能、爆炸能。 5.炸药爆炸所需的最低能量称临界起爆能。 6.炸药爆炸过程的热损失主要取决于爆炸 过程中的热传导、热辐射、介质的塑性 变形。
• 炸药感度的种类 1、热感度 五分钟、五秒钟爆发点
爆发点测定器 1－合金浴；2－电热丝；3－隔热层； 4－铜试管；5－温度计
2、机械感度 3、爆轰感度 4、静电火花感度
立式落锤仪 1－落锤；2－撞击器；3－钢爪；4－基础；5－上击柱； 6－炸药；7－导向套；8－下击柱；9－底座
摆式摩擦仪 1-摆锤；2-击杆；3-导向套；4-击柱；5-活塞；6-炸药试样；7顶板
爆炸与炸药的基本理论
2.1基本概念
• 爆炸及其分类
• 爆炸的概念：是某一物质系统在有限空 间和极短时间内，大量能量迅速释放或 急骤转化的物理、化学过程。 • 爆炸的分类：化学爆炸、物理爆炸、核 爆炸。
• 炸药爆炸的基本条件（要素）： 1、变化过程释放大量的热 2、变化过程必须是高速的 3、变化过程能产生大量气体。
爆速与药柱直径的关系
•影响爆速的因素如下： （1）药柱直径，随着药柱直径的增大，爆速也增大； （2）约束条件，实践表明，在药柱直径较小的情况下， 增强药柱的约束条件可以显著提高炸药的爆速，减少其 临界直径值； （3）炸药密度，概括地说，当炸药分配比和工艺条件控 制一定时，炸药的爆速随着密度的增加而增大；就工业 炸药而言，当药柱直径一定时，存在有使爆速达最大值 的密度值，即最佳密度，再继续增大密度，就会导致爆 速下降，当爆速下降至临界爆速时，爆轰波应不再能够 稳定传播，最终导致熄爆； （4）炸药粒度，一般来说，减少炸药粒度能够提高炸药 的反应速度，减少反应时间和反应区厚度，从而减少临 界直径提高爆速。
第四章冲击波起爆
第四章冲击波起爆以《爆炸理论》中活塞压力突变扰动模型为例引入冲击波概念。
冲击波起爆属热爆炸机理（化学爆炸）。
隔板起爆器（金属板）殉爆（中间存在空间介质）。
第一节均相火药冲击波起爆介绍起爆特性测试装置。
雷管是点起爆源，产生的冲击波是球面波。
平面波发生器有两种：1）组合装药2）加惰性块如穿甲弹：平面波引爆聚能穴，穿甲成效好。
探针测试发觉：爆轰成长进程测定：硝基甲烷NM，冲击波推动火药上移，火药密度变大（能量密度加D产生，到A点火药未受冲击波紧缩时，火药已开始爆轰，因此密度未增加，其爆大）超D。
速D<超特点：1)从冲击波到爆轰波的过渡是突然发生的，两波轨迹线在分界点呈折线状；2)在界面上的一层火药受冲击波作用后，需通过一段时刻延时再同时起爆；3)显现超速爆轰现象。
延滞期：提出冲击波起爆延滞期公式：⎰'--''+'-=f E N f d f Q f Z 01)/exp()1(0ετZ ——频率因子 N ——反映级数—比热能—0EQ ——反映热R E C A v /=ε——A E 活化能化简[]1011201)/)(/(exp )/()/()/(----=V A A v v C E R E R E C Q C E Z τ ‖ ‖ ‖0T f T A T （活化温度）（经初始冲击波紧缩后的药温） （反映产物温度）进一步简化：)exp()()(011201T T T T Z A A f ---=τ00)2(T dT T T d A -=ττ赫巴方程：对NM 讲：7.21T dT d -=ττ↓↑⇒τT超速爆轰速度：D u D D p ∆++=*0其中：0D ——正常爆轰速度u p ——质点速度而产生的爆速增量↑-∆ρD—速度密度系数—其中：k k u D D p )(00ρρ-++=*对NM （硝基甲苯）：*D = + p u + ()s mm μρρ0-由质量守衡定律：()ρρp s s u u u -=0（u s ——冲击波阻碍部份火药质量） 代入*D 公式，那么：00ρps p p u u u ku D D -++=*第二节非均相火药冲击起爆非均相特点：1）、界面多→冲击波有折射，反射发生；2）多相→化学反映不可能同一。
《爆炸理论基础》PPT课件
爆破安全工程
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1
目录
1 炸药爆炸的理论基础 2 工业常用炸药 3 爆破技术 4 爆破器材的安全检验与安全管理 5 工程爆破公害及安全措施 6 爆破安全管理
着做功的功率。
爆炸反应的速度通常用爆速来衡量，
爆速指爆炸过程在炸药中传播的稳定速
度。单质炸药爆速一般在1100~8000m/s。
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12
1.2 炸药的反应形式
爆炸不是炸药唯一的化学反应形式，在特 定的反应条件下，同种炸药可能有四种不同形 式的化学反应： • 热分解 • 燃烧 • 爆炸 • 爆轰
精选PPT
22
炸药的敏感度
炸药在外能作用下，发生爆炸反应的难易
程度叫做炸药的敏感度，简称感度。
炸药的敏感度高低对于炸药的加工制造、 贮存运输及安全使用都十分重要。
研究炸药的感度的目的在于掌握炸药在特 定条件下爆炸的可能性，分析影响感度的诸因 素，通过采用相应的措施，使炸药的感度满足 生产、贮存、运输、使用和经济上的不同要求。
8-放气孔；9-低熔点合金
精选PPT
25
常见炸药的爆发点
炸药名称 二硝基重氮酚 雷汞 胶质炸药 特屈儿 硝化甘油
爆发点（0C） 170～175 170～175 180～200 195～200 200～205
炸药名称 泰安 黑索金 梯恩梯 硝铵类炸药 叠氮铅
爆发点（0C） 205～215 215～235 290～295 280～320 330～340
爆炸与炸药的基本理论ppt课件
通常采取相对某种已知的炸药作比较 来确定炸药的威力。
相对重量威力
相对体积威力
通常情况下仅有10%的炸药发挥了功效。损失原因如下：
1.化学损失 2.热损失 3.无效的机械损失
表示侧向飞散 带走部分未反应炸药 损失能量的50% 包括振动 抛掷 冲击波
炸药的爆炸性能
猛度 破碎能力。
爆速越高 猛度越大 岩石破碎度越高
炸药的爆轰理论
爆轰波的基本方程（冲击波分析法）
质量守恒： 动量守恒：
0 D H (D D H )
P HP 0 D H
能量守恒：
E H E 0 Q 1 2 (H 0 )V ( 0 V H )
ρ0 ----- 初始炸药密度
ρH ----- 反应区炸药密度 DH ----- 爆轰气体流速 D ----- 爆速 V0 ----- 炸药初始质量体积
炸药的爆炸性能
消除沟槽效应的方法：
1. 采取提高爆速的手段 使爆轰波的传递速度大于等离子波的传播速度。
（V>4500m/s）
2. 提高外包装质量。
提高包装外壳的强度 爆速将上升 沟槽效应下降
即提高了抵御等离子波的压缩穿透作用。
3. 堵塞等离子波的传播。
炮孔中设置卡环 炮孔中填充炮泥
增大药卷直径
工业生产最小药卷 Φ25 cm
沟槽效应产生的原因 1. 爆炸产物压缩药卷和孔壁间的空气，产生冲击波，它超前于爆轰波
并压缩药卷， 从而抑制爆轰。 2．美国学者认为：沟槽效应是由于药卷外部炸药爆轰产生的等离子体
影响。即炸药起爆后 在爆轰波阵面的前方有一等离子层，对后面未 反应的药卷表层产生压缩作用，妨碍该层炸药的完全反应。 （以上两种说法都有一定的实验依据 但还需要进一步发展完善）
消防安全爆炸基础知识
消防安全爆炸基础知识消防安全爆炸基础知识第一章爆炸及其危害1.1 爆炸的定义和分类1.1.1 爆炸的定义1.1.2 爆炸的分类1.2 爆炸的危害1.2.1 人身伤害1.2.2 物质破坏1.2.3 环境污染第二章爆炸的传播与控制2.1 爆炸的传播方式2.1.1 气体爆炸的传播2.1.2 液体爆炸的传播2.1.3 固体爆炸的传播2.2 爆炸的控制方法2.2.1 防火墙的设置2.2.2 空气隔离2.2.3 防爆设计2.2.4 爆炸物处理第三章爆炸事故案例分析3.1 辅助燃料方案引发的爆炸事故3.1.1 案例一：燃气爆燃事故3.1.2 案例二：化工厂爆炸事故3.2 过载引发的爆炸事故3.2.1 案例一：变压器爆炸事故3.2.2 案例二：矿井瓦斯爆炸事故第四章爆炸安全预防与处理4.1 爆炸安全预防措施4.1.1 安全管理制度的建立4.1.2 安全培训与教育4.1.3 安全检查与维护4.2 爆炸事故处理方法4.2.1 现场救援与伤员救护4.2.2 爆炸源的切断与隔离4.2.3 爆炸事故的调查与分析第五章爆炸应急指挥与救援5.1 爆炸应急指挥体系5.1.1 应急指挥机构与职责5.1.2 应急指挥体系的组织架构5.2 爆炸救援的组织与操作5.2.1 救援组织的建立与指挥5.2.2 救援操作的步骤与方法5.3 爆炸应急演练与评估5.3.1 应急演练的目的与重要性5.3.2 应急演练的步骤与内容5.3.3 应急演练的评估与改进第六章爆炸事故的法律责任6.1 法律法规与责任追究6.1.1 爆炸安全相关法律法规6.1.2 涉及爆炸事故的法律责任6.2 事故调查与处罚6.2.1 爆炸事故的调查程序与方法6.2.2 追责与处罚的依据第七章国际消防安全标准7.1 国际消防安全标准概述7.1.1 国际标准组织与机构7.1.2 国际安全标准的分类与内容7.2 ISO 9001质量管理体系7.2.1 ISO 9001标准的要求与实施7.2.2 ISO 9001在消防安全中的应用7.3 OHSAS 18001职业健康安全管理体系7.3.1 OHSAS 18001标准的要求与实施7.3.2 OHSAS 18001在消防安全中的应用第八章爆炸安全管理案例分析8.1 案例一：石化企业爆炸事故的管理不善8.1.1 事故背景与原因分析8.1.2 预防与救援措施的不足8.2 案例二：电子厂爆炸事故的安全管理漏洞8.2.1 事故经过与责任追究8.2.2 安全管理措施的不足与问题第九章爆炸安全知识宣传与教育9.1 爆炸安全知识的宣传方式9.1.1 宣传材料的制作与发布9.1.2 宣传活动的组织与展示9.2 爆炸安全教育的内容与方法9.2.1 爆炸安全教育的目标与重点9.2.2 教育方法的选择与实施第十章爆炸安全相关技术10.1 爆炸物的检测与识别技术10.1.1 毒气检测仪的原理与应用10.1.2 爆炸物溶解液的识别与分析10.2 爆炸事故图像分析与模拟技术10.2.1 爆炸事故图像分析的方法与工具10.2.2 爆炸事故的数值模拟与预测结语通过本文对消防安全与爆炸基础知识的深入了解，我们可以更好地认识爆炸的危害与分类，掌握爆炸的传播和控制方法，学习爆炸事故的案例分析与处理方法，了解爆炸应急指挥与救援的组织与操作，了解爆炸事故的法律责任追究，认识国际消防安全标准与相关技术，以及推广爆炸安全知识的宣传与教育方法等。
第四章民用爆炸物品与起爆方法起爆技术
（二）工程爆破对工业炸药的基本要求
二、常用工业炸药简介 ⑴铵梯类炸药：如铵梯炸药、铵梯油炸药；（我 国2008年已经淘汰） ⑵铵油类炸药：如粉状铵油炸药、多孔粒状铵油 炸药、乳化铵油炸药等； ⑶含水炸药：如乳化炸药、粉状乳化炸药、水胶 炸药、浆状炸药等； ⑷硝化甘油类炸药：如胶质硝化甘油炸药、粉状 硝化甘油炸药； ⑸其他炸药：如太乳炸药、粒状粘性炸药、液体 炸药和黑火药等。
(三)膨化铵油炸药 利用膨化硝酸铵替代普通结晶硝酸铵或多孔粒状硝酸 铵制备的铵油炸药称为膨化铵油炸药，它通常有两个品 种，一是以膨胀硝酸铵、木粉和柴油混合制而成的膨化 胺木油炸药，二是以膨化硝酸铵和复合油相物品混制的 膨化硝铵炸药。 （四）膨化硝铵炸药 膨化硝铵炸药是指用膨化硝酸铵作为氧化剂的一系 列粉状硝铵炸药，其关键技术是硝酸铵的膨化敏化改性 。膨化硝酸铵颗粒中含有大量的“微气泡”，颗粒表面 被“歧性化”、“粗糙化”，当其受到外界强力激发作 用时，这些不均匀的局部就可形成高温高压的“热点” 进而发展直至爆炸，实现硝酸铵的“自敏化”功能。
（五）乳化炸药 乳化炸药分岩石乳化炸药、煤矿乳化炸药和 露天乳化炸药三种类型，它是目前使用最广泛的 含水炸药，主要用于有水的深孔爆破和浅眼爆破 ，在拆除爆破中也得到广泛应用，属第三代含水 炸药。
目前国产乳化炸药有很多系列，一般都是由 硝酸盐水溶液通过乳化剂的乳化作用和敏化剂的 敏化作用制成的油包水型乳脂状混合炸药，外观 颜色有乳白色、淡黄色和银灰色等，它的主要成 分有硝酸盐水溶液、油包水型乳化剂、油相材料 、密度调整剂和添加剂等，加消焰剂可制成煤矿 许用乳化炸药。
乳化炸药的特点：
爆炸性能好；32mm小直径药卷的爆速可达4000~5200m/s，
猛度可达 15~19mm，殉爆距离为7.0~12.0cm，另外，只有用1只8
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将式（1）与能量方程耦合
hf
hs
1 2
(us2
u
2 f
)
1 2
(us2
s2
2 f
us2 )
1 2
us2 (1
s2
2 f
)
1 2
us2
(
2 f
2 f
s2
)
1 2
us2
2 s
2 f
s2
s2
2 f
1 2
us2
s2
(
1
s
1
f
)( 1
s
1
f
)
Ps Pf ( 1 1 )( 1 1 )
（且 C > 0）
C s C f Ps s f Pf s f 0
Pf
Ps s f
Cf s f
Cs
(Ps
C )
s
C f
瑞利方程另一种形式。
(4)
瑞利方程来源
1
产物的压力 Pf 与 f 成线性关系。
分析瑞利方程 图
由于 C s2us2 < 0。（斜率）
ff
s Ps
s f
u2f
s Pf
0
u
2 f
s (Pf Ps )
2 f
s f
s (Pf f (f
Ps ) s)
s (Ps Pf ) f (s f )
或将u f 代入式（2）
us2
f (Ps s (s
Pf )
f )
（2）火焰传播的扩散理论 凡是燃烧都属于链式反应。火焰能在新
鲜混气中传播是由于火焰中的自由基向 新鲜冷混气中扩散，使新鲜冷混气发生 链锁反应的结果。
（下图）
来流气的状态为（
Ps
1
s
），在瑞利图为点S。
过点S的直线（且 C <0）在第一、三象限不复存在。
凡满足瑞利方程的均为过点S的直线簇。
C 0，Ps Pf ，等压线， m 0 。
C ，Pf （ s f ）， 等密线，m 。
Hugoniot（雨果尼特）方程来源
结论： Pf
1
f 是双曲线型。
1
若无燃烧反应， 0
。 Pf
f
过点S的Hugoniot曲线。
dPf
> Cp (Tf Ts ) 。 为负值，故 d ( 1 ) <0
f
若有燃烧反应， 0 。
则Hugoniot曲线位于点S上方且与 值成正比。
（一）物理模 型与雨果尼特方 程
h0ff h0fs
Cps Cpf Cp
Cp (Tf
Ts )
Pf
Ps 2
(1
s
1
f
)
∴
Pf
Ps
2 Cp (Tf (1
Ts ) 1)
（*）（图4-3b）
s f
和P105, 6-9不同之处是Cp和Cv不同。
Hugoniot（雨果尼特）方程来源
2. 动量方程
sus2 Ps f u2f Pf
3. 能量方程
1 2
us2
hs
1 2
u
2 f
hf
（1） （2）
（3）
由式（1）得
us
fuf s
or
uf
sus f
瑞利方程来源
将 us 代入式（2）
s
(
fu s
f
)2
Ps
f
u
2 f
Pf
0
u2 2
KM
2
PP P
1
1
1 1
P
M 称马赫数，其物理意义是混气速度 （它等于燃烧波速度，只是方向相反）与 当地声速之比。
（二）正常火焰传播与爆轰
1、爆轰区 （Ⅰ）区是爆轰区。 ① 燃烧后气体压力要增加。 ② 燃烧后气体密度要增加。 f (Ps Pf (s f )
)
瑞利方程来源
同理：
s2us2
2f u
2 f
Ps Pf 1 1
f s
(4)，瑞利方程
结论：燃烧前后质量的平方（ s2us2（或
u2 2
ff
））为定值，
记做 。C
即:
(Ps Pf )s f C (s f )
第4章 燃烧与爆炸的理论
4.1 火焰传播理论 4.2 谢苗诺夫热自燃
理论 4.3 链锁自燃理论
4.1 火焰传播理论
一、预混气中火焰的传播理论
火焰（即燃烧波）在预混气中传播，从 气体动力学理论可以证明存在两种传播 方式：
正常火焰传播 爆轰
（一）物理模型与雨果尼特方程
未燃气体
已燃气体
当未燃气体流速等于火焰传播速度时，火焰驻定
（一）物理模型与雨果尼特方程
雨果尼特方程
K
K
1
Pp
p
P
1 2
Pp
P
1
1
p
q
瑞利方程
Pp 1
p
P
1
m2
2U
2
p2U
2 p
瑞利方程来源
（1）纯流动
1. 连续流方程 sus f u f
2. 正常火焰传播
（Ⅲ）区是正常火焰传播区。 ① 燃烧后气体压力要减少或接近不变； ② 燃烧后气体密度要减少； ③ 燃烧波以亚音速（即小于音速）进行
传播。
二、层流预混气中正常火
焰传播速度
（一）传播机理
1．火焰前沿概念
若在一长管中充满均匀混气，当用电火花或其 它火源加热某一局部混气时，混气的该局部就会着 火并形成火焰。火焰产生的热量会由于导热作用而 输送给火焰周围的冷混气层，使冷混气层温度升高， 化学反应加速，并形成新的火焰。这样使一层一层 的新鲜混气依次着火，也就是薄薄的化学反应区开 始由引燃的地方向未燃混气传播，它使已燃区和未 燃区之间形成了明显的分界线，称这层薄薄的化学 反应发光区为火焰前沿。
2( 1 1 ) s f s f f s
（由式（4）瑞利方程-代入）
Ps Pf ( 1 1 )
2 s f
（5）称作Hugoniot （雨果尼特）方程式。
P104, 6-7
Hugoniot（雨果尼特）方程来源
∵
其中 即
hs h0fs Cps (Ts T0 ) hf h0ff Cpf (Tf T0 )
2．火焰前沿的特点
2．火焰前沿的特点
（1）火焰前沿可以分成两部分：预热区 和化学反应区。
（2）火焰前沿存在强烈的导热和物质扩 散。
3．火焰传播机理
（1）火焰传播的热理论 火焰能在混气中传播是由于火焰中化学反
应放出的热量传播到新鲜冷混气中，使冷 混气温度升高，化学反应加速的结果。
3．火焰传播机理