炸药：历史、用途与拆除采矿安全规范

背景与原材料

炸药为商业炸药，主用于拆除与采矿。1866年阿尔弗雷德·伯恩哈德·诺贝尔（1833-1896）发明，实为硝化甘油——剧毒爆炸性液体——或感化铵硝酸等挥发性化合物的包装形式。炸药可定量装药、易运输、配合雷管安全爆破。因爆炸产生“冷焰”，不易点燃矿井甲烷煤尘混合物，煤矿作业常用炸药。

历史

阿尔弗雷德·诺贝尔、其父伊曼纽尔、弟弟埃米尔1862年斯德哥尔摩附近实验硝化甘油。意大利化学家阿斯卡尼奥·索布雷罗1846年发现硝化甘油，极不稳定难操控，意外爆炸频发。1864年工厂事故炸死埃米尔等人。尽管悲剧，阿尔弗雷德继续研究，先在湖中小船上实验后移入工厂。1866年发现硝化甘油混硅藻土（硅藻泥）稳定降低挥发性。硅藻土为单细胞浮游植物硅藻化石遗骸，多孔吸附“吸住”硝化甘油。阿尔弗雷德命名“炸药”——源希腊语“dynamis”意“力量”——1867年获专利。诺贝尔后开发无烟火药弹道炸药等多种炸药推进剂，持355项专利，巨额财富奠基诺贝尔奖——“授予前一年对人类贡献最大者”。

炸药属二级高爆药，需一级/起爆高爆药雷管（如雷酸汞）起爆主药。炸药为商业炸药，区别于TNT（三硝基甲苯）军用炸药。炸药大规模工程首用于胡萨克隧道，1876年竣工。

工艺设计与设施

炸药制造高度监管，工艺严控防意外爆炸。设备专门设计减少混合物接触热、压实力、点火源。如混合机轴承装机架外防接触炸药混合物。厂房与储库（称火药库）远离其他建筑，配专用暖通电气系统。建筑“硬化”：防弹

屋顶墙壁、完善安保。其他防范含确保正确混合、分级、包装、库存的彻底检验体系。员工高强度培训作业爆炸品，特殊健康防护。硝化甘油暴露常致搏动性头痛，可产生耐受免疫。有趣的是硝化甘油亦药用治疗心绞痛等，体内作血管扩张剂松弛肌肉。

制造工艺

工艺始于复合液如硝化甘油（炸药油）、“掺合料”物质与抗酸剂。乙二醇二硝酸酯占炸药油约25-30%，降低硝化甘油冰点，使炸药低温安全使用。事实上半冻态硝化甘油（液固共存）比纯冻或纯液更敏感不稳，极危险。

混合炸药油

• 1 炸药油小心加入机械混合机，为“掺合料”吸收。掺合料可为硅藻土（现弃用）、木浆、锯末、面粉、淀粉及/或其他碳质物及其组合。

中和酸度

• 2 加约1%抗酸剂如碳酸钙或氧化锌中和掺合料酸度。严密监控配料水平，达标后进入多种包装形式。此法产“直炸药”，掺合料不贡献爆炸力。如40%直炸药含40%硝化甘油60%掺合料；35%直炸药含35%硝化甘油65%掺合料。部分情况掺合料拌入硝酸钠作氧化剂增强爆力。

炸药包装

• 3 炸药典为圆筒药卷，约

  

  3.2厘米直径、20厘米长。此型将炸药混合物压入纸管石蜡封口。石蜡封套防潮，作为可燃烃参与爆炸反应。炸药亦有多种规格：专用拆除小药卷至大型露天开采用25厘米直径大药卷。法规限大药卷长≤76厘米、重≤23公斤。炸药亦有袋装粉末与水下用胶状形式。

  炸药亦可用硝化甘油外物质制造。如以硝酸铵替代大部分炸药油可增强爆力，称氨炸药。

质量控制

精确炸药威力测定与爆破试验保障安全性能。炸药相对强度按直炸药比较、按炸药油重量百分级。如氨炸药比直炸药分级。50%氨炸药爆力等同50%直炸药。此处“50%”反映强度比而非炸药含量。

制造批测后，炸药按严格运输储存规范发往现场。

应用示例

以下简例为炸药正确应用众多场景之一。必须强调：仅持证爆破专家按正确程序设备方可爆破炸药。

某岩层需爆破为建设让路。首步按图表、计算、爆破员经验定装药量。仔细勘察影响区与周边地形定安全区。警示牌设安全区外最小305米警示公众。无线电关闭锁定防电雷管误触。密闭安保车运药至爆破现场。雷管另车运送。

药卷卸入岩层炮孔。靠气压或木/塑料捣棒送入。爆破员极慎重保持雷管引线短路直至所有药装妥，为线路提供短路路径防意外点火。仅爆破员接主发火开关最终电气连接。

此期间主开关前1.5米线隙作“避雷隙”，防静电触发。准备就绪，警报笛鸣响一分钟系列长鸣。此时接最终发火线。距爆破一分钟，短促鸣笛系列。爆破员解锁主开关引爆。爆后所有爆破电路复位锁定安全位，现场检查残留未爆药与整体安全。长鸣笛报解除警报。

副产品/废弃物

炸药制造使用贡献一定有害废物。硝化甘油产酸、碱、重金属污染油等毒性副产物，须妥善中和稳定后送危废填埋场。爆破产生大量粉尘颗粒，部分情况释放石棉、铅等有害物入大气。失控或误算爆破可能破裂邻近储罐管线，释放内容物污染环境。

未来展望

1950年代以来先进塑性炸药与定向装药取代炸药。现称爆破药剂，因稳定性提高需更强起爆药引爆。最常见爆破药剂为ANFO——硝酸铵燃油混合物。ANFO易得、远廉于炸药、可现场混合。但需相对小装药的混凝土拆除队仍用炸药作爆破药剂。