提高煤矿许用无起爆药电雷管起爆能力的研究.pdf

第4 6 卷第2 期 2 0 1 7 年4 月 爆破器材 E x p l o s i v eM a t e r i a l s V 0 1 ．4 6N o ．2 A p r ．2 0 1 7 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 0 0 1 - 8 3 5 2 ．2 0 1 7 ．0 2 ．0 1 3 提高煤矿许用无起爆药电雷管 起爆能力的研究米 郭进①孙仁江② ①黑龙江省公安厅治安管理总队 黑龙江哈尔滨，1 5 0 0 0 1 ②黑龙江盛安民用爆破器材有限责任公司鹤岗分公司 黑龙江鹤岗，1 5 4 1 0 5 [ 摘要]飞片式无起爆药电雷管在矿山使用中经常出现不能引爆三级煤矿许用乳化炸药的问题。试验证明，飞 片式无起爆药电雷管铅板穿孑L 值约为1 0m m ，虽然大于84 有起爆药电雷管的铅板穿孔值 约为9m m ，但实际起爆 能力低于8 。有起爆药电雷管，甚至低于6 ’有起爆药电雷管。对此，笔者利用加大飞片式无起爆药雷管管壳直径和 增加底部装药量的设计，解决了这一难题。 [ 关键词] 无起爆药电雷管；起爆能力；起爆可靠性；管壳直径 [ 分类号] T Q 5 6 5 ．2 R e s e a r c ho nI m p r o v e m e n to fD e t o n a t i n gC a p a b i l i t y o fP e r m i s s i b l eE l e c t r o n i cD e t o n a t o rw i t h o u tP r i m e r G U OJ i n ①，S U NR e n j i a n g ② ①P u b l i cS e c u r i t yM a n a g e m e n tC o r p s ，H e i l o n g j i a n gP u b l i cS e c u r i t yB u r e a u H e i l o n g j i a n gH a r b i n ，1 5 0 0 0 1 H e g a n gB r a n c h ，H e i l o n g j i a n gS h e n g ’a nC i v i lE x p l o s i v eE q u i p m e n tC o ．，L t d ． H e i l o n g j i a n gH e g a n g ，1 5 4 1 0 5 [ A B S T R A C T ]F l y i n gc h i pe l e c t r i cd e t o n a t o rw i t h o u tp r i m a r ye x p l o s i v eu s e di nm i n e so f t e nc o u l dn o td e t o n a t et e r t i a r y c o a lm i n ep e r m i s s i b l ee m u l s i o ne x p l o s i v e ．E x p e r i m e n t ss h o wt h a tl e a dp l a t ep e r f o r a t i o nv a l u eo ff l y i n gc h i pe l e c t r i c d e t o n a t o rw i t h o u tp r i m a r ye x p l o s i v ei sa b o u t10m m ，w h i c hi sg r e a t e rt h a nt h a to f8 4e l e c t r o n i cd e t o n a t o r a b o u t9m m ．H o w e v e r ， t h ea c t u a ld e t o n a t i n gc a p a c i t yo ff l y i n gc h i pe l e c t r i cd e t o n a t o rw i t h o u tp r i m a r ye x p l o s i v ei sl o w e rt h a nt h a to f8 4e l e c t r o n i c d e t o n a t o r ，e v e nw o r s et h a nt h a to f6 ”e l e c t r o n i cd e t o n a t o r ．T h ep r o b l e mm e n t i o n e da b o v ec o u l db es o l v e db yi n c r e a s i n gs h e l l d i a m e t e ro ff l y i n gc h i pd e t o n a t o rw i t h o u tp r i m a r ye x p l o s i v eo rb yi m p r o v i n gt h ei n n o v a t i o no ft h ec h a r g ea tt h eb o t t o m ． [ K E Y W O R D S ] e l e c t r o n i cd e t o n a t o rw i t h o u tp r i m a r ye x p l o s i v e ；d e t o n a t i n gc a p a c i t y ；d e t o n a t i o nr e l i a b i l i t y ；d i a m e t e ro f t h et u b es h e l l 引言 目前．我国大多数民爆厂家仍生产有起爆药雷 管。由于有起爆药雷管较无起爆药雷管存在生产、 运输、使用安全性差，起爆药制造产生的废水难以处 理，对环境有污染等问题；因而，无起爆药雷管一经 问世。便引起了民爆生产厂家的普遍关注。但是．工 业生产应用较多的飞片式无起爆药雷管。2 j ，存在起 爆可靠性差、经常出现不能引爆三级煤矿许用乳化 炸药的问题Ⅲ1 。很大程度上影响了无起爆药雷管的 推广与应用。笔者通过研究和实践，找到了一种通 过增大管壳直径、增加底部装药量，从而保证起爆可 靠性的有效方法。 1设计原理 1 ．1 雷管结构 8 。无起爆药雷管结构见图1 。图I a 为毫秒I 段雷管或瞬发雷管，图1 b 为毫秒2 ～5 段雷管。 崇收稿日期2 0 1 6 - 0 1 - 0 3 作者简介郭进 1 9 6 5 一 ，男，主要从事爆炸物品安全管理和生产r 艺研究工作。 通信作者孙仁江 1 9 6 3 一 ，男，高级工程师，主要从事火工品生产工艺、工程爆破等方面的研究．E ．m a i l s 1 3 8 4 6 8 6 4 1 7 8 1 6 3 ．c o m 万方数据 5 6 爆破器材 第4 6 卷第2 期 1 0 l l 1 0 1 1 a 毫秒1 段或瞬发 b 毫秒2 5 段 1 一脚线；2 一塑料塞；3 一覆铜或法兰管体；4 一引燃球；5 一延期装置；6 一无孔加强帽 飞片 ；7 一点火药； 8 一多孔物质；9 一太安；1 0 一黑索今；1 l 一管壳厚壁部分。 图18 8 无起爆药雷管结构图 F i g ．1 S t r u c t u r ec h a r to f8 4e l e c t r o n i cd e t o n a t o rw i t h o u tp r i m e r 1 ．2 起爆机理 飞片激发猛炸药以热点理论为基础。即把机械 能集中在尺寸只有1 0 ～～1 0 。3c m 的局部点上，这 些点上的温度可以达到甚至超过爆发点，爆炸就是 从这些点开始并扩大，直到把全部炸药引爆。 当高速飞片撞击非均相猛炸药时，炸药局部产 生热点，即爆炸活化中心。这些热点如果温度足够， 经过各自所需的延滞期后，发生局部爆炸反应，其 中，温度很高、延滞期极短的热点放出热量快，能跟 上冲击波，并加强冲击波；即使延滞期较长的热点经 过一段时间后．放出的热量也能补给初始冲击波，使 衰减变缓。这样，等于有许多不同温度与不同延滞期 的局部点爆炸，在不同的时间加强初始冲击波，从而 使形成的热点越来越多，最后达到全部爆轰[ 5 ] 。 在一定条件下，炸药的低速爆轰可以向高速爆 轰转化。当一种炸药进行低速爆轰时，若增大其装 药直径并使其足够大，则这种低速爆轰沿装药传播 一定距离后便能自动转化为高速爆轰∞o 。因此，增 大雷管的直径，有利于雷管起爆后由低速爆轰向高 速爆轰转化，从而提高无起爆药雷管的起爆能力。 1 ．3 影响起爆能力的因素 1 谢兴华等在无起爆药雷管爆炸过程研究 中谈到，6 ”瞬发有起爆药电雷管 简记6 4 Y 管 有3 个明显的爆速峰值，第一峰值爆速最高，为起爆药作 用所致；第二峰值为猛炸药的爆轰成长；第三峰值为 R D X 装药达到稳定爆速，说明雷管爆轰可靠。相比 之下，8 。瞬发无起爆药雷管 简记8 ”W 管 3 个峰值 不很明显。首先为高速爆轰，并很快出现第二峰值， 这可能是“活塞”作用和湍流爆轰影响的结果。第三 峰值较不明显，而且爆速峰值也有所下降。这说明 在装药密度增加．且远离“活塞”作用时，爆轰速度 降低，传爆稳定性不高，致使无起爆药雷管爆轰可靠 性下降，引爆能低于6 ”瞬发有起爆药电雷管。雷管 爆炸过程爆速峰值与峰值时间见表I l 7 I 。 5 6 7 8 9 l 2 3 4 6 7 8 9 万方数据 2 0 1 7 年4 月 提高煤矿许用无起爆药电雷管起爆能力的研究郭进．等 5 7 表1 T a b ．1 雷管爆炸过程爆速峰值与时间 矿许用乳化炸药的现象。 D e t o n a t i o nv e l o c i t yp e a ka n dt i m e i ne x p l o s i o no fd e t o n a t o r 2 试验方案 由此可见，无起爆药雷管起爆可靠性差，可能是 原设计雷管壳的内径低于炸药爆轰所需要的临界直 径，从而造成了不稳定爆轰，导致经常出现不能引爆 三级煤矿许用乳化炸药的现象。 2 有起爆药雷管靠起爆药的爆轰起爆炸药，起 爆药本身的爆轰成长期特别短。雷管中装的用于起 爆工业炸药的药量足够成长到稳定爆轰．故雷管中 炸药一开始就受到较强的起爆冲能．炸药也就很快 被冲击波引爆而成长到稳定爆轰。但无起爆药雷管 不一样，有可能要消耗一部分炸药完成燃烧转爆轰 D D T ，即使不这样，炸药在界面上接受的起爆冲 能也要比起爆药低所以．雷管底部炸药最后输出可 能还没有达到稳定爆速，或者至少相比有起爆药雷 管达到稳定爆速的炸药量要少一些．在设计不很理 想的情况下，无起爆药雷管中达到稳定爆速的炸药 量少于有起爆药的情况更为明显1 8J 。 通过以上分析．无起爆药雷管起爆可靠性差，可 能是雷管中起爆工业炸药的猛炸药药量不足，从而 造成起爆能量不够，导致经常出现不能引爆三级煤 1 为了验证管壳内径是否低于炸药爆轰所需 要的临界直径．笔者将雷管管壳外径由7 ．1m m 改 为7 ．6m m ，管壳结构、管壁厚度不变，雷管的结构不 变，每次装药高度不变，然后进行试验； 2 为了验证雷管中起爆工业炸药的猛炸药药 量是否不足，在管径不变的前提下，增加一次药量、 增大一次压药密度，将原一次黑索今装药量0 ．5 0 ． 0 ．5 3g 、压高11 ．4 1 2 ．0m m ，改为两次装药，即一 次黑索今装药量0 ．3 0 ～0 ．3 3g ．一次压高6 ．7 。7 ．2 m m ；二次黑索今的装药量0 ．3 0 ～0 ．3 3g ，二次压高 1 2 ．5 ～1 3 ．0m m ，其他参数不变，然后进行试验。 改进前后工艺参数见表2 。 3 试验结果及分析 分别对6 ”、8 ”有起爆药电雷管、管壳外径7 ．1 m m 改进前和改进后及雷管外径7 ．6m m 无起爆药 电雷管进行起爆能力对比试验。 3 ．1 试验结果 3 ．1 ．1 起爆能力测试 按照G B 8 0 3 1 _ 2 0 0 5 中性能指标要求进行判 定[ 9 ] 。起爆能力测试结果见表3 。 表2 改进前后工艺参数 T a b ．2P r o c e s sp a r a m e t e r sb e f o r eo ra f t e ri m p r o v e m e n t 万方数据 ．5 8 ．爆破器材第4 6 卷第2 期 注为了比较雷管的起爆能力，6 4 电雷管铅板试验也采用了厚度5m m 的铅板。 3 ．1 ．2 起爆炸药能力测试 测试方法是用一发试验雷管起爆经储存殉爆距 离衰减为国家标准规定的最小2c m 的囝2 9m m 三 级煤矿许用乳化炸药。观察炸药是否完全爆轰，试 验结果见表4 。 表4 起爆炸药能力测试 T a b ．4 T e s to fe x p l o s i v ei n i t i a t i o n 1 从起爆能力测试结果可以得出．8 4 有起爆药 电雷管、f 2 j 7 ．1m m 无起爆药电雷管改进前、9 7 ．1 m m 无起爆药电雷管改进后、⑦7 ．6I T I m 无起爆药电 雷管4 种雷管超过国家标准对8 。有起爆药电雷管 铅板穿孔值的要求。⑦7 ．6m m 无起爆药电雷管铅 板穿孔值最大；6 8 有起爆药电雷管铅板穿孑L 值最小， 低于国家标准对8 8 电雷管铅板穿孑L 值的要求。 2 从起爆炸药能力测试结果可以得出，8 4 有起 爆药电雷管、囝7 ．6m m 无起爆药电雷管2 种雷管对 炸药的引爆率1 0 0 ．0 ％。能达到起爆炸药的要求6 8 电雷管引爆率9 9 ．5 ％。9 7 ．1m m 无起爆药电雷管 改进前引爆率7 5 ．0 ％。⑦7 ．1m m 无起爆药电雷管 改进后引爆率8 0 ．0 ％，不能达到起爆炸药的要求。 3 ．2 试验分析 1 从起爆能力测试结果中可以看出，f 2 j 7 ．1m m 无起爆药电雷管改进前和⑦7 ．1m m 无起爆药电雷 管改进后，铅板穿孑L 值均超过国家标准、但实际起爆 炸药能力，均不能百之百起爆炸药。说明铅板试验 本身比较粗糙。不能精确反映雷管中炸药能量的利 用情况。雷管爆炸后只要雷管底部达到一定爆速就 能打穿铅板，不能反映达到此爆速的炸药量。因此， 铅板试验不能真实反映临界直径不够的无起爆药电 雷管的起爆能力。 2 管壳外径7 ．1m m 的无起爆药电雷管增加药 量后，炸药引爆率为8 0 ．0 ％。与改进前的引爆率基 本相当，说明造成起爆可靠性差不是因为雷管中起 爆工业炸药的猛炸药药量不足。所以，在管径不变 的前提下，简单地增加一次药量，不能完全根治起爆 可靠性差的问题。 3 管壳外径7 ．6m m 的无起爆药电雷管铅板穿 孔值最大，引爆炸药率1 0 0 ．0 ％。说明了原设计雷 管壳的内径低于炸药爆轰所需要的f 临界直径，从而 造成了不能稳定爆轰．它是造成不能可靠引爆三级 煤矿许用乳化炸药的根本原因。 4结论 1 依据炸药的低速爆轰可以向高速爆轰转化 的机理，增大无起爆药电雷管管壳外径的方法是可 行的，管壳外径7 ．6m m 的无起爆药电雷管能可靠 引爆三级煤矿许用乳化炸药。 万方数据 2 0 1 7 年4 月 提高煤矿许用无起爆药电雷管起爆能力的研究郭进，等 5 9 2 按照G B 8 0 31 2 0 0 5 中性能指标要求进行判 定．起爆能力测试方法所得出的结果，不能真实反映 无起爆药雷管起爆能力，应进一步研究探讨无起爆 药雷管起爆能力的检测方法。 3 我厂生产的1 9 0 0 多万发管壳外径7 ．6m m 无起爆药电雷管，能完全引爆感度较低的囝2 9m m 三级煤矿许用乳化炸药，投入煤矿使用后，产品性能 稳定，用户反映良好。 4 无起爆药雷管起爆可靠性差的问题的解决， 使无起爆药雷管性能更加稳定可靠，为在全行业进 一步推广使用无起爆药雷管提供了可靠保证。 [ 2 ] [ 3 ] 参考文献 陈月畅，沈兆武，杜建国．飞片式无起爆药雷管的结构 和工作原理[ J ] ．爆破，2 0 1 3 ，3 0 2 1 6 2 1 6 6 ． C H E NYC ，S H E NZW ，D UJG ．S t r u c t u r ea n dw o r k i n g p r i n c i p l eo f f l y i n gp l a t ed e t o n a t o r [ J ] ．B l a s t i n g ，2 0 1 3 ，3 0 2 1 6 2 1 6 6 ． 李瑞，黄寅生，李锦涛，等．导爆管式无起爆药雷管装 药条件的试验研究[ J ] ．爆破器材，2 0 1 4 ，4 3 5 3 9 掣． 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e t o n a t o r G B 8 3 0 1 2 0 0 5 [ S ] ． B e i j i n g C h i n aS t a n d a r dP r e s s ，2 0 0 5 9 ． 万方数据