我国民用爆破器材及爆破技术的发展现状Word文档下载推荐.docx

1、另外，三峡工程永久船闸1000万m3 剩闸室开挖百米高稳定边坡控制爆破技术；青岛环胶州湾高速公路山角村段实施路堑203排计3080个炮孔剩孔拉底槽控制爆破，都是十分成功的经验。 目前，深孔台阶爆破正在往高台阶、大直径方向发展，神华集团准格尔矿区黑岱沟和哈尔乌素露天矿45m高台阶抛掷爆破，装药量都在千吨级以上。随着钻眼机具和装运机械化水平的提高，钻眼过程及岩石地质条件参数可全程监控，并由中心计算机提出与之相匹配的炸药品种及数量，指令炸药装药车或炸药混装车提供和配制爆炸性能参数与之相适应的炸药，并装入炮孔中。同时，采用GPS全球定位系统，对钻孔的孔网参数及钻孔参数实行自动化控制。地下爆破：地下爆破

2、多采用浅孔或深孔爆破崩矿以及巷道掘进爆破。目前国外在试验推广大直径（5075mm）深孔（5m以上）钻爆法掘进爆破技术！配合（凿岩台车）进行大断面岩巷的掘进施工；另一方面也在研究小直径和小循环进尺的新型自动化掘进技术。国内煤矿岩巷掘进在大力推广中、深孔（2.23.5m）光面爆破掘进技术和“三小光爆锚喷岩巷掘进”技术；采煤工作面毫秒爆破技术。金属矿山地下采矿在研究推广无底柱深孔爆破技术。国外也已经有VCR法高梯段、大直径深孔地下采矿爆破方法的成功经验。我国北京矿冶研究院、凡口铅锌矿和铜陵有色狮子山铜矿应用大直径深孔球形药包进行地下多排孔分段微差爆破，取得了很好的技术经济效益。工矿企业改、扩建，城市

3、建设的快速发展以及水电工程建设，使我国拆除控制爆破的应用范围日益广泛，水平不断提高。控制爆破拆除兴起于20世纪80年代，最具代表性的是1976年由中科院力学所和工程兵拆除的天安门附近老北京饭店的三座大楼，面积达1.32万m2；95年苏州望亭电厂拆除，面积2.94 万m2,用药1.9吨；96年山东枣庄十里泉电厂180m高钢筋混凝土烟囱分段切割爆破；广州茂名石化2座120m高钢筋混凝土烟囱爆破拆除；98年阜新电厂4座冷却塔定向爆破拆除。近年来，有代表性的控制爆破拆除工程有：2001年广州天河体育场爆破，拆除面积4.3万m2 ,用药525.6kg，并采用直升飞机洒水降尘；2005年三峡围堰爆破拆除，

4、最新型电子雷管分段1340多段，用炸药159吨，距离三峡大坝仅100m；20062007年，沈阳五里河体育场爆破，8900多个炮孔，2.6吨炸药，120段延时6.6秒，造泡挂水袋降尘，象倒积木一样就地坐塌；杭州浙大湖滨校区20层高钢筋混凝土框架结构楼房定向倒塌爆破拆除；合肥宁国路口18层楼房控制爆破拆除，就地坍塌，雷管约6万发，炸药近2吨； 大唐淮北电厂2座直径65m，高69m冷却塔的定向坍塌爆破。国外控制爆破拆除工程实例：（美国）巴西圣保罗繁华商业区爆破拆除32层框架结构楼房；（英国）南非拆除270 m高钢筋混凝土烟囱；丹麦拆除高40m，容量1700t钢筋混凝土水塔；捷克在敏感区拆除总体积为

5、7.3万 m3 厂房等。水下爆破：主要用于水库和港口的水下岩塞爆破，航道疏浚水下炸礁，水下淤泥软基爆炸处理等。最具代表的工程实例是广州黄埔大濠洲2km航道50万m3 水下炸礁；长江湖北及安徽段38万m3水下炸礁工程；福建三沙3千吨级沉船爆炸切割工程。特种爆破：包括爆炸加工，即爆炸加工球形容器，机械及构件外壳，爆炸加工的最大球形容器直径已达6m，最大壁厚28mm。爆炸焊接，即焊接面积较大的异性金属板材，实例：爆炸焊接钢、钛、铝板，面积1*2 m2 ；另外，爆炸切割金属构件，爆破地震勘探，金属冶炼炉高温爆破，人体炸结石等等。随着新型爆破器材和爆破技术的应用和发展，也带动爆破量测技术和相邻学科的进步

6、和发展；爆破理论和数值计算，逐步由经验总结型向科学研究型发展。现代爆破理论的最新进展，代表了当代爆破技术发展的最新水平，使爆破理论的研究更加实用化、计算机化和科学化。例如：用计算机进行辅助设计，对爆破过程和爆破效果进行数值模拟，这对于有效修正爆破过程中可能出现的不利因素和有害效应，预测爆破效果是十分有意义的，虽然在这方面的研究尚不成熟，但已经有了良好的开端。一、民用爆破器材的发展现状民用爆破器材主要是工业炸药和工业雷管，下面对其发展现状分别作简要叙述： 1、工业炸药：工业炸药的发展分为三个时期（代）：第一代是以硝化甘油为主要原料的代拿卖特炸药；第二代是粉状硝铵炸药；第三代是含水炸药，包括浆状（

7、水胶）炸药和乳化炸药以及离子交换型炸药。（1）胶质炸药：多以硝化甘油为主要原料吸附硝化棉或硅藻土而成的，其优点是：可塑性、爆轰稳定性、起爆感度好，并具有良好的抗水性，爆炸威力大。缺点是：对冲击震动、摩擦撞击都敏感，给生产、运输和储存带来安全隐患。国外尤其是英、美等国仍在大量使用。（2）粉状硝铵炸药：以硝酸铵为氧化剂，并加入适量的敏化剂和可燃剂混合而成。敏化剂多为TNT、黑索金、硝化甘油或二硝基萘；可燃剂为木粉、沥青或石蜡、柴油等；煤矿炸药另加入消焰剂。有代表性的为：粉状铵梯炸药、铵油炸药、铵沥（松）蜡炸药。粉状硝铵炸药的优点是爆炸性能和储存期稳定，缺点是易吸湿结块，炮烟中的有毒气体含量高。属于

8、今后要淘汰的炸药品种。（3）浆状（包括水胶）炸药：主要是以硝酸铵（硝酸钾铵、硝酸钾或硝酸钠）氧化剂水溶液、敏化剂（TNT、铝粉等）、可燃剂（柴油）以及胶凝剂（植物胶）和交联剂（硼沙）组成。而最具代表性的是水胶炸药。（4）乳化炸药：可分为两种形式，即油包水型（W/O）和水包油（O/W）型。油包水型：主要是以无机含氧酸盐（硝酸铵、硝酸钠）水溶液作分散相，不容于水的可液化碳质燃料（柴油）作连续相，借助乳化剂和敏化剂的作用，制成乳脂状混合炸药。水包油型：以硝酸铵（硝酸钾铵或硝酸钠）氧化剂水溶液作连续相，以可燃剂（柴油）和敏化剂（TNT、铝粉等）为分散相，制成凝胶状混合炸药。目前新型和大量使用的乳化炸药

9、是以高分子气泡敏化的乳化炸药，或通过喷雾造粒制成的粉状乳化炸药。水胶炸药和乳化炸药同属含水炸药，这类炸药的优点是：爆炸性能好：32mm药卷爆速可达40005200m/s，猛度1519mm，殉爆距离7.012.0cm，临界直径1216mm用8号雷管可直接引爆。爆破效果好。抗水性能强：小直径药卷敞口浸水96h以上，其爆炸性能变化甚微。安全性能好：机械感度低，爆轰感度较高。环境污染小：爆炸后炮烟中的有毒气体含量较少，这尤其适宜于地下采掘工程使用。原材料来源广，生产成本较低。其缺点是：储存不稳定，储存期较短。这两种含水炸药是目前我国大力推广的炸药品种，淘汰粉状铵梯炸药已成为必然。（5）、离子交换炸药：

10、含有硝酸钠和氯化铵的混合物，称为交换盐或等效混合物，通常情况下交换盐比较安定，不会发生化学变化，但在炸药爆炸的高温高压条件下，交换盐就发生反应，进行离子交换，生成氯化钠和硝酸铵： NaNO3 + NH4CI NaCI + NH4NO3 2H2O + N2 +1/2O2在这爆炸瞬间生成的氯化钠，就作为消焰剂高度弥散在爆炸点周围，有效地降低爆温和抑制瓦斯爆炸，同时生成的硝酸铵则作为氧化剂加入爆炸反应。这种炸药最大的特点是适宜用在有瓦斯和煤尘爆炸危险的工作面；另外，这种炸药还具有一种“选择爆轰”的独特性质，即在密封和约束条件较好的情况下，炸药爆炸强烈，交换盐的反应更完全，其消焰降温的作用更强。反之，

11、如果是裸露爆破，炸药反应进行的较弱，交换盐的反应不完全，生成的硝酸铵也减少，使爆炸释放的能量保持在较低的程度，甚至有可能造成爆轰中断，因而避免了裸露药包爆炸时引起瓦斯爆炸的事故发生。另外，还有高分子炸药，这里仅作简单介绍：由于普通民用炸药的机械性能、加工和成型的性能较差，不能满足某些特种爆破对炸药性能的要求。因此炸药厂家采用高级炸药（黑索金、奥克托金、特屈儿或TNT）作为高分子化合物的填料，用高分子及其助剂作为粘结剂和钝感剂，同时利用高分子成型和加工的方法，制成高分子混合炸药。类型有：塑（粘）性炸药、挠性炸药、泡沫炸药、压装炸药和耐热炸药等。2、工业雷管：工业雷管主要有火雷管、电雷管和非电导爆

12、管雷管等。火雷管是最基本的也是最简单的雷管，其它的雷管都是在它的基础上发展起来的。工业雷管按其起爆药量的多少，分为10个等级，起爆药量越多，起爆能力就越强。而工程爆破中常用的是8#雷管和6#雷管。不管是何种工业雷管，其基本结构都是由管壳（金属、纸或塑料）、起爆药（DDNP或氮化铅、雷汞）以及加强药（黑索金或钝化黑索金、特屈儿和TNT）构成的。如图所示：只是由于点火或激发方式的不同才区分开来，用火焰点火的叫火雷管；用电点火的叫电雷管；用爆轰波直接激发的叫非电导爆雷管。现代工程爆破用火雷管是难以满足要求的，因而下面只对电雷管和非电导爆管雷管作简要叙述：（1）、电雷管：工业电雷管分为瞬发电雷管和延期

13、电雷管，延期电雷管又分为秒延期和毫秒延期电雷管。由于毫秒爆破技术的优点越来越被大家认可，所以毫秒延期电雷管目前使用的相当普遍。秒延期和毫秒延期电雷管结构如图所示：而普通电雷管容易受外来电的干扰，带来许多不安全因素，因而又衍生出许多特种电雷管来，下面作简单介绍：抗杂电雷管：有无桥丝抗杂雷管和低阻桥丝抗杂雷管，其特点是在引火药中加入适量的导电物质（碳黑或石墨），当外加电压小于某一数值时，它显现出较大的电阻，使通过的电流很小，不足以点燃引火药；当外加电压增高到一定数值时，导电物质颗粒由于受到电压和电流热效应的作用而发热膨胀，使各质点接触面积增大，电阻下降，就可使引火药发火。正是由于这种引火头的电阻随

14、着外加电压和电流的变化而变化这一特征，所以无桥丝抗杂雷管具有一定的抗杂散电流的能力。BJ安全型电雷管：这种电雷管能够防止一切外来电的干扰，是新型的安全电雷管。这种电雷管和普通电雷管几乎没有什么两样，所不同的只是在点火桥丝和脚线之间加入一个微型的安全电路，电路内部能够进行信号识别，一切与设计的起爆信号不符的信号都不能通过点火桥丝，只有与设计信号相符的信号流入电路时，才能让它顺利地通过电路到达点火桥丝，将电雷管起爆。这是一种发展前景看好的新产品。无起爆药雷管：由于起爆药非常敏感，常常使电雷管在生产、储存、装运和使用过程中发生爆炸事故，因而近年来科研人员都在大力研制无起爆药雷管。这种雷管是用一种对冲

15、击和摩擦感度比常用起爆药较低的猛炸药来代替常规的起爆药，这就使安全程度大大提高。下面是几种无起爆药雷管的原理示意图：注：图中左为空心式无起爆药雷管；中为飞片式无起爆药雷管；右为活塞式无起爆药雷管。猛炸药自上而下密度逐渐增加。电子雷管：是依靠电子脉冲的固定频率准确延时的最新型雷管，一种是预期设定延期时间的装配式电子雷管；另一种是可将雷管装入炮孔以后再调整并任意设定延期时间的电子雷管。尤其是这后一种电子雷管，里面装有集成电路模块（微型电子芯片），依靠网路编码设定仪器（编码器）来对所有已经装填好的炮孔进行现场组网和延期时间设定，即使是发现雷管的延时段别出现错误，也可以随时进行调整和设定，而前一种电子

16、雷管就难以做到。这种新型雷管的延时精度非常高，延期时间一经设定，可以做到丝毫不差（即零误差）。三峡围堰的爆破拆除所使用的就是这种装药后设定延期时间的电子雷管。它与前面所说的BJ安全型电雷管基本类似。下面是两种雷管的构造示意图： A: BJ安全型电雷管 B: 高精度电子雷管 PBS电子雷管起爆系统简介：PBS电子雷管起爆系统由三个部分组成：即电子雷管、编码器和起爆器。下面分别作简单介绍：、PBS电子雷管：该种电子雷管与传统意义上的延期电雷管的根本区别，是管壳内部的延期结构和延期方式。对传统的延期电雷管来说，其原理是：起爆电流通过时，电阻丝（桥丝）加热点燃引火药头和邻近的延期药（延期体或导火索），

17、由延期药的长度来决定延期时间；而PBS电子雷管也有一个这种形式的引火头，但前面的电子延期芯片取代了传统延期雷管的引火头后面的延期药。传统延期雷管的段别越高，延期时间越长，其延期时间误差就越大；PBS电子雷管的延期时间可在0 8000ms范围内按1ms量级进行编程和随意设定。由于取消了发火感度较高的延期药，电子雷管的生产更加安全，有利于雷管生产实现连续化、自动化流水线作业。PBS电子雷管生产过程中，在线计算机为每发雷管分配一个识别码（ID码），打印在雷管标签上并存入产品原始电子档案。ID码是雷管上可以见到的唯一标志，在其投入使用时由编码器予以识别，依据ID码，电子计算机管理系统可以对每发雷管实施

18、全程管理，直至完成起爆使命。另外管理系统还记录有该雷管的生产时间、储存日期、机号及元器件号、购买用户等数据，这对爆破器材的管理是十分有意义的。PBS电子雷管具有下列技术特点：（a）电子延时集成芯片取代传统延期药，雷管发火延时精度高，准确可靠，有利于控制爆破效应，改善爆破效果；（b）前所所未有地提高了雷管生产、储存和使用的技术安全性；（c）使用雷管不必担忧段别出错，操作简单快捷；（d）可以实现雷管的国际标准化生产和全球信息化管理。下图为PBS电子雷管与传统延期电雷管的区别示意图：（左为传统延期电雷管；右为PBS电子雷管。）、编码器：编码器的功能是在爆破现场对每发雷管设定所需的延期时间。即首先将雷

19、管脚线接到编码器上，编码器回立即读出对应该发雷管的ID码，然后操作人员按设计要求，用编码器向该发雷管发送并设定所需的延期时间。编码器可提供下列三种雷管延期时间设定模式：即（a）输入绝对延时发火时间；在此模式下，操作员只需简单地按键设定每发雷管所想要的发火时刻。为帮助输入，编码器会显示相邻前一发已设定雷管的发火时刻。（b）输入相邻雷管的发火延时间隔；按这种输入模式，雷管的发火时刻设定方法与普通的延期网路的地面敷设延期方法相类似，所选定的延期间隔加上前一发雷管的发火时刻，即为该发雷管的发火时刻。（c）输入延期段数；延期段数输入模式，模拟欧洲国家主要采用的电起爆系统，编码器操作员只需为每发雷管设定一

20、个号码，在起爆网路中雷管就会按设定的号码顺序依次发火起爆，相邻号码雷管之间的延期间隔（如25ms或30ms或随意选择的延期间隔时间）可任意设定。一只编码器可以管理200发雷管。、起爆器：PBS电子雷管起爆系统中的起爆器，控制整个爆破网路编程与触发起爆。起爆器的控制逻辑比编码器高一个级别，即起爆器能够触发编码器，但编码器却不能触发起爆器，起爆网路编程与触发起爆所必须的程序命令设置在起爆器内。一只起爆器可以管理8只编码器，因此该系统可最多组成1600发雷管的起爆网路。起爆器通过双绞线与编码器连接，并能自动识别所连接的编码器，从编码器上读取整个网路中的雷管数据，再次检查整个起爆网路，起爆器可以检查出

21、每发雷管可能出现的任何错误，如雷管脚线短路、漏电、连接正确与否；并将检测出的错误存入文件并打印出来，帮助爆破员找出错误原因和发生错误的位置。只有当编码器与起爆器组成的系统没有任何错误，且由爆破员按下相应按钮对其确认后，起爆器才能触发整个起爆网路。而完成编程和起爆，仅需5min。、电子雷管起爆系统的安全性：就点燃雷管内的引火头的技术安全性来说，传统的延期雷管靠简单的电阻丝通电点燃引火头，而电子雷管的引火头点燃，通常除靠电阻、电容、晶体管等传统元件外，关键是还有一块控制这些元件工作的可编程电子芯片。如果用数字1来表征传统电阻丝的点火安全度，则电子雷管点火芯片的点火安全度则为105倍。与传统的延期电

22、雷管相比，电子雷管除受电控制外，还受到一个微型控制器的控制，且在起爆网路中该微型控制器只接受起爆器发送的数字信号。电子雷管起爆系统服从“本质安全”概念，除上述电子雷管的本质安全性外，系统中的编码器同样具有良好的安全性，编码器只是用来读取数据，所以它的工作电流和电压都很小，不会出现导致雷管引火头误发火的电脉冲，即使不慎将传统的电雷管接在编码器上，也不会触发雷管发火。起爆器发出的电信号并不是直接去起爆雷管，而只是指令微型控制器触发电容和晶体管放电，来完成发火动作的。由此看来，起爆器同样不需要很高的工作电流和电压。外来电对电子雷管起爆系统的干扰几乎为零（16万亿分之一）。、电子雷管的应用：电子雷管已

23、被爆破界所接受，并被看作是爆破器材和爆破技术的一项最大的技术进步，认为爆破科学进入了量子化时代。这种可编程雷管发火时刻的精确性和灵活性，为爆破界实现起爆时序最优化设计，最大限度地获取爆破振动控制效益与破碎效果改善，提供了前所未有的手段。电子雷管技术的推广应用，已对目前的电和非电雷管构成技术威胁；电子雷管实现高精度起爆时序控制，为精确爆破设计，爆破效果控制，爆破机理与过程模拟研究，提供了新的技术支持。虽然电子雷管起爆系统已经实现商业化应用，但要全面取代目前使用的电和非电雷管，还有两大问题有待解决：一是电子雷管起爆系统组网能力还较小，不能满足大规模爆破作业的大型起爆网路要求；二是电子雷管的成本太高

24、，与目前使用的电和非电雷管相比，缺乏经济竞争力，是常规延期雷管价格的10倍甚至几百倍，矿山业主们就付出高额雷管成本与获取综合效益进行权衡时，往往表现出犹豫不决。而这后者就是阻碍该项技术发展的主要原因。高频电磁雷管:这种雷管是在普通的ms电雷管上加上励磁线圈和磁环而构成的一种把电信号变成磁信号，到达雷管前端再把磁信号转变成电信号的组合式雷管。它同样可不受外来电的干扰，是一种准爆率较高的雷管。（2）非电导爆毫秒雷管：非电导爆毫秒雷管是用塑料导爆管引爆而延期时间以毫秒数量级计量的一种新型雷管。非电导爆管的结构和原理是：管壁材料为高压聚乙稀塑料，内壁涂以混合炸药（91%的奥克托金或黑索金、9%的铝粉）

25、而成。用工业雷管、导爆索或炸药、激发枪（笔）和电子脉冲激发器均可激发或起爆塑料导爆管。当塑料导爆管被激发起的冲击波在管内传播，混合炸药发生化学反应，形成一种特殊的爆轰，爆轰反应释放的能量及时不断地补充了沿导爆管内传播的爆轰波，该爆轰波以恒定的速度传爆并引爆雷管的起爆药，继而引爆工业炸药。如图所示:用塑料导爆管加上连接元件（四通、连接块或连通管）可连接形成大规模的起爆网络，这是采用其他雷管和其他起爆方法及其网路所难以实现的。采用大容量发爆器起爆电雷管，最多只能起爆几千乃至一万发，而采用非电导爆管起爆系统，却能够起爆几万乃至几十万发雷管，这对于目前城市控制爆破拆除工程向大规模发展的趋势而言，有着十

26、分重要的意义。例如，合肥宁国路口18层框架结构楼房拆除工程，一次用雷管6万多发，如果采用电雷管是根本无法实现的。采用非电导爆管起爆系统，具有很多优点：网路连接方法简单，网路传爆及准爆的可靠性高，炮孔中可装入两发雷管起爆，网路敷设可采用双路、三路乃至四路同时进行；使用方便，基本上无需考虑先后顺序，也基本不会出现错联和漏联现象；安全性好，可基本不受外来电的干扰，抗水耐火抗冲击；价格低廉，降低工程成本。3、其它民用爆破器材用于工程爆破的其它民用爆破器材主要有：（1）、高能燃烧剂和黑火药：早期的工程爆破中用黑火药开采成品石料或石材，而现在黑火药多被用于制造导火索和烟花爆竹。高能燃烧剂：利用高能燃烧剂的

27、剧烈燃烧所释放的热量和生成气体的静压作用，来破碎岩石或其它结构物。铜陵长江大桥围堰拆除，就是用铝燃烧剂串导爆索装入炮孔中，利用高能燃烧使水汽化膨胀来进行破碎的。也有人尝试过用环氧丙烷燃烧剂破碎拆除烟囱。（2）、静态破碎剂：也称静态爆破或无声爆破，是利用固体破碎剂药粉加水后体积膨胀而产生的静力作用，来破碎岩石的。虽然安全性较好，但破碎介质的能量较小。它不应属于爆破的范畴。（3）、刚性被筒炸药：用含消焰剂较少的低安全等级的炸药做药芯，再包覆一个用消焰剂（食盐）加工成型的安全被筒，这样的复合装药结构称作刚性被筒炸药。原理是，药芯爆炸时安全被筒的食盐被炸碎，并在高温作用下形成食盐薄雾，笼罩住爆炸点来实

28、现安全爆破。主要是用在煤矿有瓦斯和煤尘爆炸危险的地方。（4）、起爆弹（具）：主要是用来起爆爆轰感度较低的工业炸药，本身用导爆索或雷管起爆。目前使用的起爆弹（具）主要有两种型号，ZJ型和HT型。其中ZJ型主要由太安、TNT、导爆索组成，外壳用纸筒或聚乙烯材料。HT型采用黑索金和TNT铸成圆柱状，并预留雷管插孔。深孔爆破时每个炮孔用两个起爆弹，双发雷管起爆。二、钻爆及装运机械设备的发展现状工程爆破的技术发展很大程度上依赖于爆破工程机械设备的发展水平。随着爆破工程机械设备的发展，要求有与之相适应的爆破技术方法和工艺相配合，相互促进，共同发展，这是当今爆破技术发展的一大特点。这里仅对露天矿山开采作简单叙述：1、钻孔机具：目前，钻孔机具正向着大型和自动化的方向发展，钻孔直径已达到380414mm，在研机具甚至达到600mm；潜孔钻、牙轮钻、液压钻同步发展。在钻机具的研究和进展方面，瑞典的阿特拉斯（AtlasCopco）、美国的英格索兰（IngersollRand）、日本的古河、芬兰的汤姆洛克等四家最为著名。较为优秀的钻机型号有：阿特拉斯ROCL8型钻机，可钻凿炮孔直径165mm；山德维克（Sandvik）公司D560S型钻架顶部传动的旋转式潜孔钻