第二节 爆破材料
炸药与起爆材料均属爆破材料。炸药是破坏介质的能源，而起爆材料则使炸药能够安全、有效地释放能量。
一、炸药
（一）炸药的基本性能
1.威力
炸药的威力用炸药的爆力和猛度来表征。
（1）爆力是指炸药在介质内爆炸做功的总能力。爆力的大小取决于炸药爆炸后产生的爆热、爆温及爆炸生成气体量的多少。爆热越大，爆温则越高，爆炸生成的气体量也就越多，形成的爆力也就越大。
（2）猛度是指炸药爆炸时对介质破坏的猛烈程度，是衡量炸药对介质局部破坏的能力指标。
爆力和猛度都是炸药爆炸后做功的表现形式，所不同的是爆力是反映炸药在爆炸后做功的总量，对药包周围介质破坏的范围。而猛度则是反映炸药在爆炸时，生成的高压气体对药包周围介质粉碎破坏的程度以及局部破坏的能力。一般爆力大的炸药其猛度也大，但两者并不成线性比例关系。对一定量的炸药，爆力越高，炸除的体积越多；猛度越大，爆后的岩块越小。
2.爆速
爆速是指爆炸时爆炸波沿炸药内部传播的速度。爆速测定方法有导爆索法、电测法和高速摄影法。
3.殉爆
炸药爆炸时引起与它不相接触的邻近炸药爆炸的现象叫殉爆。殉爆反映了炸药对冲击波的感度。主发药包的爆炸引爆被发药包爆炸的最大距离称为殉爆距离。
4.感度
感度又称敏感度，是炸药在外能作用下起爆的难易程度，它不仅是衡量炸药稳定性的重要标志，而且还是确定炸药的生产工艺条件、炸药的使用方法和选择起爆器材的重要依据。不同的炸药在同一外能作用下起爆的难易程度是不同的，起爆某炸药所需的外能小，则该炸药的感度高；起爆某炸药所需的外能高，则该炸药的感度低。炸药的感度对于炸药的制造加工、运输、储存、使用的安全十分重要。感度过高的炸药容易发生爆炸事故，而感度过低的炸药又给起爆带来困难。工业上大量使用的炸药一般对热能、撞击和摩擦作用的感度都较低，通常要靠起爆能来起爆。
5.炸药的安定性
炸药的安定性指炸药在长期储存中，保持原有物理化学性质的能力。
（1）物理安定性。物理安定性主要是指炸药的吸湿性、挥发性、可塑性、机械强度、结块、老化、冻结、收缩等一系列物理性质。物理安定性的大小，取决于炸药的物理性质。如在保管使用硝化甘油类炸药时，由于炸药易挥发收缩、渗油、老化和冻结等导致炸药变质，严重影响保管和使用的安全性及爆炸性能。铵油炸药和矿岩石硝铵炸药易吸湿、结块，导致炸药变质严重，影响使用效果。
（2）化学安定性。化学安定性取决于炸药的化学性质及常温下化学分解速度的大小，特别是取决于储存温度的高低。有的炸药要求储存条件较高，如5号浆状炸药要求不会导致硝酸铵重结晶的库房温度是20～30℃，而且要求通风良好。
炸药有效期取决于安定性。储存环境温度、湿度及通风条件等对炸药实际有效期影响巨大。
6.氧平衡
氧平衡是指炸药在爆炸分解时的氧化情况。根据炸药成分的配比不同，氧平衡具有以下三种情况。
（1）零氧平衡。炸药中的氧元素含量与可燃物完全氧化的需氧量相等，此时可燃物完全氧化，生成的热量大则爆能也大。零氧平衡是较为理想的氧平衡，炸药在爆炸反应后仅生成稳定的CO2、H2O和N2，并产生大量的热能。如单体炸药二硝化乙二醇的爆炸反应就是零氧平衡反应。
（2）正氧平衡。炸药中的氧元素含量过多，在完全氧化可燃物后还有剩余的氧元素，这些剩余的氧元素与氮元素进行二次氧化，生成NO2等有毒气体。这种二次氧化是一种吸收爆热的过程，它将降低炸药的爆力。如纯硝酸铵炸药的爆炸反应属正氧平衡反应。
（3）负氧平衡。炸药中氧元素含量不足，可燃物因缺氧而不能完全氧化而产生有毒气体CO，也正是由于氧元素含量不足而出现多余的碳元素，爆炸生成物中的CO因缺少氧元素而不能充分氧化成CO2。如三硝基甲苯（锑恩锑）的爆炸反应属负氧平衡反应。
由以上三种情况可知，零氧平衡的炸药其爆炸效果最好，所以一般要求厂家生产的工业炸药力求零氧平衡或微量正氧平衡，避免负氧平衡。
（二）工程炸药的分类、品种及性能
1.炸药的分类
炸药按组成可分为化合炸药和混合炸药；按爆炸特性分类有起爆药、猛炸药和火药；按使用部门分类有工业炸药和军用炸药。在工程爆破中，用来直接爆破介质的炸药（猛炸药）几乎都是混合炸药，因为混合炸药可按工程的不同需要而配制。它们具有一定的威力，较敏感，一般需用8号雷管起爆。
2.常用炸药
我国水利水电工程中，常用的炸药为硝铵炸药和乳化炸药。
（1）硝铵炸药。硝铵炸药主要成分为硝酸铵和少量的锑恩锑（三硝基甲苯）及少量的木粉。硝酸铵是硝铵炸药的主要成分，其性能对炸药影响较大；锑恩锑是单质烈性炸药，具有较高的敏感度，加入少量的锑恩锑成分，能使铵锑炸药具有一定程度的威力和敏感度。铵锑炸药的摩擦、撞击感度较低，故较安全。
在工程爆破中，以2号岩石硝铵炸药为标准炸药，由硝酸铵85%、锑恩锑11%、木粉4%并加少量植物油混合而成，其爆力为320mL，猛度为12mm，用工业雷管可以顺利起爆。在使用其他种类的炸药时，其爆破装药用量可用2号岩石硝铵炸药的爆力和猛度进行换算。
（2）乳化炸药。乳化炸药以氧化剂（主要是硝酸铵）水溶液与油类经乳化而成的油包水型乳胶体做爆炸性基质，再加以敏化剂、稳定剂等添加剂而成为一种乳脂状炸药。
乳化炸药与铵锑炸药比较，其突出优点是抗水。两者成本接近，但乳化炸药猛度较高，临界直径较小，仅爆力略低。
二、起爆器材
起爆材料包括雷管、导火索和传爆线等。
炸药的爆炸是利用起爆器材提供的爆轰能并辅以一定的工艺方法来起爆的，这种起爆能量的大小将直接影响到炸药爆轰的传递效果。当起爆能量不足时，炸药的爆轰过程属不稳定的传爆，且传爆速度低，在传爆过程中因得不到足够的爆轰能的补充，爆轰波将迅速衰减到爆轰终止，部分炸药拒爆。因此，用于雷管和传爆线中的起爆炸药敏感度高，极易被较小的外能引爆；引爆炸药的爆炸反应快，可在被引爆后的瞬间达到稳定的爆速，为炸药爆炸提供理想爆轰的外能。
（一）雷管
雷管是用来起爆炸药或传爆线（导爆索）的。雷管按接受外能起爆的方式不同，分为火雷管和电雷管两种。
1.火雷管
火雷管即普通雷管，由管壳、正副起爆药和加强帽三部分组成（图1-3）。管壳材料有铜、铝、纸、塑料等。上端开口，中段设加强帽，中有小孔，副起爆药压于管底，正起爆药压在上部。在管沟开口一端插入导火索，引爆后，火焰使正起爆药爆炸，最后引起副起爆药爆炸。
根据管内起爆药量的多少分1～10个号码，常用的为6号、8号。火雷管具有结构简单，生产效率高，使用方便、灵活，价格便宜，不受各种杂电、静电及感应电的干扰等优点。但由于导火索在传递火焰时，难以避免速燃、缓燃等致命弱点，在使用过程中爆破事故多，因此使用范围和使用量受到极大限制。
图1-3 火雷管构造（单位：mm）
1-管壳；2-加强帽；3-中心孔；4-正起爆药；5-副起爆药；6-聚能穴；7-开口端
2.电雷管
电雷管按起爆时间不同可分为三种。
（1）瞬发电雷管。通电后瞬即爆炸的电雷管，它实际上由火雷管和1个发火元件组成，其结构如图1-4所示。当接通电源后，电流通过桥丝发热，使引火药头发火，导致整个雷管爆轰。
（2）秒延发电雷管。通电后能延迟1s的时间才起爆的电雷管。秒延发电雷管和瞬发电雷管的区别，仅在于引火头与正起爆炸药之间安置了缓燃物质，如图1-5（a）所示。通常是用一小段精制的导火索作为延发物。
图1-4 瞬发电雷管示意图
1—脚线；2—管壳；3—密封塞；4—桥丝；5—引火头；6—加强帽；7—正起爆炸药；8—副起爆炸药
（3）毫秒电雷管。它的构造与秒延期电雷管的差异仅在于延期药不同，如图1-5（b）所示。毫秒电雷管的延期药是用极易燃的硅铁和铅丹混合而成，再加入适量的硫化锑以调整药剂的燃烧程度，使延发时间准确。它的段数很多，工程常用的多为20段系列的毫秒电雷管。
图1-5 电雷管示意图
1—蜡纸；2—排气孔；3—精制导火索；4—塑料塞；5—延期雷管；6—延期药；7—加强帽
（二）导火线
1.导火索
导火索是用来起爆火雷管和黑火药的起爆材料。用于一般爆破工程，不宜用于有瓦斯或矿尘爆炸危险的作业面。它是用黑火药做芯药，用麻、棉纱和纸做包皮，外面涂有沥青、油脂等防潮剂。
导火索的燃烧速度有两种：正常燃烧速度为100～120s/m，缓燃速度为180～210s/m。喷火强度不低于50mm。
国产导火索每盘长250m，耐水性一般不低于2h，直径5～6mm。
2.导电线
导电线是起爆电雷管的配套材料。
3.导爆索
导爆索又称传爆线，用强度大、爆速高的烈性黑索金作为药芯，以棉线、纸条为包缠物，并涂以防潮剂，表面涂以红色，索头涂以防潮剂，必须用雷管起爆。其品种有普通、抗水、高能和低能四种。普通导爆索有一定的抗水性能，可直接起爆常用的工业炸药。水利水电工程中多用此类导爆索。
4.导爆管
导爆管是由透明塑料制成的一种非电起爆系统，并可用雷管、击发枪或导爆索起爆。管的外径为3mm，内径为1.5mm，管的内壁涂有一层薄薄的炸药，装药量为（20±2）mg／m，引爆后能以（1950±50）m／s的稳定爆速传爆。传爆能力很强，即使将管打许多结并用力拉紧，爆轰波仍能正常传播；管内壁断药长度达25cm时，也能将爆轰波稳定地传下去。
导爆管的传爆速度为1600～2000m/s。根据试验资料，若排列与绑扎可靠，一个8号雷管可激发50根导爆管。但为了保证可靠传爆，一般用两个雷管引爆30～40根导爆管。