爆炸与炸药基本理论

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2爆炸与炸药的基本理论.

2爆炸与炸药的基本理论.

16年济宁市爆破工程技术人员(复训):教学培训计划(2016-12-13)一、教学内容1、爆炸与炸药的爆炸理论(二章)2、爆破器材(三章)3、起爆技术(四章)4、岩土爆破理论(六章)5、露天爆破(七章)6、爆破安全技术和环境保护(十四章)7、相关法律法规1天8、爆破安全管理和相关规定(十五章)1天9、复习小结0.5天10、考试(笔试:填空、选择、问答、计算设计题)0.5天二、使用教材《爆破设计与施工》中国爆协汪旭光主编、2015版(15章、782页121.9万字)三、教学时间:5天(40学时)具体教学课程安排见《课程表》四、任课教师: 尹成祥、毕延华等五、教学目的1、提高爆破基础理论知识和爆破设计施工技能;2、提高爆破工程行业管理水平和法律法规意识;3、解决爆破施工作业疑难问题,确保爆破工程施工效果和施工安全;4、复训学习情况存档、备案,为办理个人爆破作业证件许可、审核提供依据;亦为爆破作业证件升级打基础。

六、教学要求1、珍惜这次爆破技术人员复训学习机会95年全国第一次举办爆破技术人员作业证:2、严格遵守培训班各项规章制度;3、严格遵守课堂教学纪律,按时到课;4、认真听课,做好笔记。

编制:尹成祥2016-12-1第二章爆炸与炸药的基本理论(教材10p)第一节基本概念一、爆炸及其分类(一)爆炸物质或物体在外界作用下,瞬间发生物理或化学变化,并在极短时间内放出大量能量的的现象。

如:锅炉爆炸、热水瓶爆炸、轮胎爆炸、炸药爆炸、鞭炮爆炸等。

(二)爆炸的分类1、物理爆炸爆炸后物质的物理状态发生变化,其内部分子结构不发生变化。

如车胎、水瓶、压力罐、雷电等2、化学爆炸爆炸后不但物质的物理形状发生变化,其内部分子结构也发生变化,并生成其它物质。

炸药爆炸属于化学爆炸。

3、核爆炸由核炸药的原子核发生烈变或聚变的连锁反应,并在瞬间放出巨大能量的现象称为核爆炸。

如u235,u238、氚、氘的爆炸等。

二、炸药及其爆炸特征(3个基本条件)(一)炸药凡在外界作用下,能产生快速变化,生成高热和大量气体的物质,叫炸药。

爆炸与炸药的基本理论解读

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。

炸药与爆炸的基本理论

炸药与爆炸的基本理论

第一章本章小结本章集中介绍了与炸药爆炸相关的一些基本概念、基本理论和基本实验,这些内容是后续章节的基础。

现将其中的要点归纳如下:1.炸药发生化学变化的三种基本形式,炸药爆炸的三要素,炸药的分类。

炸药、单质炸药、混合炸药、起爆药、猛炸药和炸药爆炸的概念。

2.炸药氧平衡的概念极其计算方法。

爆热、爆温、爆容、爆炸压力的概念。

3.波、横波、纵波、音波、压缩波、稀疏波、冲击波的概念。

冲击波的基本特性。

4.爆轰波、爆轰压力、爆轰温度的概念和爆轰波的结构。

凝聚炸药的爆轰反应机理。

5.炸药的使用感度、危险感度、热感度、爆发点、机械感度、撞击感度、摩擦感度、起爆感度和雷管感度的概念。

炸药的物理状态和装药条件对炸药感度的影响。

6.炸药的热点起爆理论,爆炸物直接作用于炸药的起爆机理。

7.炸药的爆速、影响爆速的主要因素、爆速的测定方法。

作功能力、猛度、殉爆距离的概念及其试验测定方法。

炸药的理想爆速、临界爆速、极限直径、临界直径、最佳密度、临界密度的概念。

8.沟槽效应,产生沟槽效应的机理,消除沟槽效应的措施。

9.聚能效应及其应用。

复习题1.计算硝化甘油和梯恩梯的氧平衡。

2.在铵油炸药中(硝酸铵与柴油的混合炸药),假如 4%木粉作疏松剂,试按零氧平衡设计炸药配方。

3•已知凝聚炸药的绝热指数 K值一般取为3,试推导计算凝聚炸药爆轰波参数的方程式。

4•已测得某种岩石铵梯炸药的密度0 1.0g/cm,爆速D=3750m/s。

经计算得到其爆温 Tb 2592 C。

试求这种炸药的其余各项爆轰波参数uH、PH、H、cH和TH。

5•如果采用理想气体状态方程来计算爆炸压力P,则存在关系P 0(K 1)Qv。

试证明:爆轰压力近似等于爆炸压力的2倍。

6•试推导实验测定炸药爆速的导爆索法中计算爆速的公式。

3。

炸药爆炸的基本理论

炸药爆炸的基本理论

Ca Hb NcOd

b 2
H2O (d

b)CO (a d 2

b )C 2

c 2
N2
如:梯恩梯(TNT)
C7H5N3O6 2.5H2O 3.5CO 3.5C 1.5N2
❖ 含有其它元素的炸药,确定爆炸产物的原则:
❖ 水不参与反应,只由液态变为气态; ❖ K、Na、Ca、Mg、Al等金属元素,在反应时首先
例如:一公斤TNT炸药爆炸后,可以产生常 压下的气体740m3,由于反应的放热性和高速性, 这些气体产物在爆炸的瞬间仍占有炸药原来所占 体积,即几乎被压缩在0.0006m3的体积内,因而 形成极高的压力状态。高压状态的气体产物将猛 烈膨胀,从而产生变热能为对外做功的机械功的 爆炸效应。
如果没有气体产生,也就不可能造成高温高 压状态,自然也就不可能发生爆炸现象。
被完全氧化; ❖ 硫被氧化为二氧化硫; ❖ 氯首先与金属作用,再与氢生成HCl。
❖ 影响有毒气体生成量的因素:
❖ 炸药的氧平衡; ❖ 化学反应的完全程度; ❖ 装药外壳等。
爆容
❖ 爆容:单位质量炸药爆炸时,气体产物在标准状 态(00C和一个大气压)下的体积,用V0表示,单 位L/kg。爆容越大,炸药做功能力越强。
炸药上述三种化学变化的形式,在一定条件 下,都是能够相互转化的:缓慢分解可发展为燃 烧、爆炸;反之,爆炸也可转化为燃烧、缓慢分 解。
研究炸药化学变化形式,就是为了控制外界 条件,使炸药的化学变化符合我们的需要。
氧平衡
炸药的爆炸是一个化学反应的过程,或者从 本质上说是一个氧化的过程,即炸药中氧对碳、 氢等元素氧化,使之成为较稳定的氧化物。
爆炸反应方程
❖ 反应方程能够确定反映产物的成分和数量, 确定爆炸释放的能量。它是计算炸药爆炸 热化学参数和爆轰参数的依据。

爆炸与炸药的基本理论ppt课件

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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)

爆炸与炸药的基本理论.

爆炸与炸药的基本理论.

10.什么是炸药的做功能力?什么是炸药的爆力? 爆力的测量方法是什么? 答:炸药的做功能力是表示爆炸产物做绝热膨胀 直到温度降至炸药爆炸前的温度时,对周围 介质所做的功。它的大小取决于炸药的爆热、 爆温和爆炸生成的气体体积。炸药的爆热、 爆温愈高,生成气体体积愈大。则炸药的做 功能力就愈大。爆力是表示炸药爆炸做功的 一个指标,其测量方法有两种:(1)铅铸扩 孔法;(2)爆破漏斗法。
• 影响炸药感度的因素 1、内在因素 A、键能;B、分子结构和成分;C、生 成热;D、热效应;E、活化能;F、热 能量。 2、外在因素 A、炸药的物理状态与晶体形态;B、装 药密度;C、炸药的结晶;D、温度;E、 惰性杂质的掺入。
2.3炸药的爆轰理论
•爆轰波 在炸药中传播的特种形式的冲击波称为 爆轰波。 •爆轰波稳定传播的机理和条件 1、反应区化学反应机理 2、理想爆轰与稳定爆轰 3、侧向扩散对反应区结构的影响
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。
7.炸药的热化学参数有:爆热、爆温、爆 压。 8.炸药的爆炸性能有:爆速、炸药威力、 猛度、殉爆、间隙效应、聚能效应。 9.爆炸压力的大小取决于炸药爆热、爆温 和爆轰气体的体积。
11.什么是氧平衡?分哪几种不同情况,各有什 么含义? 答:氧平衡是衡量炸药中所含的氧与将可燃元素 安全氧化所需要的氧两者是否平衡的问题。根 据所含氧的多少,炸药氧平衡有零氧平衡、正 氧平衡和负氧平衡之分。正氧平衡是指炸药中 所含的氧将可燃元素安全氧化后还有剩余。负 氧平衡是指炸药中所含的氧不足以将可燃元素 完全氧化。零氧平衡是指炸药中所含的氧正好 将可燃元素完全氧化。

2爆炸与炸药的基本理论

2爆炸与炸药的基本理论

5
(1)放热反应
炸药爆炸实质上是炸药中的化学能在瞬间转化为 对外界做功的过程,反应释放出的热是做功的能源, 也是化学反应进一步加速进行的必要条件。 炸药爆炸时放出的热量大小常用爆热来衡量,爆 热指单位质量炸药爆炸时放出的热量(反应热)。炸 药爆炸瞬间放出的热量主要用于对爆炸产物加热,使 爆炸产物达到很高的温度,爆炸产物在原有体积内达 到热平衡时的温度称爆温。
2 爆炸与炸药的基本理论
1
主要内容
2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 基本概念 炸药的起爆与感度 炸药的爆轰理论 炸药的氧平衡与热化学参数 炸药的爆炸性能
2
2.1 基本概念
2.1.1 爆炸及其分类 2.1.2 炸药的爆炸的三个条件 2.1.3 炸药化学变化的基本形式
3
2.1.1 爆炸及其分类
17
2.2.2.1 炸药的热能起爆理论
谢苗诺夫研究了爆炸性混合气体的热能起 爆理论,富兰卡-卡曼尼兹进一步研究发展了 该理论,并将其成功地应用于凝聚体炸药。 基本要点:在一定的温度、压力和其他条 件下,如果一个体系反应放出的热量大于热传 导所散失的热量,就能使该体系--混合气体 发生热积聚,从而使反应自动加速而导致爆炸。 即:爆炸是系统内部温度渐增的结果。 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。
22
爆发点测定器
爆发点指炸药在规定时间内起 爆所需加热的最低温度。爆发点越 低的炸药,热感度越高。爆发点测 定原理是:将定量炸药0.05g,起 爆药0.01g放在恒温的环境中5min, 如果炸药没有爆炸,说明此环境温 度太低,升高环境温度后再试,如 果不到5min就爆炸,说明环境温度 太高,降低环境温度再试,直到调 整到某一环境温度时,炸药正好在 5min爆炸,此环境温度就是炸药的 爆发点。

炸药及爆炸基本理论

炸药及爆炸基本理论
x y z 100% 0.2 x 0.74 y 1.38 z 0
设y 0

x 87.34% z 12.66%
再设z 0

x 78.72% y 21.28%
三种成分的取值范围为: 硝酸铵 x 78.72 ~ 87.34% ,TNT y 0 ~ 21.28% z 0 ~ 12.66% 木粉 可取TNT含量y=10%,代入上方程组解得:
爆温
(explosion temperature)指炸药爆炸时放出的能量将爆炸产物加热到的最高温度。

或者
Qb பைடு நூலகம் mQ i bi
式中
2016/9/10
mi
Qbi
分别为第 i 组分的质量分数和氧平衡值
11
氧平衡的三种类型
Qb>0
Qb=0
Qb<0
正氧平衡
零氧平衡
负氧平衡
2016/9/10
12
混合炸药配方计算
含两种成分的混合炸药配比:
设x、y分别为炸药中氧化剂和可燃剂的配比,Qx、 Qy、Qb分别为这两种成分和混合后氧平衡值,则 有:
CO 、 H2S、SO2和氮氧化物 在计算有毒气体总量时,应将其他气体折算成CO含量;其中氮氧化 物的毒性系数为6.5,SO2、H2S的毒性系数为2.5。
2016/9/10 15
影响有毒气体生成量的主要因素
A
炸药的氧平衡
化学反应的完全程度
B
生成H2S、SO2 等有毒气体
炸药外壳为涂蜡纸壳
C D
爆破岩石内含硫
1.7 炸药爆轰理论
1.8 炸药爆炸性能
本章思考题
2016/9/10 4
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通常将外界施加给炸药某一局部引起炸药爆炸的能量称为起 爆能,而引起炸药爆炸的过程称为起爆。引起炸药爆炸的原因可 归结为内因和外因两个方面,内因是炸药本身的物理化学性质, 而外因就是起爆能。
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2. 爆炸与炸药的基本理论
2.2 炸药的起爆和感度 2.2.1 炸药的起爆与起爆能
炸药的起爆能主要有三种形式:
化学爆炸:爆炸前后不仅物质形态发生变化,而且物质的化学 成分和性质也发生变化的爆炸现象,称为化学爆炸。
核爆炸:由核裂变、核聚变或发生物质湮灭等释放出巨大能量 而引起的爆炸称为核爆炸,核爆炸在瞬间施放出极大的能量。
爆破是利用炸药的爆炸能量对介质做功达到预定工程目标的作业。爆 破和爆炸是两个不同的概念。
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2. 爆炸与炸药的基本理论
2.1 基本概念 2.1.3 炸药化学变化的基本形式
2) 燃烧:不同于一般燃料的燃烧,它不需要外界提供氧节可以燃烧。 如果外界条件有利(压力高、温度高),炸药的燃烧可能转化为 爆炸。爆破工程中所用猛炸药如果发生燃烧则是一种研制的事故。
3) 爆炸:反应的速度和传爆的速度极高,可达到每秒数千千米。爆 炸的传播靠冲击波,在爆炸界面附近,发生压力、温度的急剧升 高。爆炸过程如遇到不利因素,爆炸中断。
炸药爆炸三要素:
② 变化过程必须是高速的
由于反应速度快,极短时间内将反应生成的大量气体产物加 热到数千度,压力增加达到几万MPa,高温高压的气体膨胀做功, 就产生了爆炸现象。反应速度高意味着功率高,然而相对于一般 燃料,炸药不是高能物质。
1公斤煤在空气中燃烧能生成2140千卡热量。约合900万焦耳,假 设燃烧时间为1小时,功率为2500J/s;
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爆炸与炸药的基本理论
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2. 爆炸与炸药的基本理论
考核大纲
① 爆炸及其分类,炸药爆炸的3个条件,炸 药化学变化的基本形式;
② 炸药起爆的基本理论、起爆能、感度, 影响炸药感度的因素;
③ 炸药的爆轰理论,轰波稳定传播的条 件;
④ 炸药的氧平衡与炸药的爆炸性能。
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2. 爆炸与炸药的基本理论
2.1 基本概念
2.1.3 炸药化学变化的基本形式
炸药有四种化学反应形式:按照炸药传播性质和速度的不同,其化
学变化的形式有四种:热分解、燃烧、爆炸、爆轰。
1) 热分解:炸药在常温下会进行分解反应,但反应速度缓慢。在不 同条件下可以是吸热反应、也可以是放热反应。硝铵在低于150 度是为吸热反应;当温度高于200度左右时为放热反应。分解反 应性能反映了炸药的化学安定性,影响其储存。分解反应进行到 一定条件时,可以转化为燃烧或爆炸。
如:铝和氧化铁的反应放出的热量很高,可以形成3000度高 温,但无气体发生,不会发生爆炸。
这三要素是区别炸药爆炸和一般化学反应的三个重要特征。
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2. 爆炸与炸药的基本理论
2.1 基本概念 2.1.2 炸药爆炸的条件
相关题库试题:
1.1.1 _13. 炸药爆炸必须具备的三个基本要素是:变化过程释放大 量的热、变化过程必须是高速的、变化过程能产生大量气体。
1公斤TNT炸药的爆热值为1010千卡,折合约400万焦耳,爆炸 时间为十万分之一秒,功率为4E6 J/s,是煤功的1.7万倍。
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2. 爆炸与炸药的基本理论
2.1 基本概念 2.1.2 炸药爆炸的条件
炸药爆炸三要素:
③ 变化过程能产生大量的气体产物
炸药爆炸产生的高压气体具有膨胀做功的能力。爆轰界面附近 的气体压力在GPa以上。
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2.1.2 炸药爆炸的条件
2. 爆炸与炸药的基本理论
2.1 基本概念
炸药爆炸三要素:
① 变化过程释放大量的热:这是产生爆炸的首要条件。
热是爆炸做功的能源,也是维持其化学变化自行稳定传播的条件。
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2. 爆炸与炸药的基本理论
2.1 基本概念 2.1.2 炸药爆炸的条件
1.1.2_12.炸药爆炸三要素是什么?
答:1)化学反应过程大量放热。放热是化学爆炸反应得以自动高速 进行的首要条件,也是炸药爆炸对外做功的动力。
2)反应过程极快。这是区别于一般化学反应的显著特点,爆炸可在 瞬间完成。
3)生成大量气体。炸药爆炸瞬间产生大量高温气体产物,在膨胀过 程中将能量迅速转变为机械功,使周围介质受到破坏。
相关题库试题:1.1.2 _7 什么是爆炸?(见上方 )
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2. 爆炸与炸药的基本理论
2.1 基本概念 2.1.1 爆炸及其分类
爆炸分类:爆炸是宇宙间普遍存在的一种自然现象,通常可分为三类。
物理爆炸:爆炸前后只是物质形态发生变化,而物质的化学成 分和性质没有发生变化的爆炸现象,称为物理爆炸。
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2.1 基本概念
2. 爆炸与炸药的基本理论
2.1.1 爆炸及其分类 2.1.2 炸药爆炸的条件 2.1.3 炸药化学变化的基本形式
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2.1.1 爆炸及其分类
2. 爆炸与炸药的基本理论
2.1 基本概念
爆炸的定义:爆炸是某一物质系统在有限空间和极端 短的时间内,迅速释放大量能量或急骤转化的物理、 化学过程。在这种变化过程中,通常伴随有强烈的放 热、发光和声响等效应。
4)爆轰:以最大而且稳定的速度进行传爆的过程。爆轰的传播速度 是恒定的,而爆炸是不稳定的,可以说爆炸是不稳定的爆轰。
相关题库试题:
1.1.1_14.炸药化学反应的四种基本形式是:热分解、燃烧、爆
炸和爆轰。
1.1.1_17.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。
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2. 爆炸与炸药的基本理论
2.2 炸药的起爆和感度
2.2.1 炸药的起爆与起爆能 2.2.2 炸药起爆的基本理论 2.2.3 炸药的感度 2.2.4 影响炸药感度的因素
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2. 爆炸与炸药的基本理论
2.2 炸药的起爆和感度
2.2.1 炸药的起爆与起爆能
炸药属于相对稳定物质(能级属于亚稳态)
1) 热能—火焰、火星、电热等形式,工业雷管多用这种起爆能,是最 基本的一种起爆能。
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