煤礦用炸藥的基礎知識
炸藥的基礎知識
一、炸藥與爆炸的基本概念
1.炸藥
炸藥是在一定條件下能夠發生快速化學反應、放出能量、生成氣體產物、顯示爆炸效應的化合物或混合物。
2.爆炸
爆炸是物質係統一種極其迅速的物理或化學變化。在變化過程中，瞬間放出其內含能量，並借助於係統內原有氣體或爆炸生成的氣體的膨脹，對係統周圍介質做功，使之發生巨大的破壞效應，同時可能伴隨聲、光、熱效應。爆炸可分為：化學爆炸、物理爆炸和核爆炸。炸藥爆炸屬於化學爆炸。
3.炸藥爆炸的形式
炸藥爆炸的形式有三種：爆炸、爆轟和燃燒。
(1)爆炸：是指炸藥以每秒數百米至數千米可變速度進行的爆炸反應過程。變速爆炸又叫非穩定性爆炸。
(2)爆轟：是指炸藥以每秒數十米不變的速度進行的爆炸反應過程。恒速爆炸又叫穩定性爆炸。
(3)燃燒：是指炸藥以每秒數十毫米至數米的速度進行快速燃燒的過程。燃燒速度一般為每秒數毫米至數厘米，但最大可達每秒數百米，隻產生微弱的聲響，沒有產生衝擊波。
這3種爆炸形式在一定條件下是可以相互轉化的。
4.炸藥爆炸的基本特征
(1)反應的放熱性。炸藥爆炸反應都屬於放熱反應，爆炸過程中放出的大量熱是對周圍介質做功的能量。
(2)生成大量的氣體。氣體介質把炸藥爆炸放出的大量熱轉化為機械功，對周圍介質做功。
(3)化學反應和傳播的快速性。炸藥爆炸反應時間隻需要幾微秒至幾十微秒;炸藥爆炸傳播的速度可達每秒數千米。
炸藥爆炸的基本特征也是任何化學爆炸必須同時具備的3個條件，通常稱其為爆炸的三要素。
5.炸藥的氧平衡
是用來表示炸藥內含氧量與充分氧化可燃元素所需氧量之間的關係。炸藥的氧平衡可分為：正氧平衡、負氧平衡和零氧平衡。煤礦中常用的炸藥為負氧平衡和零氧平衡。
二、炸藥的組成與分類
1.炸藥的組成
炸藥的主要元素是C、H、0、N。炸藥爆炸的過程就是C、H原子氧化的過程。氧化時所需的氧並不取自周圍空氣，而是炸藥本身就含有的，這是炸藥與燃料的重要區別之一。另外，炸藥具有燃料所沒有的高能密度，單位體積放出的熱量遠比燃料多得多。
2.炸藥的分類
炸藥的分類方法很多，常見的分類方法如下：
(1)按炸藥的組成可分為：單質炸藥和混合炸藥。
單質炸藥：是各組成元素以一定的化學結構存在於同一分子中的炸藥。
混合炸藥：是由兩種以上分子組成的混合物。它可以根據對炸藥性能的要求調配不同的組分。工業炸藥多為混合炸藥。
(2)按炸藥的用途可分為：起爆藥、猛炸藥和發射藥(火藥)3種。
起爆藥的特點是，在很小的外界能量(如加熱、火焰、摩擦、機械能衝擊等)作用下就能爆炸，因此，常用做雷管的起爆藥。起爆藥有雷汞、疊氮化鉛和二硝基重氮酚等。由於二硝基重氮酚的原料來源廣，生產工藝簡單、安全，成本低，而且具有良好的起爆性能，因此，廣泛應用。
猛炸藥的特點是：對外能的敏感程度比起爆藥低，但爆炸威力大，主要用於起爆器材的加強藥和改善炸藥性能的附加成分。
發射藥的特點是：能穩定燃燒並產生一定的推力。在工業上，主要用做起爆器材，如用黑火藥做導火索藥芯。
三、煤礦常用炸藥
(一)煤礦常用炸藥的種類
1.礦用炸藥的分類
礦用炸藥的分類見表9-1。
2.煤礦許用炸藥的分類
煤礦許用炸藥的分類見表9-2。
煤礦許用炸藥按其組分分為：硝銨類、銨梯類、硝化甘油類、水膠類和乳化類。
3.礦許用炸藥中各成分的作用或特點
(1)硝酸銨：含氧豐富，物理狀態好，來源豐富，價格低，安全性好，是製造混合炸藥的主要原料。
(2)梯恩梯(TNT)：三硝基甲苯，有機化合物，黃色片狀結晶，一般含量為10%～17%，用6～8號工業雷管起爆。
(3)木粉：鋸末，作鬆散劑，其作用是防止炸藥結塊。
(4)食鹽：氯化鈉，主要作消焰劑。主要作用是快速吸熱，緩慢放熱，降低爆溫，消除火焰。
(5)石蠟、瀝青：作防潮劑，占6%～14%。
(二)煤礦許用炸藥的特點
1.煤礦對炸藥的要求
(1)爆溫要低，不能超過瓦斯的燃點，一般低於750℃。
(2)作用時間短，不能超過瓦斯爆炸的感應時間，一般短於3秒。
(3)化學氧平衡接近於零，偏差不大於0.55。
井下爆破作業，必須使用煤礦許用炸藥和煤礦許用雷管。煤礦許用炸藥的選用應遵照下列規定：
(1)低瓦斯礦井的岩石掘進工作麵必須使用安全等級不低於一級的煤礦許用炸藥。
(2)低瓦斯礦井的煤層掘進工作麵、半煤岩掘進工作麵必須使用安全等級不低於二級的煤礦許用炸藥。
(3)高瓦斯礦井、低瓦斯礦井的高瓦斯區域，必須使用安全等級不低於三級的煤礦許用炸藥。有煤(岩)與瓦斯突出危險的工作麵，必須使用安全等級不低於三級的煤礦許用含水炸藥。
嚴禁使用黑火藥和凍結或半凍結的硝銨甘油炸藥。同一工作麵不得使用兩種不同品種的炸藥。
采掘工作麵，必須使用煤礦許用瞬發電雷管或煤礦許用的毫秒延期電雷管。使用煤礦許用的毫秒延期電雷管時，最後一段的延期時間不得超過130毫秒。不同廠家生產的或不同品種的電雷管，不得摻混使用。不得使用導爆管或普通導爆索，嚴禁使用火雷管。
3.煤礦許用炸藥的安全等級
煤礦許用炸藥的安全等級共分為5個等級，每個等級的炸藥又分3個號，1號威力最大，3號威力最小。
