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民爆常识:工业电雷管的组成和技术要求

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发表于 2019-11-7 18:39:03 | 显示全部楼层 |阅读模式

电雷管是由电能转化成热能而引发爆炸的工业雷管,它是由火雷管和电引火元件组成。
  工业电雷管包括瞬发电雷管、毫秒电雷管(秒、半秒、1/4秒)延期电雷管和煤矿许用电雷管。
  一、电雷管分类
  (一)瞬发电雷管
  它是在电能的直接作用下,立即起爆的雷管,又称即发电雷管。
  1.瞬发电雷管的结构
  瞬发电雷管是在原火雷管的基础上加上一个电引火元件。
  1)电引火元件的组成
  电引火元件由两根绝缘脚线、塑料或塑胶封口塞、桥丝、引火药或点火药组成,电雷管的起爆是由脚线通以恒定的直流或交流电能,使桥丝灼热引燃引火药头,引炎药头燃烧后在其火焰热能刺激下,使雷管起爆。
  (1)脚线
  它用来给桥丝输送电流,有铜和铁两种导线,外皮用塑料绝缘,要求具有一定的绝缘性和抗拉伸、抗曲扰和抗折断能力。脚线长度可根据用户需要而定制,一般多生产2m长的脚线为主。每一发雷管都是由两根颜色不同的脚线组成,颜色的区分主要为方便使用和炮孔连线。
  (2)桥丝
  用此替代火雷管中的导火索,它通电后,桥丝发热的热点燃引火药。常用的桥丝有康铜丝和镍铬合金丝。
  (3)引火药
  引火药一般都是由可燃剂和氧化剂组成的混合物,它涂抹在桥丝的周围呈球状。通电后桥丝发生的热量引燃引火药,由引火药燃烧的火焰直接引爆雷管。
  (4)塑料封口塞
  塑料封口塞的作用是为了固定脚线和封住管口,封口后还能对雷管起到防潮作用,因此,电雷管的抗水性能和防潮性能比火雷管优越。
  2.使用范围
  它适用于露天及井下采矿、筑路、兴修水利等爆破工程中,用来起爆炸药、导爆索、导爆管等;在有瓦斯和煤尘爆炸危险的场所,必须采用煤矿许用瞬发电雷管。
  3.技术指标
  (1)外观:雷管表面不许有裂缝、严重的砂眼、管体锈蚀、纸层开裂、排气孔露孔、浮药、底部残缺、卡箍开裂、封口塞松动或过高、过低等缺陷。
  (2)电阻:2.0m铁脚线全电阻不大于6.3欧姆,上下限差值不大于2.0欧姆,铜脚线电雷管全电阻不大于4.0欧姆,上下限差值不大于1.0欧姆。
  (3)安全电流:对电雷管能以0.18A恒定直流电5min不爆炸。
  (4)单发发火电流:对电雷管能以恒定直流电,其发火电流的上限不大于0.45A。
  (5)串联准爆电流:对串联连接的20发电雷管能以1.2A恒定直流电,应全部爆炸。
  (6)发火冲能:不大于8.7A2. ms。
  (7)铅板试验:8号雷管应炸穿5mm厚铅板,6号雷管应炸穿4mm厚铅板,铅板穿孔直径不小于雷管外径。
  (8)震动试验是鉴定火工品在模拟的恶劣运输条件下受冲击加速度反复时的安全性试验。试验通常在单活动臂式震动试验机(WJ231)上进行。试样装入辅助工具固定的震动机上,转速60r?min-1,落高15cm,持续震动10min,试样不得发火,各项性能指标不变。
  (9)封口牢固性试验:荷重2.0kg,持续1min,封口塞和脚线不发生肉眼可见的移动和损伤。
  4.包装
  每100发装一纸盒,纸盒包纸蜡封防潮,并附有标志。雷管在盒内不得有松动,脚线长度增加时,允许变动盒内数量。
  每10盒装入一个木箱,包装盒在木箱内不得有松动现象,包装箱用厚度不小于14mm的木板或带大框的纤维制成,木板不得有腐朽、潮湿的现象。箱内外不准突出铁钉,包装箱应牢固,箱外有规定标志。
  5.贮存及有效期
  (1)在原包装条件下,贮存在干燥、自然通风良好、防火、防盗的库房内。
  (2)有效期为二年。
  (二)毫秒延期电雷管
  毫秒延期电雷管是段间隔为十几毫秒至数百毫秒的延期电雷管,是一种短延期电雷管。它是在电能直接作用下,引燃引火药头,再引燃延期体,由延期体的火焰冲能而引发电雷管爆炸。
  毫秒延期电雷管是在原瞬发电雷管的基础上加一个延期体作为延期时间装置(各段别雷管的延期结构,生产厂家在雷管出厂时已经装配好),只要通电点火,它就可以根据延期时间来控制一组起爆雷管的起爆先后顺序,它为各种爆破作业、各种爆破技术的应用提供了前提条件。
  毫秒延期电雷管要求全电阻的均一性要好,起爆时起爆电流应是恒定电流,最好在1.2A-2.0A之间,否则起爆电流不同,桥丝灼热时间和传导时间不同,会影响延期精度,另外,电引火装置线尾锈蚀也会影响期精度。
  1.毫秒延期电雷管的结构
  延期体装配在电引火元件和主发装药之间,用来传导引火药头的火焰,用它燃烧产生的火焰来引发主发装药爆炸,继而引爆雷管,它传导火焰的同时还起到延期时间的作用。各段别有相应的秒量范围,用户可根据需要来选择自己所需的段别。
  它的结构是在铅芯的长度来控制延期秒量,达到设计所要求的目的。
  2.使用范围
  用于微差分段爆破作业,起爆各种炸药,采用毫秒微差爆破技术可以减轻地震波,减少二次爆破,根据爆炸设计顺序,先爆的炮孔为后爆的炮孔提供了自由面,直接提高了爆破效率。该产品广泛应用于矿、岩爆破工程;在有瓦斯和煤尘爆炸危险的地方,必须使用煤矿许用电雷管。
  3.技术指标
  (1)外观:脚线的颜色
  毫秒延期电雷管的脚线颜色,也是由两根不同颜色的导线组成,但毫秒延期电雷管1段-10段的脚线颜色分别代表着不同的段别,11段-20段则在每发雷管上贴上相应的段别标签(实际生产中1段-5段由颜色区分段别,其它段别贴上相应的段别标签)。毫秒延期电雷管的段别标志下表:
毫秒延期电雷管的段别标志

毫秒延期电雷管的段别标志
段   别
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
脚 线
颜色
绿
绿
绿
  (2)毫秒延期电雷管的段别及秒量范围如下表:
毫秒延期电雷管的段别及秒量
段号
第1毫秒系列
(ms)
第2毫秒系列
(ms)
第3毫秒系列
(ms)
第4毫秒系列
(ms)
1
2
3
4
5
0
25
50
75
110
0
25
50
75
110
0
25
50
75
110
0
25
45
65
85
6
7
8
9
10
150
200
250
310
380
128
157
190
230
280
105
125
145
165
185
11
12
13
14
15
460
550
650
760
880
340
410
480
550
625
205
225
250
275
300
16
17
18
19
20
1020
1200
1400
1700
2000
700
780
860
945
1035
330
360
395
430
470

  注:我国现阶段主要生产第一毫秒系列为主
  (1)其它技术指标与瞬发电雷管相同。
  1. 包装(与瞬发电雷管相同)。
  2. 贮存及有效期
  (1)贮存同瞬发电雷管。
  (2)有效期为一年半。
  (一)煤矿许用电雷管
  煤矿许用电雷管又叫安全电雷管,它适用于有瓦斯、煤尘爆炸危险的井下使用。它的特点是在次发装药部分加有一定的消焰剂,可避免使用时而造成瓦斯爆炸。煤矿许用电雷管也分为煤矿许用瞬发电雷管和煤矿许用毫秒延期电雷管。其它性质与瞬发电雷管和毫秒延期期电雷管相同,只是煤矿许用毫秒延期电雷管的延期时间不能超过130ms。
  二、电雷管的电学性质
  电雷管的电学性质是它的内在规律性的一个重要方向,这些性质同电雷管的爆炸过程是密切相关的,正确了解电雷管的电学特征,搞清楚表示这些特征的各种专用参数的意义,掌握它们的测量方法,是安全优质生产和正确使用电雷管的前提,同时也是设计发爆器和爆破网路的主要依据。这里主要讲述电阻、安全电流、发火电流等指标。
  (一)电阻
  雷管的全电阻是它的桥丝电阻和脚线电阻的总和,在同一批雷管中,由于材料和工艺上的原因,技术标准规定全电阻的电阻值允许有一定的误差范围,因此电雷管只能规定它的名义电阻和上、下限。生产过程中各厂家的参数设定与工艺条件有差别,所以,不同生产厂家的电雷管不能一起同时使用,铜脚线雷管和件脚线雷管也不能一起同时使用,电雷管的全电阻值在产品的出厂说明书上都有说明。
  每次爆破前,都应逐发进行检测,尽量把电阻值接近的雷管编在一组使用,电雷管的全电阻值是网路计算不可缺少的参数。
  电雷管电阻检测仪表有欧姆表和线路电桥两种,检测方法在第三章第一节中重点讲述。
  (二)最大安全电流
  电雷管是不是只要通电就能起爆雷管呢?答案是否定的。就是说,并非随便大小的电流和任意长短的通电时间都能引爆一发电雷管,事实上雷管爆炸是通电后电流在桥丝上产生热能引燃引火药头从而引起雷管爆炸。如果通入的电流非常小,产生的热量就达不到引火药的发火点,这样即使再长的时间通入这个电流,雷管也不会爆炸。
  对某批或某个品种的电雷管,即使是无限长时间通入这个电流,不会引爆任何一发雷管的电流的最大值,称为该批或该品种电雷管的最大安全电流,它是电雷管对于电流的一个最重要的安全指标。
  我们国家规定最大安全电流为0.18A,就是说在5分钟内通0.18A以下的恒定直流电流,都不会引爆电雷管。
  (三)最小发火电流
  通0.18A以下的恒定直流电流,电雷管是不会爆炸的,但随着电流逐渐增大,个别雷管就会先引爆;当电流达到某一数值时,电雷管将99.99%点火,这个电流值称为电雷管的最小发火电流。因此,最小发火电流表示了电雷管对电流的敏感程度。
  我们国家规定最小发火电流为0.45A,就是说通0.45A以上的恒定直流电流,就一定会引爆雷管,通常最小发火电流又叫单发发火电流。
  通常我们说的最小发火电流,通电时间一般规定为6秒。事实上,绝大部分是在几百毫秒内爆炸的,达到或超过60秒的极少,实验表明,如果缩短通电时间,仍要求100%发火,其电流必须相应增加。
  既然知道了最小发火电流为0.45A,我们就可按电压等于电流和电阻的乘积(U=I×R)的公式来计算引爆这一发雷管的恒定电压是多少。
  假设此发雷管的电阻为5欧姆,线路电阻为1欧姆,则保证此发雷管爆炸的最小恒定电压必须为:
  U=0.45×(5+1)=2.7(伏)
  (四)20发串联准爆电流
  上面已经说过,在某批雷管中,单独对每个雷管通入最小发火电流,它将逐个全部爆炸,现在我们将同一批地管若干个串联起来,按其总电阻调整起爆电源电压,使流过网路的电流恰等于最小发火电流。我们将发现,并不是所有串联着的雷管都能爆炸,每次都会有一些雷管不起爆的。串联的数目越多,这种不爆的雷管也留下越多。如果我们将这些留下的雷管再逐个通入最小发火电流,它们又单独地都爆发了。
  产生这种原因一般有如下几种情况:
  (1)同一批雷管之中存在着电阻的差别。(2)同一批雷管之中存在的引火药头的差别。(3)贮存期间是否受潮而引起引火药头水分的增加。(4)是否由于受潮而造成桥丝脚线生锈。
  用最小发火电流通入雷管串联网路时,总会有“丢炮”现象。但随着电流逐渐提高,重复试验同批、同个数串联的雷管,我们会发现,“丢炮”的数目也逐渐减少,电流加得越大,“丢炮”就越少,当电流增加至某一数值时,就不再有“丢炮”。这个在串联接线中能使20个雷管完全起爆的电流,称为串联准爆电流。20个雷管串联的准爆电流比单发发火电流一般要大一倍。
  我们国家规定,20发雷管串联准爆的恒定电流为1.2A。这样我们可以初略计算20发雷管串联的准爆电压究竟是多少,我们还是认定雷管电阻为5欧姆,线路电阻为1欧姆,那么20发雷管串联的准爆电压是:
  U20=1.2×(20×5+1.0)=121.2(伏)
  我们在实际使用中,雷管的联接方法多种多样,使用雷管的数目也多少不一,因此,实际爆破时,若使用交流电,则通过电流不应小于2.5A,若使用直流电,遇通过电流不应小于2A。大爆破使用的交流电大小于4A,直流电不小于2.5A。当采用毫秒微差爆破时,应计算好起爆电源的电流,使其通过每个雷管恒定在2.0A,以免因电流强度过大、过小影响毫秒延期时间间隔。
  三、电雷管的优缺点
  电雷管是由电能作用而发生爆炸的一种雷管。与火雷管相比,它具有爆破作用的瞬间性和延时性。在爆破作业中,使用电雷管可远距离点火和一次起爆大量药包,使用安全、效率高,便于采用爆破新技术。
  1. 安全优越性
  我们在跟用户的接触中发现,不少用户在使用火雷管过程中存在着这样或那样的违章现象,这直接关系到起爆器材的使用,威胁到人民生命财产安全。
  下面我们举一引起碰到过的违章现象和对起爆器材使用不当的事例:
  某一用户在使用火雷管时,因保管不好,使得火雷管受潮,想当然地认为,把受潮的火雷管拿到太阳底下曝晒,就可以把受潮的火雷管重新使用。(烈日下曝晒,温度的升高,容易引发雷管爆炸,另外,长时间紫外光线的作用会使火雷管内部的起爆药变得敏感摩擦容易引起爆炸)
  某一用户在将导火索插入火雷管时引起雷管爆炸而炸伤手(雷管管壁内腔多少存有雷管起爆药尘,在干燥天气时,通过外界强力摩擦的作用会引爆此药尘,进而引爆雷管)
  有些因导火索的断火和切导火索方法不对,造成哑炮的产生。
  有些因导火索的透火、速燃、缓燃而造成事故现象,在爆破过程中就出现过因导火索出现缓燃的伤人事故。
  有些为了节省导火索,将导火索切得太短而造成事故,《爆破安全规程》规定使用导火索长度不得小于1.2m。
  也有一引起因导火索脱离火雷管而造成“瞎火”现象。
  而使用电雷管就可避免以上所述的诸多现象,它具有如下的安全优越性:
  (1)可以控制远距离点火,保证人员能撒离到安全地方,避免因火雷管点火过程中互相之间配合不好(指两人以上点火)而造成事故。
  (2)引火药头与管壳部分紧紧相连,避免因使用导火索而带来的诸多问题和不便。
  (3)只要切断电源后,就不会发生火雷管出现的缓燃、速燃和透火等事故。
  (4)在有水和渗水岩层,就无法使用火雷管(在使用过程中出现过因火雷管吸潮而发生爆炸事故的现象)。
  (5)若使用电雷管时,还可以在爆破之前,用仪器仪表将爆破网络进行检查,保证器材和网路起爆的可靠性与安全性,尽量避免因“瞎火、盲炮和丢炮”而带来的安全问题。
  (6)避免因用户为了节约成本(切短导火索)的严重违章现象而造成爆破事故。
  2. 适合于各种爆破作业场所
  电雷管最大的特性是瞬间性和延时性。在微差爆破作业时,优势更加明显,它可以一次起爆多个装药,并且能够有效地控制每个装药的起爆顺序和时间,先爆的炮孔为后爆的炮孔提供了相当有利的自由面,而且先爆的炮孔产生的冲击波的应力还没有完全消失之前,后爆的炮孔跟着起爆,产生了应力叠加,这种应力的叠加是在几十至几百个毫秒内完成的,应力的叠加大大提高了爆破效果。有些人肯定会说,我们可以用火雷管导火索的切长和点火的先后顺序来控制起爆时间,从而达到应力叠加的效果。事实上,这种控制方法只能控制起爆的先后顺序,根本达不到应力叠加的效果,起爆早了和起爆迟了,都会错过应力叠加的机会,只能根据炮孔的设计、自由面的大小,合理选择雷管不同的段别,从而达到最大限度提高爆破效果的目的。
  采用微差爆破与普通爆破方法比较有以下优点:
  1) 增加破碎作用,减少大块,提高了爆破效果
  前面所提到的,由于应力的叠 加能够大大提高爆破效果,增加了破碎作用先起爆的炮孔相当于爆破漏斗,并沿漏斗周边造成通向自由面的主裂缝,漏斗体外的周围介质中产生应力场及许多微裂隙,这时滑坡斗主体还没有明显移动,高温高压的爆生气体的作用也没有完全消失,先爆孔对于后爆孔来说,提供了一个相当有利的爆破条件。可以认为,后爆孔是在新增自由面和应力状态作用下起爆的,其最小抵抗线和爆炸作用方向都良性变化,而且两个炮孔爆炸形成的应力场会互相迭加,增强了应力波的作用。所以,爆炸能量的利用率大大提高,爆破效果得到改善。
  2)降低了抛掷作用,爆堆集中,提高了装岩速度。
  先爆孔形成的飞石将和后爆孔沿最小自由面方向的飞石相对碰撞,利用各自的动能再次进行破碎,因而爆堆较集中,破碎率提高。在爆破过程中,要求爆破不产生飞石和碎片是不可能的,但必须把这种飞散的飞石和碎片控制在允许范围内,不因爆破而发生伤人、损坏财物等事故,不扰乱附近居民生活环境和社会治安秩序。而采用微差爆破、光面爆破、预裂爆破;设计好炮孔的自由面、装药深度和装药量;选择好所需毫秒雷管的段别,从而达到安全生产,提高效率的目的。
  3)减轻了地震效应,对周围建筑物和周岩等的破坏作用降低。
  当全部装药一次爆炸,能量同时释放,用于形成地震波的能量就多;如将其分起爆,每次爆破释放的能量减少,形成地震波的能量也相应减少,如果适当控制相邻的时间间隔,使每段装药爆炸所形成的地震波相继产生,并随时间间隔的增大而趋于独立传播,这样,就将振幅大的地震波就变成了多个振幅较小的地震波,从而减少了爆破地震强度,段数越多振幅越小。据测定,在装药量相同的条件下,微差爆破的振速比齐发爆破降低40%—60%。爆破过程中,可以合理地采取预裂爆破技术,预裂缝有显著的降震作用。也可以选择合适的段别,达到光面爆破的要求,使围岩不受冲击波和地震波的破坏,实现巷道掘进中保护围岩光面的特殊目的。
  4)可以实现全断面一次爆破,缩短了爆破的准备、施工和通风时间,加快了掘进速度。
  我国曾用电力起爆一次起爆2万发电雷管,三次万吨级的大爆破,也全部采用的是电爆网路。所以电雷管也适合大爆破工程。而采用火雷管根本达不到此要求。特别是在巷道掘进中,若用火雷管起爆,则为了人员的安全撤离,必须使用较长的导火索,点燃导火索产生的大量烟雾,直接拖延了通风时间。全断面爆破若用火雷管起爆时,还会出现先爆炮孔把后爆炮孔的火雷管及炸药带离原炮孔(带炮)而产生拒爆的可能。为安全生产带来极不利的影响。
  5)在城市构筑物爆破拆除工程中,采用微差爆破技术可达到定向和控制的目的。
  3.经济效益
  1) 前面所提到的,若采用微差分段爆破可以大大提高爆破效果,还能应用各种新的爆破技术,这就间接提高了经济效益。
  2) 在安全就是效率的改革开放年代,人员的安全是其它经济效益所无法比拟的,使用电雷管在安全性方面来说也是优越于火雷管。
  使用电雷管的缺点就是接线麻烦,另外金属矿山也不适合使用电雷管。


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