1、全国工程爆破技术人员统一培训教材,中国工程爆破协会 编汪旭光院士 主编冶金工业出版社,爆 破 设 计 与 施 工(1),授 课 人： 孙文进教授级高工工作单位： 山东科技大学 工程爆破研究所 爆破实验室主任联系电话： 13365388268（泰安） 密码bp123456789,1.1 工程爆破的历史与现状 1.1.1 工程爆破的重要性、应用范围、规模 1.1.2 爆破器材的发展 1.1.3 爆破技术的现状 1.2 工程爆破的内涵与基本特点 1.2.1 爆破安全的重要性 1.2.2 爆破工程的基本特点1.3 工程爆破的发展前景 1)爆破技术 2)爆破理论 3)爆破测试技术 4)发展前景,第一章
2、 绪论,1.1.1 工程爆破的重要性、应用范围、规模 重要性 爆破是岩土开挖、矿山开采、坚固体破碎、高大建（构）筑物拆除等工程的主要手段。工程爆破的发展应用，为人类的文明和进步作出了重要贡献。 应用范围 矿山、交通、水电、建材、爆炸加工与合成、焊接等；还有诸如爆破地震勘探、水下炸礁、清理航道、疏通管道、软（冻）土爆破、农田建设 、抢险救灾等方面等。控制爆破技术的发展，为城市建设发挥了重要作用。 随着科学技术的飞速发展，爆破技术越来越占有更广阔的领域，将发挥重要作用。,第一章 绪论 1.1 工程爆破的历史与现状, 爆破器材的消耗量 全国现有爆破器材生产企业146家，其中雷管生产企业55家，201
3、0年工业炸药的产量351.1万吨、工业雷管23.66亿发、导爆索1.3亿米。基本满足了国内各类爆破工程需要，并已出口国外。,第一章 绪论1.1 工程爆破的历史与现状, 规模 大 万吨级以上爆破三次 1956年甘肃白银露天矿，一次起爆炸药量1.564万吨，爆破方量907.7 万m3 我国首次万吨级硐室爆破； 1971年5月狮子山铁矿成功进行了万吨级炸药一次爆破； 1992年12月珠海炮台山大爆破，一次起爆炸药量1.2万吨，一次爆破岩石量 1085万m3 ，抛掷率51.83%，号称世界第一炮。 千吨级爆破十余次 百吨级爆破百余次 小 罗马尼亚在离人体只有40cm处炸开水泥块救人； 采用“微小爆破疗
4、法”治疗膀胱结石，将炸药制成直径1mm、 长5-10mm纤细药棒置 于患者体内，通过引爆使结石破碎。,第一章 绪论1.1 工程爆破的历史与现状,1.1.2 爆破器材的发展 爆破器材主要指炸药和起爆器材。 炸药主要是指军用和民用炸药； 如： 黑火药、硝化甘油、TNT、黑索今、泰安、特屈儿；代那买特、 铵梯炸药、铵油炸药、煤矿许用炸药、水胶炸药、乳化炸药等。 起爆器材能激发炸药发生爆炸的材料和器具。 主要是指雷管（火雷管、电雷管、非电雷管等）、导火索、导爆索、 导爆管等。,第一章 绪论1.1 工程爆破的历史与现状,炸药 作为炸药的应用与推广历史悠久，有学者把这一漫长的发展史划为三个不同的时期：,第
5、一章 绪论1.1 工程爆破的历史与现状,第一章 绪论1.1 工程爆破的历史与现状,黑火药时期（公元7世纪-18世纪） 黑火药我国古代“四大发明”之一，对人类社会生产力的发展起了重要的作用。 几千年前，燧人氏钻木取火开始了人类对火的利用，从某种意义上讲，人类是从火中繁荣起来的。在利用火的技术中，火炸药的利用独树一帜。 由于炼丹而形成的火药爆发燃烧丹房的事故多了，后慢慢转为重视火药的爆发性质而作兵家火攻之用，也因此将一切爆发着火的物质都以药字命名，统称为火药。,第一章 绪论1.1 工程爆破的历史与现状,黑火药的发展史 公元 660 年孙思邈（药学家）丹经中“伏硫磺法”，就记载了硝石与硫磺的化学反应
6、：即民间所谓的“一硫二硝三木炭”的说法。 大约1113世纪，黑火药经由阿拉伯传入欧洲。 1242年国外才有第一次专门记载。 17世纪欧洲产业革命后， 爆破技术的应用有了发展，黑火药始用于开采矿石。 直到18世纪末，黑火药还是唯一的炸药品种，延续了两百多年. 1799年雷汞的发现和应用标志着黑火药时代的结束。,4KNO3+2S+6C=2K2S+2N2+6CO2,诺 贝 尔,第一章 绪论1.1 工程爆破的历史与现状,奠基时期（18001949年） 19世纪基础化学的发展促进了炸药化学的研究，一些工业炸药相继问世。 值得纪念的是：18671875年伟大的化学家诺贝尔发明了：硝化甘油类炸药、硝化棉炸药
7、和雷管，推动了爆破技术向生产建设的广阔领域发展。 20世纪初，人类经历了两次世界大战。炸药的研究和生产达到了空前时期，从另一个角度讲也推动了炸药和爆破技术的发展。这一时期的主要标志为雷管、导火索、导爆索的广泛应用。 1871年鲍氏公式：Q=Kf(n) w3 的建立使药量计算进入了半理论半经验的计算阶段。,第一章 绪论1.1 工程爆破的历史与现状,现代化时期（1950年今） 主要标志为：微差爆破技术、导爆管起爆系统、乳化炸药、静态破碎、控制爆破等技术的发展与成熟。 40年代后，由于广泛运用于各学科领域的新成就，现代化的精密仪器，更由于采矿、航天、军工、水电建筑以及医疗、救灾对爆破技术的应用的特殊
8、要求，使爆破技术出现了日新月异的局面。 工业炸药品种：据世界不完全统计目前有几百种。 起爆技术：有火、电、导爆索、导爆管、大力神起爆法，起爆时间可精确到毫秒ms甚至微妙s。,炸药的诞生历程 早在67世纪，我国唐代就已经发明了黑火药； 1659年，瑞典化学家J.R.格劳贝尔把硝酸同碳酸铵混合，首次合成了 硝酸铵； 1867年，诺贝尔获得了硝化甘油和硅藻土的混合炸药专利权最初的 代那买特炸药（Dynamite)； 1935年，首次出现了非代那买特炸药； 1955年，诞生了铵油炸药； 1956年，迈尔文库克发明了浆状炸药，解决了防水问题，继而产生 了水胶炸药； 70年代，研制了乳化炸药；,第一章 绪
9、论1.1 工程爆破的历史与现状,炸药的应用历程 我国唐代发明了黑火药之后，13世纪，经印度、阿拉伯传入欧洲； 1627年，在匈牙利皇家矿山，黑火药首次用于矿山开采矿石； 1669年，法国军事科学家沃班首次提出了倒立圆锥形的爆破漏斗，并使 黑火药在西欧各国的军事工程方面得到了广泛应用； 1846年，意大利阿斯卡尼奥舍彼里奥教授发现了硝化甘油； 1867年，诺贝尔获得了硝化甘油和硅藻土的混合炸药专利权最初的代那 买特炸药（Dynamite)。这种新产品的出现预示着黑火药时代的 结束，黑火药已延续了200多年； 19世纪末20世纪初，产生了廉价、安全的硝铵类炸药，并得到了广泛应 用，对工程爆破理论的
10、发展起了巨大的推动作用。 炸药的发展历程：黑火药硝化甘油硝酸铵,第一章 绪论1.1 工程爆破的历史与现状,起爆器材的诞生历程 1831年，英国人威廉比克福特研制出“矿用导火索”并获得专利； 1867年，诺贝尔发明了火雷管安全起爆炸药的钥匙； 19世纪70年代，人们发明了用电流起爆炸药，制成了电雷管； 1895年，发明了延期电雷管； 1919年，产生了以泰安为药芯的导爆索； 1946年，发明了毫秒延期电雷管； 20世纪70年代，发明了导爆管，继而产生了非电导爆管雷管。 20世纪80年代中期，我国自行研制的磁电雷管。,第一章 绪论1.1 工程爆破的历史与现状,雷管的应用历程 火雷管瞬发电雷管 秒延
11、期雷管 毫秒延期雷管 导爆管雷管 电子雷管等,第一章 绪论1.1 工程爆破的历史与现状,1.1.3 爆破技术的现状硐室爆破在我国矿山、铁道、水利水电、公路等建设工程中广泛应用。如：定向爆破筑坝、大中型水库建设、矿山剥离等工程建设中已经成功应用。条形药包硐室爆破技术从20世纪90年代开始推广应用；中深孔爆破技术已成为现代工程爆破技术的主要发展方向，得到了广泛应用，先后产生了毫秒延期爆破、挤压爆破、预裂爆破、光面爆破等。地下矿山除应用常规的浅孔、中深孔爆破外，大直径深孔爆破得到了推广应用，并已形成“VCR”、“台阶深孔”、“束状深孔”、“高台阶深孔”、“阶段深孔等效球形药包”等技术。,第一章 绪论
12、1.1 工程爆破的历史与现状,惠州大亚湾芝麻洲3250吨炸药硐室大爆破,自20世纪50年代以来，我国已将硐室爆破(chamber blasting)技术广泛应用于矿山、交通、水利水电、农田基本建设和建筑工程等领域，并成功地实施了多次万吨级的爆破。,城镇拆除爆破和复杂环境深孔爆破技术发展迅速，创造了许多新技术、新工艺和新经验。 如：复杂环境下定向倒塌、双向折叠、三向折叠等控制爆破方法拆除近百座高耸建构筑物；1995年在武汉成功地拆除了正在缓慢倾斜的18层高56m大楼、1999年上海又成功地拆除了16层高67m的长征医院病房楼、34层的中山石岐山顶花园、高93m的温州中银大厦等高大建筑物的爆破拆除
13、、一次成功起爆12000多个炮孔的沈阳五里河体育馆的爆破拆除、首次实现天河城西塔楼的环保清洁爆破拆除等。,第一章 绪论1.1 工程爆破的历史与现状,100m高钢筋混凝土烟囱的双向折叠爆破拆除,2007年2月12日15.00时，沈阳五里河体育场历时6.6秒被成功爆破拆除。共消耗炸药2560kg、8500个炮孔、14000发雷管；建筑面积10.03万平方公里、看台重75000吨。,岩巷全断面一次爆破、毫秒延期爆破、光面爆破是标志我国煤矿岩巷爆破技术提高发展的三个重要阶段，20世纪80年代产生了岩巷定向断裂控制爆破技术。近几年，特小净距平行隧道、浅埋暗挖双层隧道、浅埋过江隧道、繁华地区地下铁道及隧道
14、减震控制等爆破技术都获得了新的突破。水下工程爆破技术发展迅速，应用领域不断扩大。像挡水围堰或岩坎拆除爆破、港湾航道疏浚炸礁、淤泥与饱和砂土地基爆炸加固处理以及水下岩塞爆破等。如三峡水利枢纽工程的混凝土围堰爆破拆除。,第一章 绪论1.1 工程爆破的历史与现状,爆炸成形、焊接以及合成新材料等新技术的应用领域越来越广泛，形成了新兴产业。 爆破理论、技术的发展与爆破器材的发展相辅相成，相互促进。 一方面，爆破器材的发展推动了爆破技术的进步； 另一方面，爆破实践又对爆破器材的发展提 出新要求。 爆破技术的发展经历了经验到理论再到实践的过程。,第一章 绪论1.1 工程爆破的历史与现状,1.2.1 爆破安全
15、的重要性 爆破安全技术包括爆破施工作业中的安全问题和对周围环境安全影响。 各种爆炸事故总数占伤亡事故总数的40。为此国家制定了相应的安全规程。 如：GB672286爆破安全规程、民用爆炸物品管理条例、爆破作业人员安全技术考核标准、大爆破安全规程、拆除爆破安全规程、乡镇露天矿爆破安全规程等。 2003年公安部各行业相关部门，委托中国工程爆破协会重新修订了爆破安全规程并正式颁发执行，即GB67222003爆破安全规程，同时取消了大爆破、拆除爆破、乡镇爆破相应的规程。 爆破安全规程 GB67222011也即将颁布。,第一章 绪论1.2 工程爆破的内涵与基本特点,工程爆破作为人类改造自然的有力工具，也
16、具有特定的工程对象和质量、安全、工期及主要技术经济指标等目标要求，项目应密切结合工程实际，爆破效果要通过实践评价检验。因此，爆破设计和施工要做到技术可行、安全可靠和经济合理 。 技术上是可行的；安全是可靠的；经济上是合理的是爆破的首要因素，通过 必要的安全防护和监测措施，保证爆破作业与环境安全，把爆破震动、空气冲击波、个别飞散物、有害气体、噪声、粉尘和对生态环境影响等爆破公害限制在允许范围内，保证施工与爆破安全。,第一章 绪论1.2 工程爆破的内涵与基本特点,1.2.2 爆破工程的基本特点 工程爆破是一种高风险的涉及爆炸物品的特种行业； 外部环境特定而复杂； 对爆破器材有特定的严格要求； 对炸
17、药的使用、运输、保管及施工每一个步骤都有严格的规定。这些规定都是从成千上万例事故中总结出来的，是血的教训，每个爆破工作者都应严格遵守。 施工环节多而复杂；从业人员必须经过严格的培训考核。 我国现从事爆破人员数百万人，其中仅有数万人为爆破技术人 员，整体素质较差，人为事故因素较多，需要加强培训和提高。因 此，所有爆破人员都应参加安全技术培训和考核，每个爆破人员都 应明确自己的职责和权限。,第一章 绪论1.2 工程爆破的内涵与基本特点,1）爆破技术 无序爆破 瞬发爆破 普通控制爆破 现代爆破技术 精细爆破 2）爆破理论 总体说来，爆破理论与爆破实践相脱节，爆破技术的发展推动人们去 深入研究其机理问
18、题从而进一步指导爆破实践。 如：炸药爆轰理论、爆炸力学、损伤力学、断裂力学、数值模拟、 有限元、岩石破碎机理、成缝机理、爆破效应和危害控制等 3）爆破测试技术 爆破测试手段很多，难度大，成本高。 如：动态应力应变测试、高速摄影、动光弹法、云纹仪、全息、 激光等。现在还可以进行计算机模拟仿真。,第一章 绪论1.3 工程爆破的发展前景,20世纪：爆破十爆炸工艺 爆破漏斗原理的扩展和异化 爆破器材和爆破技术相互促进，协同发展 采掘机械和爆破是在竞争中相互促进的伙伴 21世纪：爆破十爆炸工艺十爆炸产业 发展内部药包和大抵抗线药包爆破技术 爆破器材将有划时代的进展 机械和爆炸在竞争中相互渗透和协同发展
19、可能形成兴旺的爆炸产业,第一章 绪论1.3 工程爆破的发展前景,4）发展前景,工程爆破行业科技发展的指导思想：企业主导、强化创新、重点突破、跨越发展。长时间的研究与应用实践表明，工程爆破发展方向： 科学化、精细化和数字化。 体现在以下六个方面：研究发展工程爆破施工装备技术，提高施工的机械化和自动化平；爆破器材向高质量、多品种、低成本、高安全和生产工艺连续化发展；加强爆破理论和数值模拟技术的研究以指导工程实践；努力实践工程爆破精细化“从效果着眼，从工程着手”；密切关注国外工程爆破技术发展动态，发展完善我国特种爆破技术；工程爆破安全技术应进一步创新与发展。,第一章 绪论1.3 工程爆破的发展前景,
