中矿大爆破工程教案第6章 起爆方法及器材

第六章起爆方法及器材目前广泛使用四种起爆方法：火雷管、电雷管、导爆管和导爆管；除电雷管外，其它是非电起爆，但非电起爆是狭义的，仅指导爆管起爆。第一节火雷管起爆法过程：点火→导火索燃烧的火焰→火雷管→炸药包起爆这种起爆方法是利用导火索燃烧时喷射出来的火焰引起火雷管爆炸进而引爆药包；这种起爆方法所需的器材有：火雷管、导火索、点火材料。1867年，诺贝尔获得在锡管中装入雷汞的专利，诺贝尔雷管是炸药工业中最重要的一步。图6-1火雷管起爆法一、火雷管1、管壳材料：纸、铜、铝、铁、塑料；一端开口以插入导火索；作用（1）联成一整体防潮；（2）提供封闭条件，安全，免受外界影响以保证爆轰完全；（3）提供聚能穴，纸管不同，穴为压制的。图6-2火雷管结构2、起爆药和加强药至1900年左右，才改进了这种复合雷管，用加强药来代替部分的起爆药，使它在安全和威力两方面都得到改进。（1）起爆药具有良好的火焰感度，在火焰作用下迅速增至爆轰速度，但威力小。一般多用DDNP，过去用雷汞，军工上用史蒂酚酸铅，8#雷管起爆药用量为0.3-0.4g/个。（2）猛炸药感度低，不能用火焰直接点燃，必须用起爆药的起爆冲能；但威力大，现民用雷管多用黑索金、梯恩梯各50%混制，压入8#雷管，用药量0.7g/个左右。雷管用药中使用较少敏感的起爆药，配以较多的威力大的加强药，使雷管具有较高的敏感性，一定的安全性和较大的威力，解决了安全与威力的矛盾；根据药量的不同，雷管分为十个等级，现多用8#工业雷管，起爆导爆管的雷管可用6#雷管。（3）加强帽它是中心带有1.9mm小孔的金属罩，由铜带冲制而成，其作用与外壳相似，在雷管中形成密闭小室①减少灵敏的起爆暴露面积。②防止外界影响，防潮。③有利于起爆药爆轰。图6-3加强帽二、导火索法国的路易.来修尔于1907年发明导火索，外皮当时是用铅管作的。1、作用：用于传递火焰，燃烧时仅药芯，外皮不燃烧。2、结构：由芯线、药芯和各层包缠物（纸、棉纱、塑料皮、沥青多层）。图6-4导火索结构3、性能外观白色棉纱包缠。燃速：100-125m/s。不应有断火、透火、速燃、爆燃等现象；喷火长不低于40mm，以保证一定的点燃能力，在水中两小时性能不变。三、点火材料由于导火索的质量影响到安全问题，故安全规程规定：所有火雷管起爆时，必须使用一次点火法，点火材料主要用来实现一次点火；主要有点火筒点火和铁皮三通点火；图6-5。图6-5点火筒四、起爆药包的加工1、雷管加工：检查有否杂物，导火索切平口，卡紧，胶住，而将导火索插入火雷管是在临时库房内，用专用钳，由专人进行。2、起爆药包安装。必须用竹锥或木锥在药包内扎一个深于雷管位置的小孔，再将装有导火索的火雷管装入，用胶布或细绳捆好。3、注意事项：只能在爆破工作面附近进行，过量时，必须将雷管取出，雷管与炸药分开保管。五、火法起爆法的评价简单易行，成本底，使用极广，但安全性差，有毒气体多（因导火索燃烧），线路无法检查，不能用于瓦斯矿。

第二节电雷管起爆法过程：通电→电雷管→起爆药包一、电雷管结构及种类1、主要组成部分（不同的组成部分）（1）火雷管部分基本构造同前。（2）电点火头构成：由电阻桥丝或引火头组成。作用：通电→发火，此火焰相当于导火索火焰。2、种类（1）即发电雷管电点火头+火雷管两者连接，用卡口器，因没有延期装药，点火后4~5毫秒左右电雷管即炸，故为即发电雷管。图6-6电雷管结构（2）延期装药作用将点火头产生的火焰隔一定的予定延期时间，精确地传递给火雷管；它位于电点火头与火雷管之间。a.精制导火索以不同的长度或导火索药芯配比不同控制延期时间，图6-7b中的6，间隔时间0.5-2.0秒，可实现1-12秒之间连续延期。图6-7秒延期电雷管(a)整体管壳式；(b)两段管壳式1-脚线；2-密封塞；3-排气孔；4-引火头；5-点火部分管壳；6-导火索；7-加强帽；8-起爆药；9-爆炸部分管壳；11-纸垫b.毫秒延期药由硅铁、铅丹组成，为少气体延期药，以不同配比药量达到20段或20段以下的延期，间隔时间25-300毫秒，连续延期时间最长达2000毫秒，目前至85年止，有30段（0-600毫秒）产品，见图6-5.b中的7。（3）延期电雷管a、雷管的段数雷管延期时间的标志。b、秒差电雷管电点火头+连接套管（带排气孔）+精制导火索+火雷管，三者连接用卡口器，通电后，电点火点燃导火索，同时击穿排气孔蜡纸，导火索燃烧气体由排气孔冒出，保证在常压下燃烧，不速燃，于一定时间后，导火索点燃火雷管。见图6-8.b。图6-8秒延期电雷管(b)两段管壳式1-脚线；2-密封塞；3-排气孔；4-引火头；5-点火部分管壳；6-导火索；7-加强帽；8-起爆药；9-爆炸部分管壳；11-纸垫c、毫秒电雷管电点火头+延期长内管+毫秒压装延期药+火雷管；见图6-5.b。图6-5直填式毫秒延期电雷管1-脚线；2-管体；3-塑料塞；4-长内管；5-气室；6-引火头；7-压装延期药；8-加强帽；9-起爆药；10-加强药表6-1秒延期电雷管的延期时间长内管类似于加强帽，但长度大，作用：a、作为气室容纳毫秒延期药燃烧的气体（因是少量气体），使延期药即使在密封空间下燃烧，压力也增加不大，尽量使之燃烧稳定，达到延期时间精确目的；b、定位：当塑料塞插入时，必须触长内管才能卡口，保证各管气室大小一致。（4）特种电雷管主要从安全方面考虑研制出各种安全雷管：抗杂散电雷管（非线性电阻，底压时阻抗大，抗杂电，高压时阻抗低易起爆，每次最多可起爆480发）抗静电雷管（用于防止装药器装药时药粒与塑料管摩擦产生的静电）无起爆药雷管（用662炸药代DDNP）。此外还有高精度毫秒电雷管，间隔时间小而准。二、灼热理论及主要参数研究电雷管从通电到发火的过程，影响因素；电雷管参数及要求对于安全、可靠、准确进行电雷管起爆，具有重大的意义。1、桥丝的温度T由于药头灼热不均匀，仅要求接触桥丝表面处发火即可，它自行快速燃烧，故要求在一定的Q值下，要达到最大温度T。（1）电流在桥丝上产生热：Q=I2RT(焦)（6-1）桥丝电阻（欧）：（6-2）（6-2）式代入（6-1）得：焦）（6-3）（2）在Q值作用下，桥丝温度T可求：Q=cvγ(T0-T)(6-4)c-桥丝比热，v-桥丝体积，γ-桥丝密度，T0忽略，因为T》T0；而代入上两式得：（6-4）从以上四式推得（6-5）（3）结论当外界条件(I2t)不变时，桥丝的温升与比热C、密度r成反比，与直径d4成反比，与电阻率ρ成正比；故桥丝的材料要用高电阻率，低比热值，极细的康铜丝或镍铬丝做成。2、电雷管全电阻(包括桥丝r桥和脚线r脚电阻)由于桥丝与脚线是串联的，显然从能量充分利用的观点,希望脚线电阻低而桥丝电阻高,故以镍铬丝配铜脚线最好。r值反映了电雷管质量(r≈0时短路,r=∞时断路,均不得使用)，要求成组雷管值差不大于0.25欧，可先检查，对雷管进行分组；保证串联组一致起爆。3、最低准爆电流i准向单个电雷管通以恒定的直流电,使引火头必定点燃的最小电流,称为最低准爆电流i准;一般国产雷管i准≤0.7A。i准用于衡量电雷管发火的感度,过大时起爆困难,i准用来保证可靠发火。4、最高安全电流I安向雷管通以恒定的直流电，在5分钟内不致引燃引火头的最大电流，称I安；康铜丝I安=0.3-0.5A；镍铬丝I安=0.125A。I安用以保证作业的安全，I安过小，雷管过敏感易受杂电干扰而早起爆，在上述I安指标下，规定工作地点的杂电不容许超过30mA，而专用仪表工作电流也应在30mA以下。一般低于10mA，很安全。i准,I安实质都是衡量雷管发火感度的参数,只不过分别从准爆和安全不同角度去考察而已,以实现可靠,安全的要求。5、点燃时间tB和传导时间θtB-电雷管开始通电到引火头点燃的时间θ-从引火头点燃到雷管起爆时间，显然延期雷管θ值较大。tB+θ=tR(雷管反应时间)；在串联组中，每个雷管tB有差别,在最小的时间tBI内串联组就会切断电源。故应加大θ值，使得组内最小的tRI要大于组内最大tBA，才能保证串联组内雷管在最敏感雷管爆炸前,最钝感的已经点燃。6、点燃起始能KBKB是点燃引火药头最低能量,也称发火冲能，它表示雷管点燃的感度,，KB大，感度小；KB小，感度大，易于点燃。显然有：KB=I2tB；tB—点燃时间，据(6-5)式;令TB=T;(TB—点燃引火药头所需的温度)代入则有:（6-6）7、串联成组电雷管的准爆条件—求成串准爆电流I准由于串联电阻中，得到的电流每个雷管都一样，而每个雷管的敏感度有差异，要保证每个雷管都不拒爆，显然要保证在最敏感雷管爆炸前，最钝感雷管已经点燃，即：tBI+θI≥tBA或θI≥tBA-tBI(6-7)从KB值考虑,不等式两边乘上I准2则有：θII准2≥I准2tBA-I准2tBI=KBA-KBI所以：I准≥(6-8)这是串联组雷管准爆条件。在小电流作用下，加热过程缓慢；传导热损失相对较多，使电雷管的点燃时间延长，点燃冲能值提高；在较大电流作用下，加热过程迅速，传导热损失相对较少，点燃冲能值也减小。最敏感与最钝感雷管点燃时间差大大缩小。一般电雷管传导时间θI=2mS左右，从实验数据看：当电流从1.0A→1.5A→2.5A时，最大与最小的点燃时间差从9→6.1→0.2ms，(小于2mS)显然当直流电≥2.5A时，可满足全部起爆的要求。所以：为保证成串雷管全爆，其I准值比单个的i准值大的多，这一点是很重要的，因为工业上与军事上不一样，一般要求同时起爆几十个至几千个所组成的串联网络，所以规定：直流I准≥2.5A交流I准≥4.0A三、导电线电雷管必须通过各种导电线才能连接成多种串并联网路。1、种类:从雷管脚线至电源方向各种连接电线的名称为:端线→联结线→区域线→主线。2、导线材质:多用铝材和钢材,脚线有用铁的,其电阻率:ρ铜＞ρ铝＞ρ铁。3、各导电线截面:根据爆破设计要求,通过电流大的导线截面粗。4、各导线长度:为实际要连接的1.1-1.2倍。5、电阻:各导线电阻:。四、起爆电源1、照明电源：110V，220V，井下多用110V，36V；2、动力电源：360V，多用于地表或地下深孔大爆破，硐室大爆破；3、直流电源4、起爆器：表6-7（1)发电机式；手摇发电机，直接起爆雷管，容量小，起爆10发以下。（2)电容式：蓄电池—交流—升压—整流—电容器充电—起爆时对网路放电。容量大，体积小，重量轻。表6-2国产电容式起爆器技术规格五、电爆网路的检测仪表1、测电压，电流：电源电压及输出电流用万用表；2、测工作地点的杂散电流：用B-1型爆破电表，大于30mA时应采取措施；3、测电雷管及网路电阻：常用205型电桥。图6-6电爆网路及检测仪表205电桥的用途（1）检查，选择雷管检查是否有断、短路桥丝，并根据阻值分组。（2）平衡各并路电阻;（3）检查各串，各区和总电阻：是否与计算值、地表预报值相差很远，可监测各接头的连接质量。（4）检测网路电阻变化：直至合闸起爆前均可发现由于突然原因造成的断线，开路等情况六、电法起爆评价安全（可撤退后再给电）；可靠（可用仪表检测、监测网路，这是电法起爆所特有的优点）；准确（可准确控制各种延时）；可同时起爆大量雷管。但操作复杂，作业时间长，消耗电线，要求一定电压，受杂电影响。电法起爆是大爆破普遍采用的可靠起爆方法。

第三节导爆索起爆法雷管（炸药）-导爆索-炸药包，因为导爆索内含有猛炸药，可以直接引爆炸药包。图6-7导爆索起爆法一、导爆索（传递爆轰波，传递后，外皮一起炸毁）1、普通导爆索的结构其结构与导火索相似，仅药心不同，是用黑索今（白色粉末），中间三根线，其外有三层棉纱和纸条缠绕，有两层防潮层间隔开，最外面涂成红色以区别于导火索。图6-8普通导爆索的结构图6-9导爆索和导火索2、普通导爆索的规格与性能（1）规格外径6.0mm，每卷长50m，药量2~14g/m，用药密度1.2g/cm3。外观不能有油脂，折伤，接头过多等现象。（2）性能D=6700m/s，抗水，抗高低温性能良好，0.5m水深浸泡24小时性能不变。（3）使用注意事项由于药芯是用黑索今制成，感度比硝铵炸药高，所以导爆索不能敲击，猛烈碰撞，不能用剪刀，钳子剪，只能用快刀割断，不能用明火点。二、继爆管继爆管：专用于导爆索网路中实现延期的元件。图6-10。图6-10单向继爆管导爆索；2-连接管；3-消爆管；4-外套管；5-大内管；6-纸垫；7-延期药；8-加强帽；9-起爆药；10-加强药；11-雷管壳图6-11继爆管1、单向继爆管（1）结构：图6-10。消爆管+长内管+毫秒延期药+火雷管。另有外套管和连接管。（2）工作原理：由主动端导爆索传来高温高压的气体产物和爆轰波经消爆管（带小孔的塑料管）消爆，压力、温度下降，点燃长内管后面的延期药，其后的作用同于毫秒电雷管，不同的是这时延期药的燃烧在敞开的空间下燃烧。如果主、被动端弄反了，被动端起爆后，经消爆管消爆后，绝不可能引爆主动端，所以单向继爆管有方向性，连接时容易出差错。2、双向继爆管（图6-12）实质是两个继爆管共有一个缩孔，连接方便，不出现方向错误，但成本高。图6-12双向继爆管1-导爆管；2-外套管；3-DDNP；4-加强帽；5-内管；6-延期药；7-小橱；8-阻闸帽；9-缩孔三、网路联接与起爆1、联接方式：图6-13，搭接（接头长度大于15cm），水手接（越拉越紧），T型连接。另外还有分段并联与束状并联。注意从主动端到被动端，角度大于90°。要求可靠时，应用三角形连接，同样要求搭接长度大于15cm，角度大于90°，这时无论从主动端导爆索从何方向，均能引爆被动端。图6-13网路联接联接方式2、导爆索的起爆可用雷管或炸药包起爆导爆索，但用雷管为宜，因其猛炸药的猛度大。图6-14导爆索的起爆3、低感度炸药的起爆使用起爆弹，即导爆索-起爆弹-低感度炸药。用导爆索直接引爆浆状炸药困难，应使用起爆弹作为中继药包，来加强起爆低感度炸药的起爆能。图6-15导爆索四、导爆索起爆法评价1、此法简单、方便、可控制延期起爆时间；2、当用孔外延期时，延期时间可累计叠加，减少继爆管段数；3、不受各种杂电、静电、射频电干扰；4、但不能用仪表检测网路质量；5、导爆索价格贵，使用此法成本高。

第四节导爆管起爆法作用过程：雷管（或用炸药、导爆索、发令枪）+导爆管+毫秒雷管+炸药包。导爆管仅用来传递两爆破器材之