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英文翻译自给定材料93页第三章第十节岩石爆破开始翻译，截止到103页第八小段为止。
3.10岩石爆破
3.10.1爆破产品
炸药
技术性能：
炸药有三个基本特征：
——它是一种由热、冲击、摩擦或三者结合而成的化合物或混合物。
——在点火时，它在爆炸中迅速分解(而不是爆燃，而爆燃则较慢，例如用火药)，
——爆轰后，高温(4500°C)和大量高压气体(250，000bar)迅速释放出来。气体在高力下迅速膨胀，以克服周围的束缚力。
在商业爆破中，爆炸释放的能量产生四种基本影响：
——岩石破碎
——岩石位移
——地面振动
——冲击波
地表岩石挖掘用炸药的技术性能如下：
——效率与稳定性
——易爆性和良好的爆炸性能
——运输安全性
——良好的薄膜特性
——无毒的
——耐水性好，贮存性能好
——环境特性
——抗冻性
——氧平衡
——保存期限
- 效率与稳定性
炸药的效率和稳定性决定了在爆破工程中应当如何使用炸药。其他特征或多或少是所有爆炸物的共同特征。比较炸药效率时对于不同的爆炸物，应考虑到下列技术特点：
——爆速(VOD)
——爆炸传播性(灵敏度)
——特定气体体积
——爆热
——单位质量强度
——装药密度(孔内炸药密度)
——单位体积强度
炸药的爆轰速度是爆炸药中的爆轰波在装药过程中每秒的传播速度。影响爆轰速度的因素很多，如产品类型，直径、约束、温度和起爆程度。
今天商用炸药的爆速大约在每秒1500到7000米之间。根据爆速存在两种类型（图3.10.1）：
低值炸药（1500～2500米/秒）
高能炸药（2500～7000米/秒）
对于一定直径且取决于炸药类型的炸药，产品的直径影响速度。一般来说，直径越大，速度就越高，直到达到流体速度（最大速度）。
每个炸药也有一个“临界直径”，即爆轰过程一旦启动后在装药柱中自我支撑的最小直径。当直径比“临界直径”更小时，爆轰没有支撑将会停止。 图3.10.1 爆轰速度与直径的函数关系
温度变化会影响炸药的速度。通常情况下，含有很少或根本没有液体的炸药，在商用爆破中常温和低温的条件下相对来说不受影响。
充分的起爆确保炸药尽快达到最大速度。起爆不足导致炸药无法引爆，最终造成爆轰速度发展较慢，同时炸药处于低阶爆轰状态。
爆炸传播需要通过总装药量或是在自由面中点燃一定距离之外的炸药的能力继续反应。爆炸传播在炮孔中也会加快。增大直径也会加快爆炸的传播。
有些类型的炸药非常敏感，以至于它们可以传播到距炮眼相当远的距离。这主要取决于要爆炸的材料类型，炸药类型，装药量的大小，与炮眼间的距离以及其他因素，如水的存在。在大多数情况下，重要的不是单独装药引爆，而是要以预定的延迟独立引爆。
比气量是一公斤炸药在正常情况下（0°C和标准大气压下）爆炸产生的气体量，以liters/kg表示。爆炸热是爆轰时所释放能量的量。它通常以kJ/kg表示。气体压力波的影响取决于爆炸产生的热量和气体体积。在热膨胀过程中，30-40%的热量转化为机械功。
比气量和爆炸热的相互作用实际上是释放的热量使产生的气体快速扩散。气体体积越大，气体越热，炸药的效率就越高。
Langefors重量强度是指炸药能量的比值，它是根据气体和爆炸热的体积计算出来的：
因此，其他炸药的S值是以普通铵爆炸药的S值表示的。
炸药的性能不仅取决于爆炸释放的总能量，而且取决于能量释放的速度和爆破产生的能量对于破碎和移动爆破材料的效率。总之，炸药性能和爆破材料的性能都会影响爆破的效能。
S值还低估了现代岩石爆破中使用最多的炸药，如ANFO、重型ANFO和乳化炸药。这些炸药的着火温度很低，因此在反应产物接触空气之前体积就开始膨胀。与高温硝化甘油炸药相比，这些炸药在岩石爆破中的效率更高（弥补了那些比大多数硝化甘油炸药爆炸能量要低得多的ANFO和乳化炸药的爆炸能量）。
装药密度是在一定体积的孔内的装药量。它通常以千克/立方米表示。这一点是非常重要的，当计划爆破时，操作人员可以通过了解装药密度来设计不同尺寸炮眼的每米装药量。大多数商用炸药的装药密度约为0.8千克/立方米至1.65千克/立方米。
在规划阶段，大约知道一个炮孔计装多少公斤炸药是很有用的。图3.10.2显示炮眼每米装药的公斤数。装药密度越高，炸药的破碎能力越好。炸药被包裹起来，在炮孔里压实。压实程度随孔径、孔距、孔深、倾角和炮孔类型而变化。通常是将5～10%的普通炸药和乳化炸药混合填充在炮孔中。造成炮孔初次裂隙的破碎压力取决于对孔壁的压力： 图3.10.2每米装药量与装药密度和炮孔直径的关系
单位体积强度给出了一般炸药在不同装药密度和铵爆炸药在相同装药密度下的对比。
- 易爆性和良好的爆炸性能
除ANFO、水胶炸药和大多数乳化炸药以外的所有商业炸药都可以由爆破帽或电雷管点燃。在某些情况下，ANFO炸药是可以用雷管点燃的，但却需要使用引线。为达成这个目的，引线理应由高爆速的炸药组成。铵爆炸药可以成功的用于引爆ANFO炸药。
水胶炸药和大多数乳化炸药必须是由一个特别设计的引线点燃。这些引线通常具有很高的爆速。在实践中，水胶炸药和大多数乳化炸药的临界炮孔直径为51毫米或2英寸。
炸药必须足够敏感以确保在整个装药期间可以引爆。由于这个原因，灵敏度在小直径的孔，如25～38毫米或1”～ 3/2”中特别重要。
- 运输安全性
现代商业炸药必须是安全的运输和装药，并且无危险的装卸或爆破。因此，炸药在获得批准之前会由权威机构进行广泛的试验。商用炸药的基本试验是应力试验，即允许重量从一定高度落在炸药上。这项试验确定炸药对冲击的敏感性。
爆炸物也要测试确定其对摩擦和射击的敏感性。炸药的安全运输往往取决于炸药在钻井过程中的不灵敏性。在实践中，由于某种原因，台阶在点火时某些部分没有爆炸甚至有的完全没有爆炸。必须要钻额外的孔，有些孔可能被钻头破坏。虽然现代炸药对冲击相对不敏感，但不可能100%地确定钻取炸药的安全性。
- 有毒气体
引爆炸药和爆破剂所产生的一些烟雾可能含有对健康或环境造成危害的反应产物。大部分引爆氧平衡的反应产物是无害的。然而，也少量的有毒反应产物是由于氧平衡的偏离、与氧气的不完全反应或二次反应造成的。
非理想爆轰产物的数量取决于以下因素，如炸药组成和均匀性、炸药装在湿钻孔后水对炸药的影响（水平衡）、爆速、装药直径、装药密度、起爆类型、炮眼类型，最重要的是爆炸限制。在爆炸前和爆炸期间，当岩石中含有硫化物或其他反应成分时炸药和围岩之间也会发生额外的反应。
最常见的情况是，只有一氧化碳（CO）和氮氧化物（NO和NO2）达到足够高的浓度，因此在爆炸后暴露在烟雾中是危险的。一氧化碳（CO）是一种无色的，无味的由有机物质不完全燃烧而形成的无色无味气体。其密度（1.25公斤/立方米）略低于空气密度（1.293公斤/立方米）。然而，在矿井或隧道中将它们分离是极不可能的。如果被吸入，这种气体是非常有毒的。一氧化碳对血液血红蛋白的亲和力明显高于氧。如果CO浓度足够高，就会发生窒息。
一氧化氮（NO）也是无色的，如果吸入，它就会产生剧毒。NO对皮肤和粘膜有很强的刺激性。通过氧化，形成二氧化氮（NO2）。NO2是一种红色的棕色气体，吸入高浓度时是致命的。如果烟雾中的NO2浓度超过百万分之三十，则当在白光源观察时，颜色为橙色/红色。
表3.10.1展示了由瑞典劳工安全委员会 [Arbetarsskylddsstyrelsen, 1974] 和美国 [ACGIM, 1970]。 制定的暴露浓度限制值。G.Persson的调查结果表明，4%-8%的隧道内烟尘被困在淤泥堆中1小时。因而可以对25%～50%的被困气体进行评价。
表3.10.1有毒烟雾的限值
|
气体 |
芬兰 |
瑞典 |
美国 |
|
(8 hr working day) |
(限值, ppm) |
||
|
CO |
50 |
25 |
50 |
|
NOx |
20 |
||
|
NO2 |
3 |
2 |
5 |
|
NO |
25 |
25 |
|
|
NH3 |
50 |
||
|
CO2 |
5000 |
5000 |
|
|
SO2 |
2 |
||
|
H2S |
10 |
硝化甘油炸药中的烟雾含有少量硝化甘油和/或硝化甘油，使血管扩张，引起头痛并降低血压。皮肤与炸药的接触也许是最重要的暴露形式。爆炸发生后，在装炸药时吸入蒸汽或吸入部分反应和不完全反应的蒸气会引起头痛。
在美国，IME制定了烟雾分类标准，该标准是根据标准条件下 1/4*8英寸的弹壳在引爆时释放出的有毒气体的体积来制定的。根据这一标准，烈性炸药分类如下：
第1类：0～0.16 ft3每盒
第2类：0.1～0.33 ft3每盒
第3类：0.33～0.67 ft3每盒
只有那些符合一级要求的炸药才能用于地下矿山。就煤矿而言，社会事务监督管理局已决定，每454克炸药（2.5立方英尺/磅）所产生的有毒气体的容量不得超过71升。 无论如何，良好的通风是必要的。在矿工们返回工作之前，将爆炸的烟尘驱散是一项重要的预防措施。
如果在规划和装药过程中遵守下列建议和程序，就有可能大大减少隧道掘进过程中产生的有毒烟雾：
—使用具有良好烟气特性的氧平衡炸药。
—在钻孔时使用对齐装置，使大多数孔微倾斜，防止水在钻孔积聚污染炸药，影响炸药的起爆性能。
—不要在装药的小直径孔中使用引爆线，因为它可能不会引发ANFO完成反应，从而产生大量的有毒烟雾。胶带本身是强氧的，它本身每米大约能产生3升CO。
—在隧道掘进和掘进过程中，在孔口留下一个等于10倍孔直径的卸载柄（或最好是有柄）。把炸药一直填充到孔顶并不会对破碎过程产生很大的影响，但它会产生大量的有毒气体。
当ANFO产生时，保持氧平衡在一个正确的水平是很重要的。如果燃油在ANFO中的比例与5.7%相差很大，混合物就会失去动力和危险气体产量增加（图3.10.3）。
图3.10.3ANFO含油量及CO和NO2含量
- 耐水性和贮存性能
许多类型的装药涉及长时间在水下的装药。即使在一般的岩石爆破中，炮眼也经常充满水。塑料炸药通常具备极高的耐水性，在相对实心的孔内装得很好的炸药被证明能比正常装药的保证更长时间的水抗性。炸药的耐水性通常被定义为产品能够抵抗水的渗透的能力。一般用炸药浸没在静水中仍能可靠引爆的小时数来表示。当水渗透到炸药时，它会降低炸药的强度，使其敏感度降低。如果长时间暴露潮湿环境中，它就无法引爆。炸药的耐水性不仅取决于其包装和固有的耐水能力，而且还取决于水的条件。低压静水不会像快速高压，快速流动的水影响炸药那样快。
商业炸药的储存特性决定了在不影响安全、可靠性和性能的情况下储存炸药的期限。虽然保质期有所改善，但避免炸药的长时间储存仍然是重要的。
塑料炸药不应储存在
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