矿山和工程爆破等使用的点火和起爆的器材称为工业火工品,主要包括工业电雷管、导爆管雷管、导爆索、导爆管等(即工业雷管和工业索类)。工业雷管输出的是爆炸冲能;有些索类输出火焰冲能,有些输出爆炸冲能。
爆破器材的基本要求:
一定的感度、足够的起爆能力、作用一致性好、储存安定性好、适于大量生产(结构简单、原材料丰富、价格低廉)、运输使用安全、方便使用。
对有瓦斯、煤尘爆炸危险的场所应使用煤矿用瞬发或毫秒电雷管;其总延期时间不超过130毫秒;禁止使用秒、半秒延期雷管;不允许使用导爆管雷管。
◇基础雷管和电雷管(结构)组成
基础雷管(半成品):管壳、加强帽、起爆药和猛炸药。
电雷管:管壳、电引火元件(系统)、加强帽、起爆药、猛炸药、延期元件(瞬发没有)。
管壳材料:铜、铁、铝等。
金属壳:内径6.20±0.02mm;外径6.60±0.02mm;管壳长45~66mm。
加强帽:内径5.60±0.02mm;外径6.15±0.02mm;长度5~13mm。
传火孔直径:2~3mm。
◇电雷管工作原理
电流-点引火元件发火-(引燃延期体)-引燃起爆药-燃烧转爆轰(DDT)-起爆猛炸药-输出爆炸能量
电引火元件按照电能转变和点燃方法分三类:
(1)桥丝炽热式(D0.024~0.05mm,长4~5mm),分引火头式和直插式,有低电阻(0.5Ω)、中电阻(0.6~3.0Ω)和高电阻(50~150Ω);
(2)引燃药炽热式;
(3)火花式(极少使用)。
毫秒电雷管有4个系列,常用第一系列,第二系列为煤矿专用。
◇导爆管雷管
导爆管雷管分为瞬发和延期雷管两类,延期雷管又分毫秒、半秒和秒延期几个系列,有比较全的延期分段。导爆管雷管的结构和电雷管相似,只不过引火部分是导爆管,而不是引火头和脚线。
导爆管传爆原理
导爆管的结构
高强度导爆管(分单层<改变材料强度>、二、三和多层)
高强度导爆管有两种,一是管壁材料强度高;二是复合管壁材料。
导爆管使用注意事项:
(1)不得在有瓦斯、煤尘等易燃易爆气体和粉尘的场合使用;
(2)捆扎连网不得超过20根;
(3)易采用反向起爆,如正向应将聚能穴处理;
(4)大爆区应防止地面延时网路破坏;
(5)高寒区塑料硬化会影响传爆。
导爆管雷管由导爆管、卡口塞、加强帽、起爆药、猛炸药、管壳组成。
◇数码电子雷管
结构
◇应用优势
(1)电子雷管是工程爆破行业的一场技术革命;
(2)高精度+延期时间在线设置(不受段别限制)→扩大爆破规模→最优爆破方案;
(3)高精度+延期时间在线设置→降低振动爆破;
(4)防静电、防射频、防杂散电流、防交直流→高安全性;
(5)爆破网络可在线检测(准确定位)→断线起爆→防止爆破网路被破坏→起爆网路高可靠性。
◇国内已应用爆破工程取得明显效果
(1)降低炸药单耗:8%~15%;
(2)提高炸药能量利用率:10%~20%;
(3)采用微差爆破干扰减振技术,降低爆破振动:30%~50%;
(4)减少钻孔延米数:?%~?%;
(5)减少雷管数量:?%~?%;
(6)显著改善爆堆分布,减少大块率;
(7)爆破总成本的降低明显大于电子雷管成本的增加。
数码电子雷管是采用具有电子延时功能的专用集成电路芯片实现延期的电子雷管。它取代了普通电雷管中的延期药和电点火元件,不仅提高了延时精确,而且控制了通往引火头的电源,从而最大限度地减少了由引火头能量需求而引起的误差。每只雷管的延时可按设计秒量要求编程设定,误差小于0.2毫秒。
数码电子雷管起爆网路的高精度、高可靠性,延期时间的灵活性,对射频、杂散电流的可控性,使之成为起爆器材领域中最引人注目的进展。
数码电子雷管工作原理
◇无起爆药雷管优点安全、无污染
◇工业电雷管的编码原则
(1)出厂编码且10年内具有唯一性
(2)基本包装盒内应装《工业雷管编码信息随盒登记表》内容包括:企业名及代号、生产日期号、特征号、盒号登记栏、与装盒规格对应的盒内雷管顺序号、异常编码记录栏、领用人签名栏、发放人及发放日期、审核人及审核日期以及需要说明的其它事项。
(3)盒的外面应粘贴一张包含盒内雷管编码相关信息的一维条码,条码上应编有生产企业名称、产品、品种、装盒数量等汉字信息。
(4)包装箱内有《工业雷管编码信息随箱登记表》内容:企业名及代号、生产日期号和箱号登记栏、与装箱规格对应的盒号、领用人签名栏、发放人及发放日期、审核人及审核日期以及需要说明的其它事项。
工业导爆索由药芯和外壳组成芯径3~4mm,外径5.5~6.2mm。
低能导爆索药芯线装药密度3.5~5g/m,爆速5000~6200m/s。这种导爆索一是敷设炮孔外的导爆索网路,二是起爆中继药包(起爆具)。
起爆具按起爆方式分:双雷管、双导爆索、雷管与导爆索等起爆具。另有多种分法。
导爆索是用单质猛炸药黑索金或太安作为索芯,用棉、麻、纤维及防潮材料包缠成索状的起爆器材。经雷管起爆后,导爆索可直接引爆炸药,也可以作为独立的爆破能源。
根据使用条件和用途的不同,目前国产导爆索品种较多,主要有三类:普通导爆索、安全导爆索和油井导爆索。
(1)普通导爆索
普通导爆索能直接起爆炸药。但是这种导爆索在爆轰过程中,产生强烈的火焰,所以只能用于露天爆破和没有瓦斯或矿尘爆炸危险的井下爆破作业。
目前国产的普通导爆索芯药黑索金药量12~14g/m,爆速不低于6500m/s。
普通导爆索具有一定的防水性能和耐热性能。普通导爆索的外径为5.7~6.2mm,每50±0.5m为一卷,有效期一般为两年。
(2)安全导爆索
安全导爆索是在普通导爆索的基础上发展起来的,它专供有瓦斯或煤尘爆炸危险的井下爆破作业使用。安全导爆索与普通导爆索结构上相似。所不同的是在药芯中或缠包层中多加了适量的消焰剂(通常是氯化钠),使安全导爆索爆轰过程中产生的火焰小、温度较低,不会引爆瓦斯或煤尘。
(3)油井导爆索
油井导爆索是专门用以引爆油井射孔弹的,其结构同普通导爆索大致相似。
上述各种品种的导爆索的每米装药量都较大,一般都在10g以上,所以也叫做高能导爆索。用这种导爆索组成的网路起爆时噪声太大。近年来国内外研制出一种每米装药量很少的导爆索,叫做低能导爆索。这种导爆索爆炸所产生的噪声较低,同时由于它的爆速高,克服了导爆管网路起爆时由于打断网路而产生拒爆的缺点。但是它必须与雷管配套使用。
微型起爆药柱集雷管、导爆索、起爆具于一体的起爆药柱。
震源药柱是由炸药与外壳组成的装药结构。其在雷管冲击波作用下发生爆炸,并能激发强烈地震波。震源药柱是我国油气井地震勘探中使用的。
基本结构:雷管座、传爆药、炸药、塑料壳体。
基本原理:将震源药柱装上雷管并下到井内,连接井位引爆线和电雷管,起爆由仪器控制。当仪器车的数字地震仪处于正常工作状态时,引爆。爆轰波以球面波的球面波的形式向地下方向传播。球面波在地层传爆中遇到不同介质时,产生不同的反射波,数字地震仪接受并记录该发射波的参数,经处理确定各矿层的位置和深度。
高密度主要用于油田、煤田地震勘探井下震源,特别是高阻抗的岩石地层。
中密度震源药柱主要用于油田、煤田地震勘探井下震源,特别是中阻抗的岩石地层、砂岩黏土层等。
低密度震源药柱主要用于油田、煤田地震勘探井下震源,特别是适用于浅层地震勘探。
高威力震源药柱用于不同地质条件的石油勘探,用作井下震源。
高分辨率震源药柱用作井下震源,适用于各种地震条件,可提高分辨率。
地面定向震源药柱主要用于不易打井的恶劣地区,如砾石层,丘陵、山地等石油地质勘探。
爆破器材的检验
(1)各类爆破器材的检验项目,应参见产品的技术条件和性能标准;检验方法应严格按照相应国家标准或部颁标准执行。
(2)爆破器材的外观检验应有保管员负责定期抽样检查,爆炸性能检验由爆破工程技术人员负责。
(3)经过检验,确认失效及不符合技术条件要求或国家标准的爆破器材,都应销毁或再加工。
爆破器材的外观检查主要是:
(1)雷管不应压扁、破损、锈蚀、加强帽不应歪斜。
(2)导爆索表面要均匀且无折伤、压痕、变形、霉斑、油污。
(3)导爆管内无断药、无异物或堵塞、无折痕、油污、穿孔、端头封口。
(4)粉状硝铵类炸药不应吸湿结块,乳化和水胶炸药不应稀化或变硬。
猛度和殉爆距离
◇爆破器材的检验
◇工业炸药的检验
(1)外观检验:标志、包装情况、药卷检查;
(2)爆炸性能检查:爆力、猛度、爆速、殉爆距离;
(3)物理化学安定性的检验:不含水的硝铵类炸药检查含水率(允许含水率井下为0.5%、露天为1.5%)、硝化甘油类炸药进行渗油检验和化学安定性的检验。
◇起爆器材性能检测
串联起爆电流:能使20发串联电雷管全部起爆的规定最小恒定直流电流。
◇爆破器材的检验
起爆器材的检验之工业雷管的检验
(1)外观检验:管壳、脚线;
(2)起爆能力检查(铅板穿孔试验):铅板被炸穿的孔大于雷管外径;
(3)电阻检验:抽样检查;
(4)延期时间的检验:使用电子毫秒仪等测试。
◇爆破器材的检验
起爆器材的检验之导爆索的检验
(1)外观检查:无折伤、无油渍;
(2)起爆性能试验:起爆200gTNT药块;
(3)爆速测定。
爆破器材销毁的一般规定
(1)经检验确认失效、不符合技术要求或国家标准的爆破器材,均应销毁或再加工。乡镇管辖的小型矿场、采石场或小型爆破企业,对不合格的爆破器材,不应自行销毁或再加工利用,应退原发放单位按规定进行销毁或再加工。
(2)销毁时必须登记造册,编写书面报告,报告中应说明被销毁爆破器材的名称、数量、销毁原因、销毁方法、销毁地点、时间和销毁工作采取的安全措施等,报上级主管部门批准。用爆炸法销毁应报公安机关备案。
(3)销毁工作应根据单位总工程师或爆破工作领导人的书面批准进行。销毁工作不应单人进行,操作人员应是专职人员并经专门培训。销毁后应有二名以上销毁人员签名,并建立台帐。
(4)禁止在夜间、雨天、雾天和三级风以上的天气用爆炸法销毁爆破器材。
(5)不能继续使用的剩余包装材料(箱、袋、盒和纸张),经检查确认没有雷管和残药后,可用焚烧法销毁。包装过硝化甘油类炸药有渗油痕迹的药箱(袋、盒),应予销毁。
(6)销毁爆破器材后,应对现场进行检查,如果发现有残存爆破器材,应收集起来进行销毁。
(7)不应在阳光下曝晒爆破器材。
(8)销毁场地应选择在安全偏僻地带,距周围建筑物不应小于200米,距铁路、公路不应小于50米。
◆销毁方法
爆破器材的销毁方法有爆炸法、焚烧法、溶解法、化学分解法。
◇爆炸法
(1)销毁对象:爆炸法一般用于销毁雷管、导爆索、继爆管、起爆药柱、射孔弹、爆炸筒和炸药等,但确认上述销毁对象在爆炸冲击作用下能够全部爆炸时,才允许用爆炸法销毁。
(2)场地:一般应设专门的销毁场,并清除场地周围半径50米范围内的易燃物、杂草和碎石。销毁场地有坚固的掩体,掩体到销毁场的距离由设计确定。如无掩体,人员应撤到危险区以外,危险区半径由设计确定。
(3)销毁爆炸筒、射孔弹、起爆药柱和有爆炸危险的废弹壳时,只准在深2米以上的坑内或废巷道内进行,并在销毁对象上面覆盖砂土或堆压砂土袋。雷管和继爆管应包好再埋入土中销毁。
(4)销毁量:用爆炸法销毁爆破器材时单响起爆不超过20公斤。
(5)起爆应采用电雷管、导爆索或导爆管系统起爆。起爆药包必须用质量好的爆破器材制作。销毁传爆性能不好的炸药时,可以用增加起爆能的方法起爆。
◇焚烧法
(1)销毁对象:炸药、不溶解的残药碴、导火索、塑料导爆管等在焚烧过程中不会引起爆炸的爆破器材。焚烧前应仔细检查,严防其中混有雷管和其他起爆器材。严禁用焚烧法销毁雷管、继爆管、起爆药柱、射孔弹和爆炸筒。
(2)场地:同爆炸法。禁止将爆破器材装在容器内焚烧。
(3)销毁量:每个燃烧堆允许烧毁的爆破器材量不得超过10公斤。
(4)焚烧方法燃料堆应有足够的燃料,在焚烧过程中不准添加燃料,药卷在燃料堆上应排成行,互不接触。不应成箱成堆进行焚烧。燃烧有烟或无烟火药,应散放成长条形,厚度不得大于10厘米,条宽不得大于30厘米,条间距不得小于5米,同时点燃的条数不得多于3条。点火前应从下风向敷设导火索或引燃物至燃料堆,只有一切准备工作完成和全体人员撤至安全地点才准点火。
(5)焚烧火药,应防静电、电击引起火药意外燃烧。
(6)只有在确认燃料堆已完全熄灭后,才准进场检查。燃烧场地冷却后,才准焚烧下一批爆破器材。
◇溶解法
(1)销毁对象:不抗水的硝铵炸药和黑火药。
(2)销毁方法:允许在容器中进行销毁。不溶解的爆破器材的残渣要收集到一起,另外采用爆炸法或焚烧法销毁。
(3)不应直接将爆破器材丢入河塘江湖及下水道中溶解销毁,以防造成污染。
◇化学分解法
采用化学分解法销毁爆破器材时,应使爆破器材达到完全分解,其溶液经处理符合有关规定,方可排放到下水道。
◇销毁爆炸物品的注意事项
销毁前应制定销毁工作方案,报上级主管部门批准。销毁工作应根据单位总工程师或爆破工作领导人的书面批示进行。销毁场地应选在安全偏辟地带。装载废旧爆炸物品的汽车应符合安全要求,配有灭火器、防火罩、装有接地铁链等。不应在夜间、雨天、雾天和三级以上大风天进行销毁。销毁工作结束后,要对现场进行认真检查清理,不准留有未爆未燃尽的爆炸物品和残留的弹药部件;现场不准留有未熄灭的明火。