全国特种作业人员安全技术培训考核统编教材..doc
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7、破及各种复杂条件下爆破作业的需要,必须研究和生产这些特殊的起爆器材。我国黑火药的发明,开辟了爆破器材的途径。自1831年毕克佛尔特发明以黑火药为药芯的导火索(毕氏导火索),到1867年诺贝尔发明了火雷管,开始形成了最早的起爆系统导火索起爆系统。而后,随着一次爆破量的不断增加,单靠这种简单的起爆系统满足不了生产发展的需要,于是出现了工业电雷管。由于工业电器化水平的不断提高,矿山的电器设备不断增加,电机车的广泛应用,以及炮孔机械化装药的发展和推广应用,由此而产生的杂散电流、静电及各种感应电等电信号对电力起爆系统的干扰,给电力起爆系统的应用带来了危险,使它的进一步推广使用产生了困难。为了克服各种电信
8、号对电力起爆系统的干扰,我国20世纪70年代以来,起爆器材得到了迅速发展,先后出现了各种新型起爆器材,如抗杂电、抗静电雷管、抗电感应、防瓦斯、耐热、耐压电雷管以及各种非电起爆系统。国外20世纪70年代如瑞典发明了非电(NoNel)起爆系统;美国发明了普里马德特(Primadet)低能导爆索起爆系统,赫尔格德特(HeCadet)充气导爆管起爆系统;日本发明了无线起爆系统超声波,电磁波遥控起爆系统。我国20世纪70年代末至80年代研制成功了导爆管起爆系统、电磁波遥控起爆系统、低能导爆索、无起爆药雷管等。无起爆药雷管的技术指标居世界领先地位,于1983年,该技术转让给瑞典诺贝尔公司,并在世界28个国
9、家和地区申请了专利。起爆器材的品种不断增加,且各种起爆器材逐步形成系列化、多样化,用户可根据不同爆破条件和爆破对象,灵活选择。自20世纪80年代以来,电和非电雷管向着段数多、延时精度高的方向发展。如瑞典VA毫秒电雷管达45个段别,总延时秒量2000毫秒,其雷管脚线220m,雷管的总电阻不变;半秒雷管有12个段别;NoNel起爆系统有30个段别,总延时秒量为2000ms。英国ICI公司毫秒电雷管有30个段别,总延时秒量845ms。日本30个段别,总延时845ms。我国80年代末研制成功了电毫秒雷管30个段别,总延时秒量有1600ms、1000ms和900ms等。这些雷管的技术指标已达到国际先进水
10、平,其独特的优点是结构简单,原材料来源广、成本低,更适合我国国情使用。早在20世纪80年代初期,我国就研究成功了电子毫秒雷管,每个段延期时间间隔为0ms,可实现100个段,总延时秒量为1000ms,其技术指标达世界先进水平。导爆管非电起爆系统发展很快,除有瓦斯和粉尘爆炸的场所外,几乎应用于各种爆破工程。导爆管的年使用量达3亿m,其用量之多居世界首位。在起爆方法上,形式多样。起爆网路的联接方面,灵活多样,在一些特殊的爆破中,可采用孔内、孔外延期相结合,实现多段延时爆破,最高实现了一次爆破达324个段。从起爆器材的发展趋势看,它将进一步朝着安全性好的导爆管起爆系统发展,并进一步研制适应各种环境条件
11、下的爆破,如导爆管的强度更高,延时更精确的雷管新品种,同时发展抗电干扰能力强、可靠性高、成本较低的电子延期雷管和推广无起爆药雷管系列产品,逐步淘汰导火索和一些安全性能差的起爆器材。(二)起爆器材的种类和基本要求起爆器材的品种较多,据其作用可分为起爆材料和传爆材料两大类。各种雷管属于起爆材料。导火索、导爆索、导爆管属于传爆材料,继爆管、导爆索既可起起爆作用又起传爆作用,是两者的综合,这些材料在爆破作业中都不可少。对起爆器材的要求是:安全可靠,使用简单、方便。具体为:1具有足够的起爆能力和传爆能力。2对环境有一定的适应能力,如能在一定的湿度、温度、压力等范围内应用。3延期起爆器材,要求起爆时间准确
12、,延时精度高。4产品的化学安全性好,经得起运输、贮存的考验。(三)起爆药在过去的100多年来,人们一直把起爆药看成工业雷管的核心,甚至称之为雷管的主装药,直到20世纪80年代初,我国才首次在工业雷管中取消起爆药,研制成世界上最先进、最安全的无起爆药雷管。它已经并将继续在国内外推广应用。1起爆药的特征(1)感度高,在外界较小的初始能量如火焰、撞击、摩擦等作用下,即被激发并在极短的时间内发展为爆轰。(2)爆炸开始后,在极短的时间内就可发展为稳定爆轰。(3)在一定的约束条件下,爆轰后的爆轰能足以引爆大部分猛炸药。起爆能力用起爆药量来衡量。某种起爆药对某种猛炸药的极限药量是指引爆05g猛炸药达到爆轰所
13、需的最小药量。极限药量越小,表明起爆能力越强。(4)大部分起爆药是吸热化合物,生成热为负值。对于起爆药的要求,考虑到雷管生产、使用、运输和贮存的条件,对工业雷管的起爆药提出如下要求:1)机械感度小,以利安全。2)化学安全性好,以利在一定条件下能经得起长期贮存而不变质,不与雷管管材起化学反应。3)有良好的流散性和防潮性。2工业雷管常用的起爆药常用的起爆药有:雷汞、氮化铅、二硝基重氮酚以及后来发展的“共晶”、“爆粉”和“KD”起爆药等,它们各有自己的特点,目前用得最多的是二硝基重氮酚。这些起爆药的共同特点是敏感度高,容易发生爆炸,因此,在生产、运输、贮存及使用时要特别小心。二、雷管雷管是重要的起爆
14、器材之一,一切工程爆破离开了它,就几乎无法实现。雷管的种类按点火方式可分为:其中,火雷管是一切雷管的基础。按管壳材料可分为,金属壳铜、铁、铝管壳雷管;非金属壳塑料、纸管壳雷管。金属管壳强度好,加工容易,制成的雷管封闭性能好,有利于防潮抗水,但也有其特点,铝壳雷管不能用于有瓦斯和矿尘爆破危险的矿山。铜壳管壳的原材料较缺乏,价格较高,且不能装叠氮化铅。铝壳雷管强度好、来源广、但它与硫氰酸铅起反应。塑料壳雷管用量少,尺寸易变,强度低,起爆威力小。纸管雷管用量大,大部分火雷管和相当一部分延期雷管都是纸壳雷管。材料来源广,但强度低,不抗水,防潮能力差。(一)火雷管在工业雷管中,火雷管是最基本、最简单的一
15、个品种,由火焰直接引爆。火焰是通过导火索等来传递的。它具有结构简单,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特点,至今仍然广泛使用。但必须指出,由于导火索难于避免的速燃、缓燃等致命弱点,在使用过程中发生过大量爆破事故,因而,极大地限制了它的用量和使用范围。1结构它由管壳、正副装药、加强帽组成。管壳的一端开口,另一端封闭并带有凹槽,起聚能作用,结构如图31。图31火雷管结构示意图1管壳;2传火孔;3加强帽;4DDNP;5加强药;6聚能穴(1)管壳:管壳材料如上所述。管壳有一定的强度,可减小正、副装药爆炸时所受的侧向扩散,保证起爆能力;管壳可以避免起爆药受外能的直接
16、作用,确保安全;又可以避免起爆药直接与外界接触,提高雷管的防潮能力。(2)正装药(起爆药):它直接受导火索火焰作用,首先爆轰。其主要特征是感度高。目前国产雷管大多采用二硝基重氮酚(DDNP)。(3)副装药:它由起爆药爆轰而引爆,用于加强起爆药的威力。一般比起爆药感度低,爆炸威力大。通常由钝化黑索金,特屈儿或黑索金一梯恩梯(TNT)压制而成。(4)加强帽:加强帽为中心带有一小孔的金属罩,多为铜或铁材冲压而成。它的作用有三个:减少起爆药的暴露面积、提高抗震能力并减少受外界作用的可能性、增加雷管的安全性;防止起爆药受潮,增加雷管的防潮能力;它在雷管中形成一个密闭小室,促使起爆药爆炸时压力的增长,提高
17、雷管起爆的可靠性和起爆能力。加强帽中心孔的作用是让火焰能直接喷射于起爆药上,中心孔径为1921mm。为防止杂物、水分的浸入和起爆药的散失,中心孔及加强帽周围常采取防潮处理。2雷管号数和起爆能力工业雷管按其装药量的多少分为十个等级。号数愈大,起爆药量愈多,则起爆能力愈强。工业爆破较常用的是8号和6号雷管。雷管的起爆能力可用雷管铅板穿孔试验来检验。把雷管聚能穴端放置于直径为50mm、厚为501mm的铅板中央,铜板用内径40mm的钢管架空,如图32。雷管起爆后,铅板被击穿的孔径应不小于雷管外径方为合格。图32雷管铅板穿孔试验1导火索;2雷管;3铅板;4钢圈;5防爆箱;6铅衬(二)电雷管如前所述。电雷
18、管的品种较多,但其基础部分与火雷管相同。两者的区别仅在于采用电引火装置,此装置由桥丝、药头、塑料塞和向管外引出的两根绝缘导电线脚线组成。1瞬发电雷管瞬发电雷管就是通电后,雷管瞬间(数毫秒内)发火爆炸的电雷管。它是由火雷管和一个发火元件组成,有直插式和引火药头两种型式,其结构如图33。当接通电源后,电流通过桥丝发热,使起爆药或引火头发火,从而使整个雷管爆轰。图33瞬发电雷管结构示意图a直插式;b引火头式1角线;2管壳;3密封塞;4纸垫;5线芯;6桥丝(引火药);7加强帽;8散装DDNP;9正起爆药;10副起爆药到目前为止,直插式雷管已很少生产。因此,金属壳雷管大部分以塑料柱代替过去的熔化的硫磺塞
19、。这种生产工艺简单、安全。(1)电阻:2m铁脚线成品雷管的全电阻,康铜丝的不大于4;镍铬丝的不大于63。(2)安全电流:通005A恒定直流电5min不爆炸。(3)发火电流:单发雷管的发火电流不大于07A,20发串联准爆电流,康铜丝的不大于20A,镍铬丝的不大于15A(均为恒定直流电)。(4)铅板穿孔和串联试验:对5mm铅板的穿孔直径不小于雷管外径,20发串联齐爆。(5)振动试验,在振机上,频率60次min,振幅150mm,连续振动5min,雷管的各项性能不变。(6)封口牢固性:荷重1kg lmin,封口塞无肉眼可见的移动。(7)在规定的贮存条件下,贮存期为2年。2普通延期电雷管延期电雷管是通电
20、后隔一定时间,顺次起爆。按照时间间隔的长短,延期雷管分为秒延期雷管,半秒延期雷管和毫秒延期雷管。(1)秒或半秒延期电雷管秒或半秒延期电雷管构造如图34a、b,它有两种结构形式:即索式结构和装配式结构。图34秒和半秒延时电雷管a索式结构;b装配式结构1脚线;2电引火线;3排气孔;4精制导火索;5火雷管;6延期体壳;7延期药秒、半秒延期电雷管,是在电引火元件和起爆药之间加延期装置构成的。延期装置是用精制导火索段或在延期体壳内压入延期药并由其长度、药量和延期药配比来调节延期时间。对于索式结构,在管壳上钻有两个排气孔排出延期装置燃烧时产生的气体。排气孔有防潮措施。起爆过程是:通电后引火头发火,引起延期
21、装置燃烧,延迟一段时间后雷管爆炸。国产秒、半秒延期雷管如表31和表32。表31秒延期电雷管的段别与秒量表32半秒延期电雷管的段别与秒量秒或半秒延期电雷管,以纸壳铁脚线为主,主要用于隧道掘进、土石方开挖等爆破作业中。在有瓦斯和煤尘等有爆炸危险的工作面,不准使用这种延期雷管。(2)毫秒电雷管毫秒延期电雷管,简称为毫秒雷管。它主要用于微差爆破中。近来它的应用范围不断扩大,在控制爆破中,已成为不可缺少的起爆器材。毫秒雷管有等间隔和非等间隔之分,段与段之间的间隔时间相等的称为等间隔,反之为非等间隔,如表33中的第一、三、四系列产品,分别以25、100、300毫秒为段间间隔,而第二、五系列为非等间隔毫秒电
22、雷管。表33国内毫秒雷管段别与秒量毫秒电雷管的结构有多种形式,以延期药的装配关系分为直填式和装配式,装配式又有管式、索式和多芯结构。1)直填式:这种结构是把延期药直接装入雷管内。其优点是工艺简单,缺点是压药压力需严格控制,否则压力太大时起爆药将被“压死”而产生半爆。2)装配式:如图35,装配式结构被广泛应用。其优点是结构简单,延期药可承受高压而不受起爆药的限制,生产时延期体与火管分开加工后装配,因此安全性较好。其他结构形式,国内仅有少数厂家生产,不赘述。国内毫秒雷管的段别与秒量见表33。图35毫秒延期电雷管1塑料塞;2延期内管;3延期药;4加强帽毫秒雷管在工程爆破中越来越显示出它的生命力,对于
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