矿用炸药的分类

矿用炸药是指适用于矿井采掘工程的炸药。一、按主要组成成分分类1、硝酸铵类炸药：是以硝酸铵为主体成分并加入其他成分的混合炸药，主要有铵梯炸药、铵油炸药、铵梯黑威力炸药、铵梯钻高威力炸药等。2、含水炸药：是由硝酸钠、硝酸铵为氧化剂的水溶液等几种成分组成的混合炸药。主要有：水胶炸药、乳化炸药等。3、硝化甘油类炸药：是以硝化甘油为主要成分，并加入其他成全组成的非安全性抗水炸药：主要有普通胶质炸药，难冻胶质炸药等。二、按应用范围和使用条件分类按其是否允许在井下有瓦斯和煤尘爆炸危险的采掘工作面使用情况，可分为煤矿许用炸药和非煤矿许用炸药两类。煤矿用炸药又称为煤矿安全炸药(简称煤矿炸药)。属于煤矿许用炸药的种类有：煤矿铵梯炸药(包括抗水煤矿铵梯炸药)、煤矿膨化硝铵炸药、煤矿水胶炸药、煤矿乳化炸药和离子交换型高安全炸药等;属于非煤矿许用炸药的岩石铵梯炸药(包括抗水岩石铵梯炸药)、岩石膨化硝铵炸药、粉状高威力炸药、硝化甘油类炸药以及廉价炸药和含水炸药中的非煤矿许用炸药等。按组成分类按组成可分为单一炸药(又名单质炸药)和混合炸药。我国目前使用的矿用炸药都属于混合炸药。单一炸药只用于起爆药和混合炸药中的组成部分。三、矿用炸药的性能㈠炸药的威力和猛度炸药的作功能力称为威力，是指炸药爆炸产物对周围介质所做的总功，威力的常用测试方法是锅铸法;猛度是指炸药爆轰时粉碎与其接触的介质的能力，是衡量炸药爆炸时对与其接触的局部固体介质的破碎程度的指标。猛度的常用测定方法是铅柱法。㈡炸药的传爆和爆速炸药由起爆到爆炸结束的过程中，爆炸反应在炸药中自行传播的过程叫做传爆。炸药起爆后，产生大量的热能和气体，形成高温、高压、瞬间膨胀并高速行进的气浪。这种气浪具有极大的冲击作用，即冲击波。在炸药中传播的冲击波是具有能量补充的特殊形式冲击波，叫爆轰波。炸药的传爆是爆轰波传递能理的结果。爆轰波在炸药中传播的速度称为爆速(传爆速度)，单位为m/s爆速是衡量炸药爆炸强度的重要指标。炸药的爆炸反应形式取决于传爆的稳定性，若反应速度高，且保持恒定则传爆稳定，反应形式为爆轰;若速度低，且易衰减，甚至熄爆，则炸药不能全部反应，传爆不稳定，反应形式为不稳定传爆，则炸药不能全部反应，传爆不稳定，反应形式为不稳定传爆。不稳定传爆的爆生热量少，爆生有毒气体多，爆速不断下降，爆炸冲击波明显减弱，情况严重时，出现爆燃或中途拒爆。在井下掘进爆破中，有时炮烟格外呛人，炮孔喷火，是炸药不稳定爆炸的典型象征，对安全极为不利。因此确保传爆的稳定性非常重要。影响传爆稳定性的主要因素有：①炸药性能与质量。若炸药性能良好，加上质量好，质变程度低，则其爆速高，传爆稳定性好;否则，爆速低，传爆不稳定。②炸药密度。矿用炸药都是几种混合成分组成的炸药，它们一般都存在一个最佳密度范围(铵梯炸药为0.95g/cm³～1.1g/cm³之间)，在此范围内，可以保证炸药传爆的稳定。炸药密度过大或过小，都会使爆速下降，传爆不稳定，甚至拒爆。③药卷直径。在一定范围内，炸药的爆速和传爆稳定性是随装药直径增加而增加的。能够稳定爆轰的最小直径叫临界直径。装药的爆速达到极大值时的最小直径叫极限直径;临界直径到极限直径之间都能稳定传爆。当直径小于临界直径时，传爆性能极差，爆速显著下降，甚至自行熄爆，药卷临界直径约为25mm;直径增加至极限直径时，爆速将不再增加。④药卷外壳。药卷外壳能阻止药卷颗粒的抛散，增大爆轰波的强度。因此，坚固外壳可以提高爆速和传爆稳定性。⑤起爆能。足够的起爆能是保证传爆稳定性的重要条件。炸药起爆时，起爆能力不足，则爆轰波强度起点低，并难以提高，加速过程长，甚至熄爆，不利于爆破安全。足够的起爆能，能使爆速很快达到最大值，传爆很快处于稳定状态。起爆能达到一定值后，爆速就不再提高。⑥炸药传爆的间隙效应。深孔爆破时，在较长的炮眼中，正向连续装入直径较炮眼小的一定数量药卷，由于药卷与眼壁间有一定的间隙，因而造成炸药传爆稳定性下降，产生传爆中断，里端药卷拒爆或产生爆燃现象，叫做炸药传爆的间隙效应(又称管道效应)。为了克服深孔爆破和光面爆破周边眼的间隙效应，一般多采用导爆索起爆药包措施。⑦胶凝时间和温度对水胶炸药的传爆稳定性也有影响。胶凝时间不足48-72小时、温度0℃以下炸药传爆稳定性下降。⑧在地质条件复杂地段(特别是肉泥中)，高段别炮眼内会发生雷管起爆，而炸药拒爆现象。一般主要表现在装有四、五段雷管的炮眼内的炸药被“”压死”。四、炸药的爆热和爆温炸药爆炸反应生产的热能称为爆热，单位是J/kg。爆热是炸药做功的能源，是炸药做功太小的重要参数之一，爆热值越高，爆炸时生成的热量越多，爆炸威力越大。炸药爆炸瞬间爆炸产物被加热达到的最高温度为炸药的爆温，单位是温度(℃)。爆温取决于爆热，并与爆速、包装和堵塞的质量有关。爆热越大，爆速越高药包包装和炮眼堵塞越紧密，爆温就越高，炸药做功能力就越大。因此，工业炸药一般要求提高爆温。担对煤矿使用的煤矿许用炸药则爆温不能太高，要有一定限制，因为炸药的爆炸产物中含有大量的可燃性瓦斯，爆炸瞬间可被加热到1800℃～3000℃的高温，容易引起瓦斯和煤尘的燃和爆炸。降低爆温的途径是降低炸药的爆热，即降低炸药的爆炸能，或在炸药中加入适量的食盐，食盐是一种惰性物质，它能收敛爆热，降低爆温，抑制爆炸火焰和瓦斯、煤尘的爆炸反应。五、炸药的感度爆炸材料在外界能量的作用下引起炸药爆炸的难易程度为感度。炸药的感度必须适中，以6号、8号雷管能够起爆为宜。炸药的感度根据起爆能形式，或分为机械感度、热感度、爆轰感度、静电感度和殉爆感度等。⑴机械感度。炸药在冲击、摩擦及挤压等机械作用下，局部引起高热，从而引起爆炸反应的难易程度为机械感度，又称为冲击感度。例如，硝化甘油类炸药对机械冲击感度比硝酸铵类炸药敏感得多，安全性差。⑵热感度。炸药在热能作用下发生分解、燃烧、爆炸或爆轰的难易程度为热感度。在规定的时间内，每一种炸药都有一个能使它引起爆轰的最低温度，这个温度值为炸药的爆发点。爆发点越低，表明炸药对热的感度越高。如2号铵梯炸药的爆发点为108℃～188℃、2号岩石铵梯炸药的爆发点为180℃～230℃。⑶爆轰感度又称爆炸感度，是指外界爆炸能引发炸药爆炸的难易程度，也就是炸药对爆轰波的敏感程度，常用殉距离来表示。即一个装药爆炸后，引起临近另一个装药发生爆炸的最大距离。殉爆距离越大，表示炸药的爆炸感度越大，越敏感，反之，越迟钝。在爆破工程中，为了引爆炸药并保证爆轰，所选择的起爆能(雷管、起爆药柱等)激发的冲击波速度必须大于炸药药卷的临界速度和药卷稳定爆速。如果起爆能激发冲击波的速度低于药卷的临界速度，药卷便不可能爆炸;如果大于药卷临界爆速，但达不到药卷稳定爆速，药卷便不可能爆炸;如果大于药卷临界爆速，但达不到药卷稳定爆速，可能发生不稳定爆炸，甚至产生半爆、爆燃或拒爆。因此，起爆能必须根据炸药的爆轰感度进行选择，要有足够的起爆能。⑷静电感度。炸药的静电感度扬两方面，一是炸药摩擦时产生静电的难易程度，二是在静电火花作用下发生爆炸的难易程度。常用炸药都是静电的绝缘体，当炸药的颗粒间或炸药与其他物体发生摩擦时，很容易摩擦起电，并积聚电荷达到高电压(可达数万V)，当所带的静电能量足够大时，在适当情况下，就会发生静电放电火花而引起炸药的燃烧或爆炸事故。如果爆炸地点含有瓦斯煤尘，静电火花就可能引起瓦斯煤尘爆炸事故。防止静电事故，主要是防止静电产生，一旦产生后要及时消除，使静电不能过多积累。防止静电的措施有：①严格按照《煤矿安全规程》规定，井上下接触爆破材料人员应穿棉布或抗静电衣服，严禁穿化纤衣服，防止静电积累;②爆破材料要装在具有耐压和防冲撞、防震、防静电的非金属容器内;③用人力或用罐笼和电机车运送爆破材料时，严禁冲撞、震动和摩擦。⑸殉爆感度。炸药发生殉爆的难易程度为殉爆感度。装药时，如果药卷接触不紧或药卷之间有煤岩粉等物质，或者炸药殉爆感度低，就容易发生药卷不完全爆炸或燃烧现象，这样不仅降低了爆破效率，而且易引发瓦斯、煤尘爆炸事故。殉爆：炸药(主爆药)爆轰时引起与相隔一定距离的另一炸药(受爆药)爆轰的现象为殉爆。主爆药与受爆药之间发生殉爆的概率为100%的最大距离叫殉爆距离。对一定量的炸药来说，殉爆距离越大，表明爆轰感度越高。产生殉爆现象的原因主要是由于受爆药卷接受了主爆药卷的爆炸气流和冲击波形式传来的足够的激发能量。影响殉爆的因素很多，主要有：①因炸药不同而殉爆距离亦不同，如1号、2号和3号岩石铵梯炸药的殉爆距离分别为6cm、5cm、4cm;②主爆药卷密度增高，则殉爆距离增大;③药量和药径加大，则殉爆距离增大;④受爆药卷有水分时，殉爆距离下降，过多的水分甚至造成拒爆;⑤主、受爆药卷轴线对正时，效果最好，如果轴线垂直则殉爆效果最差;⑥主、受爆药卷间的介质不是空气，而是水、金属、砂土、煤、矸等，殉爆距离明显下降，可能出现传爆中断或产生爆燃、拒爆。六、氧平衡对爆破安全的影响炸药的氧平衡有以下三种情况：⑴零氧平衡。炸药中的氧含量恰好与可燃元素完全氧化。⑵正氧平衡。炸药中的氧含量足够将可燃元素完全氧化并有剩余。⑶负氧平衡。炸药中的氧含量不足以将可燃元素完全氧化。当炸药中的碳和氢被氧化成二氧化碳和水蒸气时，放出的热量最多，做功能量最大，零氧平衡接近于这种情况，且不会生成有毒气体。正氧平衡时，炸药中的氧未被充分利用，剩余的氧与游离氮化合，生成一氧化氮、二氧化氮等有毒辣气体，不仅对人体有害，而且对瓦斯爆炸反应起催化作用，不利于爆破安全。负氧平衡时，因氧不足，可燃元素未充分氧化，生成一氧化碳有毒气体和固体碳。一氧化碳为有毒气体，不仅对人体有害，而且在高温下与外界氧反应，将再次燃形成二次火焰，二次火焰和爆炸生成的灼热颗粒，容易引燃或引爆瓦斯和煤尘。混合炸药的氧平衡可由设计炸药配方来调切，使其接近零氧平衡。为补偿包纸和封蜡所消耗的氧，一般炸药设计稍微偏向正氧平衡。此外，炸药加工时，粉碎、混合的质量和炮眼清除煤粉、装药、填塞