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1、全国特种作业人员安全技术培训考核统编教材（2003年6月气象出版社发行）第三章起爆器材及起爆方法第一节起爆器材一、概述(一)起爆器材的发展及现状随着近代工业和我国国民经济的发展，工程爆破的大区化、多样化也不断发展起来，为适应这一发展的需要，起爆器材的品种也必须相应的发展，为适应各种特殊爆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
2、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(
3、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
4、；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
5、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
6、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，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
7、，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
8、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
9、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
10、、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
11、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
12、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
13、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。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：
14、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
15、；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
