工业雷管可靠起爆塑料导爆管试验研究.pdf

2 0 1 0 年4 月工业雷管可靠起爆塑料导爆管试验研究郑思友等 2 9 工业雷管可靠起爆塑料导爆管试验研究’ 郑思友翟廷海 煤炭科学研究总院爆破技术研究所 安徽淮北，2 3 5 0 3 9 [ 摘要] 文章针对起爆方式、约束条件、雷管种类对工业雷管可靠起爆塑料导爆管的影响进行了试验研究，所得 结果为爆破工程中非电起爆网路的敷设提供了必要的参考。 [ 关键词] 工业雷管塑料导爆管起爆能力爆破 [ 分类号] T J 4 5 7T J 5 1 0 ．6 T D 2 3 5 ．2 2 9 1 引育 非电导爆管起爆网路，具有适应性强、可靠性 高、安全、操作简便等优点，在工程爆破中得到了广 泛的应用u ’2 J 。在非电导爆管起爆网路敷设中，不 仅需要掌握起爆器材的可靠性指标，还要充分了解 不同类型传爆结点的可靠性，才能充分发挥非电起 爆器材的性能，安全可靠、经济合理地进行起爆网路 的设计和施工【3 】。本文针对8 号工业雷管可靠引爆 塑料导爆管进行了试验研究。 2 实验器材及方法． 试验材料8 号工业雷管 国内不同厂家的煤矿 许用电雷管、电雷管、导爆管雷管等 、塑料导爆管 国内多个厂家的塑料导爆管，每根长度≥3 m 、电 雷管脚线 镀锌钢芯 、纸胶带 宽度2 0 m m 、起爆 器。 试验方法根据测试要求将设定根数导爆管用 电雷管脚线或纸胶带均匀捆扎在一发8 号工业雷管 周围，组成一个传爆节点。约束强度通过捆扎材料 缠绕的圈数确定。电雷管脚线和纸胶带的抗拉强度 采用W D W 一1 A 型电子万能试验机测试，试验机量程 l k N ，精度l ％，分辨力O ．1 N ，测试数据见表1 。 表l 捆扎材料拉力峰值 3 试验结果分析与讨论 3 ．1 起爆方式的影响 用8 号工业雷管在相同条件下，分别采用正向 雷管聚能穴朝向导爆管传爆方向 和反向 雷管聚 能穴背向导爆管传爆方向 起爆方式起爆塑料导爆 管，各种起爆方式进行相同次数的试验，结果如表7 所示。其中处理指雷管的聚能穴用胶布缠裹l 一2 层，如图l 所示。 表2 不同起爆方式测试数据 图1雷管聚能穴处理示意图 试验表明，起爆方式对工业雷管起爆塑料导爆 管的可靠度有较大影响，采用正向起爆，如果雷管聚 能穴不经过处理，导爆管容易被雷管破片击穿 雷 管破片嵌入或穿透 或切断而使传爆中断。主饔原 因是雷管聚能穴具有强金属射流作用，金属破片飞 散速度快于爆轰波的传递、成长速度，高速金属破片 在爆轰波到达之前先击穿或切断被起爆塑料导爆 管，致使传爆中断；但雷管聚能穴略作处理，如用胶 布包裹2 3 层，就能很有效地减弱或消除雷管聚能 收稿日期2 0 0 9 - 0 7 - 0 6 作者简介郑思友 1 9 8 2 一 ，男，助理工程师，主要从事民爆器材检测检验和科研开发工作。E m a i l z h e n g s i y o u 1 2 6 ．嗍 万方数据 3 0 爆破器材E x p l o s i v eM a t e r i a l s 第3 9 卷第2 期 效应对导爆管的预先破环。对试验结果分析发现， 被起爆塑料导爆管越少，因被击穿或切断而传爆中 断的导爆管越多；而被起爆导爆管越多反而越少。 可能是因为在雷管聚能穴处导爆管越多，其对金属 射流的削弱作用越强，从而减少雷管破片对导爆管 的破坏。采用反向起爆由于金属射流与导爆管传爆 方向相反，可以大大地降低雷管破片对被起爆导爆 管的破坏作用。 3 ．2 约束条件的影响 考察了各种类型的工业雷管可靠引爆导爆管的 起爆能力。因篇幅有限，仅列出毫秒延期导爆管雷 管 5 段 ，在反向起爆方式的不同约束条件下可靠 引爆导爆管的部分试验数据，如表3 所示。表中未 作说明为松缠绕的均为密实捆扎。 表3 不同约束测试数据 荐萼覆鋈瓷萝蓄 约束位置 蓑蒙 结果 序号根数度／圈 列术。阻且 次数 钥带 从试验情况看，1 0 0 根导爆管以内，约束强度对 工业雷管引爆导爆管的可靠度影响较小，只与被起 爆导爆管在起爆雷管主装药部位周围的密实性有 关，捆扎越密实，塑料导爆管被完全起爆的可靠度越 高。导爆管在1 0 0 ～1 5 0 根之间，约束强度对工业雷 管引爆导爆管的可靠度影响较大，在低约束条件下 不能保证被起爆导爆管完全被起爆；在被起爆塑料 导爆管被密实缠绕的前提下，约束力越大起爆能力 越大。当导爆管超过1 5 0 根，一般情况下无法保证 能够可靠地完全引爆。8 号工业雷管起爆塑料导爆 管的最大起爆能力平均在1 7 0 根左右。 3 ．3 雷管品种及管壳的影响 选用国内不同厂家的煤矿型和非煤矿型工业雷 管品种，分别测试了其起爆塑料导爆管的最大平均 起爆能力，见表4 。试验结果表明，雷管类型不同。 其起爆塑料导爆管的最大起爆能力略有差别，8 号 金属壳煤矿许用工业电雷管起爆塑料导爆管最大能 力平均在1 5 0 根左右，纸壳的平均值为1 5 5 根左右。 纸壳的比金属壳的略大可能是因为纸壳雷管的实际 装药量一般比金属壳的略大一些，以及纸壳雷管破 片对被起爆导爆管的破环作用更小。非煤矿型工业 雷管比煤矿型的平均最大起爆能力强，因为非煤矿 型工业雷管主装药内没有加入惰性的消焰剂，其起 爆能力比煤矿型的有一定程度的提高，平均在1 7 0 根左右。8 号工业雷管起爆塑料导爆管完全可靠起 爆的最大起爆能力在1 7 0 根左右。 表4 不同类型8 号工业雷管测试 雷管 类型 鬟萝笔曼 非煤矿型电雷管 工业电雷管 廿林w 掣也田甘 金属壳纸壳 金属壳纸壳蔫篱 警船鬻1 5 0 1 5 51 6 81 7 41 7 0 4 结论 通过实验发现起爆方式对8 号工业雷管完全 起爆塑料导爆管的可靠度有较大影响，起爆雷管的 聚能穴如果不经过处理，完全起爆的可靠度几乎为 零。约束强度对8 号工业雷管起爆1 0 0 根以内导爆 管的完全起爆的可靠度影响不大，主要跟塑料导爆 管在起爆雷管主装药部位周围被捆绑的密实度有 关，密实度越大，完全被起爆的可靠度越高；超过 1 0 0 根后，约束越强，起爆能力越大，但最大起爆能 力在1 7 0 根左右。不同类型8 号工业雷管的平均最 大起爆能力有一定的差别，非煤矿型的最大起爆能 力比煤矿型的略大，纸壳的比金属壳的略大。 下转第3 4 页 万方数据 3 4 爆破器材E x p l o s i v eM a t e r i a l s第3 9 卷第2 期 为实验与数值模拟炸高与破甲深度关系对比曲线。 由表5 看出，炸高对侵彻威力影响可从两方面分析 一方面随炸高的增加，使射流伸长，从而提高侵彻深 度；另一方面，射流头部速度高达近2 0 倍马赫，头部 受到空气动力阻力可达几百大气压的数量级，射流 在空气动力作用下，产生振荡失稳，射流延伸到一定 程度后产生颈缩、断裂现象，使侵彻深度降低。 装药在小于4 9m ．n l 炸高条件下，射流连续性较 好，开坑比较光滑连续，射流侵彻总体积大，但射流 未完全拉伸，对钢板侵彻深度并未达到最大值；装药 在大于7 0m m 炸高条件下，射流受到药型罩加工工 艺、装药密实对称及起爆控制等因素的影响，射流产 生的径向分散和舞动，使得射流提前断裂，侵彻深度 降低。另外叠合靶的密合性、药型罩加工工艺和精 度、装药均匀性、药型罩和装药的轴对称性，试验时 装药轴线与靶板垂直度及起爆的方式等因素都会对 破甲深度产生影响。 5 结论 对柱锥结合罩聚能装药的形成和射流侵彻钢靶 全过程进行了数值模拟及试验对比分析。主要针对 炸高对侵彻深度和侵彻孔径的影响进行了分析。 1 数值模拟方法计算结果与实验结果较吻合，运 用数值模拟与实验相结合的方法，可以较好地研究 射流侵彻效应规律； 2 数值模拟是在理想条件下 进行的，随着炸高的增加，侵彻深度不断增加，而试 验中对侵彻效果影响的因素较多，侵彻深度随炸高 的增加先增加后减小； 3 本柱锥结合罩型聚能装 药的有利炸高区间为罩底径的1 ．4 一1 ．8 倍，最大侵 彻深度约为装药直径的4 ．6 倍。 参考文献 【1 ] 程石．聚能装药在炮兵子母弹中的应用研究【J ] ．火工 品，2 0 0 7 ， 5 9 1 2 ． [ 2 ]陈贤林．聚能射流侵彻的一种耦合算法[ J ] ．爆炸与冲 击，1 9 9 8 ，1 8 4 3 1 7 3 2 2 ． [ 3 ] 北京理工大学八系．爆炸及其作用 下册 [ M ] ．北京 国防工业出版社，1 9 7 9 ．1 4 3 1 5 9 ． [ 4 ] 威廉普沃尔斯特．成型装药原理及其应用[ M ] ． 北京兵器工业出版社，1 9 9 2 ．8 9 1 0 9 ． 【5 ]瞿洪荣．柱锥结合罩破甲子弹成型机理与侵彻效应数 值模拟和试验研究[ D ] ．南京解放军理工大学，2 0 0 9 ． 1 5 2 8 ． [ 6 ] 刘建青，顾文彬，等．变壁厚药型罩爆炸成型弹丸成型 性能数值模拟[ J ] ．解放军理工大学学报，2 0 0 8 ，9 2 1 7 2 ．1 7 6 ． T h eE x p e r i m e n t a l ＆N u m e r i c a lS i m u l a t i O nO ft h eS t a n d o f fE f f e c tt oP e n e t r a t i o nP r o p e r t i e s Z H UM i n g j i e ，G UW e n b i n ，T A N GY o n g ，Z E N GZ h e n g ，X UH a o m i n 8 E n g i n e e r i n gI n s t i t u t eo fE n g l n e e rC o r p s ，P L AU n i v e r s i t yo fS c i e n c e ＆T e c h n o l o g y J i a n g s uN s n j i n g ，2 3 0 0 0 7 [ A B S T R A C T ] I no r d e rt os t u d yt h er e l a t i o n s h i pb e t w e e ns t a n d o f fd i s t a n c ea n dt h ep e n e t r a t i o nd e p t h ，p e n e t r a t i o np r o c e s s o ft h ec y l i n d e r - c o n es h a p e dc h a r g ew i t h o u ts h e l li sn u m e r i c a l l ys i m u l a t e d ．T kj e tp e n e t r a t i o nt ot h e4 5 。s t e e lt a r g e ta td i f - f e r e n ts t a n d o f fi 8a t u d i e d ．c o m p a r e dw i t ht h ee x p e r i m e n t a lr e s u l t s ．I ti Bi n d i e a t e dt h a tn u m e r i c a ls i m u l a f i o nr e s u l t sa g z e e w i t he x p e r i m e n t a lr e s u l t sw e l l ．‰r a t i oo fe f f e c t i v es t a n d o f ft oc h a r g ed i a m e t e rf o rt h ec 汕n d e r - c o n es h e p e dc h a r g ei sa b o u t 1 ．4 一1 ．8 ．w h i l et h em a x i m u mp e n e t r a t i o nd e p t hi sa p p r o x i m a t d y4 ．6t i m e so ft h ec h a r g ed i a m e t e r ． [ K E YW O R D S ]c y l i n d e r - c o n e8 h a p e dc h a r g e ，s t a n d o f f ，j e t ，n u m e r i c Ms i m u l a t i o n 上接第3 0 页检测、分析与评价[ J ] ．爆破，2 0 0 4 ， 4 9 4 1 0 2 ． 致谢在本文研究过程中得到国家安全生产淮 [ 2 ] 崔晓蓉，等．超大规模起爆网络在拆除爆破中的应用 北民用爆破器材检测检验中心的领导以及同事的大 研究[ J ] ．爆破器材，2 0 0 9 ， 6 1 4 ～1 7 力支持和帮助，在此深表感谢 C 33 陈宏安一起爆破事故的调查与分析[ J ] 爆破，2 0 0 3 ， 参考文献 3 8 8 - 9 0 ． 【1 】张敢生，何晓光．导爆索与导爆管传爆结点可靠性的 E x p e r i m e n t a lS t u d yo nD e t o n a t i n gP l a s t i cN o n e lT u b eR e l i a b l yb yI n d u s t r i a lD e t o n a t o r Z H E N GS i y o u ，Z H A ／T i n g 如i B l a s t i n gT e c h n o l o g yR e s e a r c hI n s t i t u t eo fC C R I A n h u iH u a i b e i ，2 3 5 0 3 9 [ A B S T R A C T ] T h ee f f e c to ft h ed i f f e r e n ti n d u a t a yd e t o n a t o r s ，e n l a c ei n t e n s i t ya n dd e t o n a t em o d e sO I Id e t o n a t i n gp l a s t i c n o n e lt u b er e l i a b l yb yi n d u s t r i a ld e t o n a t o rW e l 屯s t u d i e di nt h i sp a p e r ．T h er e s u l t so f f e rn e c e s s a r yr e f e r e n c ov a l u ef o rt h el a y - i n g - - o u t0 ft h ep l a s t i cn o n e lt u b e ． ． [ K E Yw O l u s ] i n d u s u i a ld e t o n a t o r ，p L s a d cI 啦融t u b e ，d e t o n a t ec a p a b i l i t y ，b l a s t i n g 万方数据