气相起爆系统现场应用试验研究.pdf

第1 9 卷第1 期 爆破 V t ，I1 9N n 】 2 0 0 2 年3 月B L A S T l N GM a r2 0 0 2 文章编号【0 【_ 4 8 7 x 2 0 0 2 } I I _ 0 0 “一0 3 气相起爆系统现场应用试 张志波，陈建平，魏伴云 中国地质大学，湖北武汉4 3 0 0 7 4 验研究” 摘要在现场试验的基础上．对气相起蟮系统的实际应用性能进行了初步研究。分析和探讨了该系统安 仝使用条件和尚存在的诸多技术问题。此外，还介绍了我国首批研制成功的气相雷管及其一胜能。 关键词气相起爆系娆；气相雷管；现场试验 中图分类号 T D 2 3 5 ．2 2 文献标识码 A F i e l dE x p e r i m e n ta n dA p p l i c a t i o no fG a sD e t o n a t i o nS y s t e m z H A N Gz h i - b 0 ，C H E Nj i n n p h g ．W E l } h n ’H n C h i n aG e o s c i e n c eU n i v e r S i t y ，w u h a n4 3 0 0 7 4 ，C h i n a A b s t r a c t 0 nt h cb a s i so f “e l dc x p e 五m e n t ，r h 。p r a c “c a la p p l l c a t l o np r o p e r r I e so fg a sd e t 。I l a t I o ns y 硪c mm 1 v c s t i g a t e d T h cs a f ea p p l l c a t L o nc 0 Ⅱd i t i o n sa n dc x i s t dt e c h n 0 1 。g i c a lp r 。b l e m 80 ft h es y s t e ma r ea n a l ”e dT h eg a s f u s ew h i c hw a sd e v d o p e d 矗飓t l yI nC | h l n aa n di t sp r o p e r t i e sa r eI n t r 。d u c e d K e yw o r d s j a sd c t o n a t i o ns y s t c m ；G 曲f u s e ；H e 【de x p e r i m e n t l引言2 气相雷管 气相起爆系统是一种新型非电起爆方法，具有 非电类起爆系统防杂散电流的安全特性和类似电力 起爆系统的爆前可检测性。它以可燃气体与氧气按 一定比例混合配制后，经旋转增湍形成均匀预混燃 气．并以此种混合燃气作为传爆介质充填至整个传 爆管道，直至气相雷管，预混燃气经高冲击能澈爆 后，迅速转变为高速爆轰，爆轰波以等速沿管道传至 雷管。并引爆炸药。我国研制成功了第一台气相起 爆器，填补丁国内这一领域的空白，并在起爆原理设 计、爆轰波传播规律、网路联接等方面进行了大量的 实验研究．研制成功了新型的气相雷管，并已开始在 现场试验中应用。 * 原地矿郇“几五”重点科技攻关项目，编号9 5 0 5 4 2 0 收稿日期2 0 0 1 ～i O1 7 作者简介张志波 1 9 7 5 ，男；武汉中国地质大学博 j 生 气相起爆系统中．经起爆器激爆并沿传爆主臂 传播的气相爆轰波要最终引爆系统末端的爆破刚 路，必须要有与之配套的类似火、电、导爆管雷管的 引爆元件气相雷管。气相雷管外观和工作原理 同电雷管和导爆管雷管相似，所不同的是，以两根空 塑料管代替电雷管脚线或导爆管雷管的导爆管，以 气相爆轰波代替电流或导爆管内炸药爆轰波传播起 爆能，且以消爆气室代替了电雷管的发火机构．田而 可以排除静电、泄漏电流、雷电感应电流等引起事故 的危险性。这种外观和电雷管相似，以塑料管代替 脚线的气相雷管在起爆线路中，只需将各雷管以不 同形式的连接节头连成一定的网络，以专用的气相 起爆器引爆通人管内的可爆预混燃气，由此引爆雷 管内起爆药使雷管超爆，进而引爆炸药达到爆破应 用的目的。 气相雷管作为气相起爆系统爆破网路的关键组 成部分，在国外已早有生产，但国内在此之前尚无此 万方数据 爆破2 0 0 2 年3 月 类产品问世。，为此，结合本项目的研究，并同西安庆 华电器厂民爆器材分厂台作，中国地质大学研制成 功了我国第一批气相毫秒雷管。其问共生产了5 0 0 发．分5 个段别，丰目应于塑料毫秒导爆管雷管的l 、 3 、5 、7 、9 段，并经过试验测试，证明段位延时准确． 起爆町靠。其构造如图1 所示。 图1毫秒气捌雷管构造示意图 l 一双气错；卜一塑料连接套；卜消爆气室| 4 一延期药； 5 一正起爆药；卜付起爆药；卜空腔帽；8 一加强帽；卜雷管外壳 其中，双气管作为混合燃气进气排气管，由外径 3m m 、内径15m m 塑料管制成；延期药为硅铁 还 原剂 、铅丹 氧化剂 的混合物，并掺人适量硫化锑 速度调节剂 ；正起爆药为D D N P 二硝基重氮酚 ； 副起爆药为R D X 压制纯化黑索金 ；雷管外壳由金 属铝壳制成。 气相雷管可以附带一定长度的塑料管 气管 ， 以适应不同的爆破作业的要求。如带3m 长塑料 管的气相雷管主要用于露天浅眼或隧道爆破作业； 带5 ～1 0m 长塑料管的气相雷管主要用于露天中 深孔爆破作业中；带l Om 以上长度塑料管的气相 雷管主要用于露天深孔爆破作业。另外，也可以因 地制宜地切短或加长．以满足其作业要求，即具有较 大的灵活性，因此也可以增加或减小管路延时，实现 孔问微差爆破，降低爆破震动及爆破噪声。 3 管路延时 气相起爆系统中由于气相爆轰波波速相对于电 流为恒，便产生丁管路中的延时，即称之为管路延 时”。6J 。因此气相起爆系统的延时便包含了气相 雷管延时和管路延时。这是气相起爆系统相对于其 他起爆系统的一个显著特点。 组成爆破网路的塑料管长度L c m 与管路延 时了1 m s 之间存在如下关系 L 2 ．5 T 利用气相起爆系统的这种管路延时特性，并加 上气相雷管延时就可以实现微差爆破，从而有效地 减轻爆破震动和爆破噪音．这一点在美国和日本等 爆破工程应用中已得到确认。 4 现场试验 从气相起爆系统的实验室实验结果来看，串联、 串并联网路可靠性最好。为此，在现场试验时，分别 采用了串联、串并联的网路形式。 4 ．1 现场概况 试验场地位于湖北省人悟县京珠高速公路 K 3 2k m 段。该试验区的基岩为红安群变质岩，片 理发育，层理清晰。岩石主要为白云母石英片岩和 白云母钾长片麻岩，天然密度2 4 ～2 6k N ／m 3 ．湿抗 压强度为2 0 ～4 0M r a ，湿抗拉强度枉O3 ～05 M P a 之间 垂直片理 ，岩体属中风化至强风化，届 软岩和较软岩。岩体结构以层状结构为主，局部为 层状碎裂结构。 由于该区处于居民区附近，离民宅较近 最近约 为4 0 m ，且民宅多为砖木结构，抗震性能差，因此 须选用微羞松动、小药量爆破方案。根据施工单位 的爆破经验，确定如下爆破参数 孔径1 2 0m m ，孔深3 ．5 4 ．On 1 ，炮孔布置规 格25m 2 ．5m ，单孔装药量75 妇，最大单响药 量5 0 妇。 4 ．2 现场爆破模拟试验 首先在试验场地进行了两次串并联网路的1 1 模拟试验。试验中，采用5 排串联气相雷瞥，每一 排为同一段别，输气主导管内径为3Om m ，气相雷 管附带6n 1 长塑料管。在试验过程中，每一雷管在 联入网路前应逐t 一作通气检测，网路连接好后，应对 每一支路及整个网路进行检测，尤其是要保证接头 的气密性和连接强度。专用的检测仪器及方法见文 献[ 2 ] 。试验爆破网路布置如图2 所示，试验参数及 结果见表l 。 3 。p _ o _ 匕’m c H H m _ ／一■7 I 1 习 r o 叫≈_ 亡] _ o _ ] * c h n 、9盯 ，々仁o _ c q c _ 。_ 仁] D - 、∥黼 I ，寸‘o _ c _ o 叫 卜o _ c _ 。一 u 围2 现场模拟爆破试验脚路布置罔 1 一炮f L ；2 一“一”字形接头；3 一三通接头 4 主管；5 一气柏起爆器；6 一气源 表l现场模拟爆破试验参数爱结果 4 ．3 现场爆破试验 根据现场地形条件，本次试验共设炮孔9 3 个， 总装药量7 0 0k g ，平均每孔装药量为7 ．5k g ，气相 万方数据 第1 9 卷第l 期 张志渡等气柏起爆系统现场应用试验研究 雷管脚线长55m ，采用l 、3 、5 、7 、9 段气相毫秒雷 管进行微差松动爆破。丰输气管长1 5 0m ．规格为 奶5m n 、仍 m m ，嗍路布置以串并联为主，莲接 方法『一模拟试验．爆破共分5 次起爆，各次爆破参 数见表2 ．装药结构如图3 所示。所用炸药为粉状 岩石硝铵炸药，起爆弹用卷状岩石硝铵炸药。 在实施第一次爆破试验时，经通气发现主管端 漏气严重，经密封后，通气点火起爆，结果发现某支 路拒爆。因为段供气阻力大，舀一主管与支管琏接处发 生爆冲脱落．部分管头燃烧．使爆轰波传播中断而发 生拒爆，后改用单排串联方式，通气 L P G ， O4 l5 后方补爆成功。单排串联阻力较大，要求流 量不得太大。其他各次爆破中经检验、通气、点火后 均全部起爆．爆破效果良好，对附近民宅没有造成影 响，也无飞石产生．基本达到松动爆破的目的。 表2 现场爆破试验参数 圈3 装药结构示意刚 1 一堵塞段；2 一导气骨；3 一炸药 4 ～起爆弹；5 一气千【i 雷管 5 讨论 通过现场试验．可以总结出以下几点体会 1 对于单排起爆网路 串联 要求小流量、慢通 气．方能i Ⅱ靠起爆； 2 对于多排串并联网路，因为多分支使得阻力 减小，流量分担面积增大，可以高流量通气，但要求 南小到大缓慢增大通气量。 3 爆前应对每一雷管、各分支网路、总网路进 行检测，爆后对来发生明显变化的炮孔也应逐一检 查，以确定是否正常起爆，尤其对于松动爆破更是如 此。 4 研制成功的我国第一代气相毫秒微差雷管， 延时准确，性能可靠。附带导管长度可调，能够应用 于各种深度的炮孔爆破，具有一定的灵活性。 5 足够的通气时间和可靠的网路连接是气相 起爆系统可靠赳爆的保证。 6 气相起爆系统的爆破效果良好，有减轻爆破 震动和噪声及提高安全性等特点。 7 与其他非电起爆系统相比，气相起爆系统的 爆破网路可预先检测。 8 由于现行系统爆破网路的各种连接元件为 代用品，性能较差，影响系统的应用性能。刚此，应 进一步研制各种专用、方便、可靠的系统连接元件。 9 现有气相雷管的段别仅有5 段，不能满足 较大工程的实际要求，应提高其段别，眦扩大系统的 应用范围。 参考文献 [ 1 ] 魏伴云新型气源气棚起爆系统实验研究『】J ，工程爆 破．1 9 9 8 3 2 2 2 4 [ 2 ] 魏伴云新气源气相起爆系统起爆网路实验研究[ J 1 ， 爆破器材，1 9 9 9 1 1 l 一1 3 [ 3 j 陈建平．气帽虐爆系统安全性分析[ J ] ，爆破，】9 9 9 增 刊 6 2 6 4 ． 4 ] w qB a n y u n ．- l h ee x p e f l m e n t a 【s 【u d yn ng a s 扎t 1 1 1 a ㈨g s y s t e n lb yn c w t y p e 。fg a ㈣u r c c 【A ] 2 5 “’A n n u a lL ’。n f c r e n c eo nE 。p l ∞l v e sa n dH 【a s tL n gT e c l ㈣‘1 u cIa b 【Cj ， 1 9 9 9 1 5 ] 々．谷重夫由混台气体起爆的非电迟发爆破系统[ J 】． 张金奎详，1 9 8 7 4 4 6 5 1 [ 6 ] 日本鸟形山矿业局赫尔克德特起爆系统的鸟彤山矿 的应用[ J ] ．孟庆仁译、国外金属矿采矿，1 9 8 6 6 2 8 3 5 万方数据