爆破设计与施工-第4章-起爆技术

全国工程爆破技术人员统一培训教材中国工程爆破协会编汪旭光主编冶金工业出版社（2011）爆破设计与施工(4)第四章起爆技术4.1常用起爆方法4.2起爆网路的设计和现场运用4.3起爆网路的施工技术4.4起爆网路的试验与检查4.5数码电子雷管起爆网路§4.1常用起爆方法包括两大类：非电起爆法、电力起爆法药包起爆法非电起爆法电力起爆法雷管起爆法导爆索起爆法电雷管起爆法火雷管导火索起爆法导爆管雷管起爆法由单个药包的起爆组合，向多个起爆药包传递起爆信息和能量的系统成为起爆网路。包括：电力起爆网路、导爆管起爆网路、导爆索起爆网路及混合起爆网路。4.1.1非电起爆法有：火雷管导火索起爆系统、导爆索起爆系统。1、火雷管导火索起爆系统起爆方法：利用点燃导火索产生的火焰使火雷管起爆，并通过火雷管的爆轰引起药包的爆轰。系统构成：导火索、火雷管和点火装置。起爆系统的加工：将一定长度的导火索和火雷管连接在一起的操作。这项工作应在专门的房间或硐室内按切、插、固三个步骤进行。切：按所需长度（以保证安全为原则，最短不得小于1m）垂直于导火索轴线方向将其切断，插入火雷管的一端要切平整。插：轻轻地将导火索插入火雷管，使其与加强帽接触为止。雷管口内有脏物时，可用指甲轻轻弹出，否则不能使用。固：用专门的雷管钳徐徐夹紧雷管口，不要用力过猛。雷管钳的侧面应与雷管口相平，夹的长度不大于5mm。也可用黑胶布直接缠裹固定。加工炮头：将带有导火索的火雷管装入炸药包内，并用胶布或细绳捆好。此项工作应在工作面附近的安全地点进行。每次加工量不得超过该次爆破的需要量。点火起爆：导火索通常采用导火索段、点火线、点火棒、点火筒等点燃。还有采用电力点火（电力点火帽，电阻丝）和铁皮三通联接一次点火。适用范围：炮眼爆破。特点：操作简便易行，成本较低；需在爆破工作面点火，安全性较差。多数现场已不采用此法起爆了。举例：常因导火索质量产生早爆或晚爆事故。2、导爆索起爆系统起爆方法：利用雷管的爆炸，首先引爆导爆索，然后由导爆索网路的爆轰引爆药包的方法。起爆雷管，应捆扎在距传爆线端头10~15cm处，雷管底部的窝槽应指向传爆方向。网路联接：有串联、分段并联和束状并联。串联在每个药包之间直接用传爆线联接起来。只要一个药包拒爆，后面的药包全拒爆。因此很少采用。分段并联将联接每个药包的每段传爆线与另外一根传爆线（主线）联接起来。这种联接起爆较可靠，因而在爆破中应用较多。簇并联将联接每个药包的传爆线一端联成一捆，再与另外一根传爆线（主线）联接起来。这种联接，传爆线消耗量很大。因此，只有在药包集中在一起时（如隧道爆破）应用。应用条件及优缺点应用于露天爆破、隧道掘进等。主要优点：1）爆破网路设计简单，操作方便，与电力起爆法相比，准备工作量少，不需对爆破网路进行计算。2）不受杂散电流、雷电以及其它各种电感应的影响（除非雷电直接击中导爆索）。3）起爆准确可靠，能同时起爆多个装药。4）不需在药包中联接雷管，因此在装药和处理盲炮时比较安全。不足之处主要是：1）成本高，噪声大。2）不能用仪器、仪表对爆破网路进行检查。无法对已经堵塞的炮眼或导洞中导爆索的状态进行准确判断。图4-1a导爆索的连接方法（a）搭结；（b）水手结；（c）套结(b)(c)(a)导爆索之间的联接方式：①搭接②水手结③T型结图4-1b导爆索的连接方法（d）、（e）套结；（f）三角结(f)(e)(d)213图4-1c导爆索与药卷的连接1-导爆索；2-药卷；3-胶布；4-起爆体(a)导爆索与药卷(b)导爆索结41图4-1d导爆索爆破网路1-雷管；2-主干索；3-支索23190015cm15cm（a）分段并联图4-1e导爆索爆破网路1-雷管；2-主干索；3-支索321（b）簇并联图4-2环形网路1-雷管；2-主干索；3-炮眼；4-支索；5-附加支索532414.1.2电力起爆法1、电爆网路构成电雷管——各种电雷管；导线——包括：脚线、连接线、放炮母线；起爆电源——直流电、交流电、专用发爆器。2、电雷管及电爆网路的主要性能参数1）雷管电阻包括桥丝电阻和脚线电阻，称为全电阻。成组雷管爆破时，应使同组雷管电阻值接近，差值不大于0.25欧姆。《爆破安全规程》规定：用于同一爆破网路的电雷管应为同厂同型号产品，康铜桥丝雷管的电阻值差不得超过0.3Ω，镍铬桥丝雷管的电阻值差不得超过0.8Ω。4.9.5.2.1同一起爆网路，应使用同厂、同批、同型号的电雷管;电雷管的电阻值差不得大于产品说明书的规定。图4-3电雷管激发爆炸瞬间2）最大安全电流长时间（5min）通以恒定的电流电，不至于引燃点火头的最大电流。国家安全规程规定：应30mA。用途：选定测量仪表的依据，衡量杂散电流的依据。测量仪表输出电流、工作面杂散电流不得大于30mA。3）最小发火电流向雷管通以恒定的直流电流能引起点火必定点燃的最小电流。国家标准规定：一般不大于0.7A。（GB8031-2005工业电雷管标准为：安全电流0.2A；最小发火电流0.45A；串联准爆电流1.2A。）4)点燃时间和传导时间雷管从通电开始到引火发火，这段时间叫做点燃时间；从引燃点燃到雷管爆炸这段时间叫做传导时间。点燃时间于传导时间之和为发火时间:t反＝t点＋t传5）6ms发火电流指在有瓦斯的工作面，6ms能引爆雷管的最小电流强度；（放炮器的放电时间）6）100ms发火电流指通电100ms能引爆雷管的最小电流强度；7）发火冲能指雷管在点燃时间内tB，每欧姆桥丝所提供的热能；8）串联准爆条件和准爆电流准爆条件：即最敏感雷管的发火时间=（点火时间+传导时间）必须大于最钝感雷管的点火时间。用下式表示准爆条件为式两边同乘以I2,则有则有串联准爆电流：maxminminBBttmaxminmin1002DCBBIKKI（）minminminBt——最敏感雷管的爆发时间；tBmin、tBmax——分别指最敏感、最钝感雷管的点燃时间；θmin——雷管传导时间；I2tB——指的是雷管的发火冲能，用KB表示。minmin2min2max2IItIBB规程规定：成组爆破时，流经每个电雷管的电流量:一般爆破，交流电不小于2.5A，直流电不小于2A；大爆破时，交流电不小于4A，直流电不小于2.5A。3、电爆网路连接形式三种基本形式串联——Id=I=U/R0=U/(Rm+nr)≥I准并联——Id=I/m＝U/(mRm+r)≥I准混合联——R=Rm+n’r/m,I=U/(Rm+n’r/m’)i=I/m’=U/(m’Rm+n’r)≥I准式中n’——一组内串联雷管个数或串联组数；m’——并联组数或一组并联个数。∵网路中雷管总数N=m，n，、n，=N/m，代入上式则：i=m，U/(m’2Rm+Nr)当U、Rm、N、r不变时i＝f(m’)可通过求i的最大值得：即常用于拆除爆破的最优分组。mRNr/m’=图4-4电爆网路的基本形式(a)串联；（b）（c）并联；1-雷管；2-端线；3-区域线；4-主线。21(b)4213(c)4132(a)44-53245(d)1图4-6电爆网路的串并（并）联形式1-雷管；2-端线；3-区域线；4-主线；5-药室。4、电爆网路的特点及要求优点：①可远距离操作，有安全感；②同时起爆大量药包，可增大爆破量；③控制起爆时间和延期时间；④可用仪表检查雷管和网路质量。缺点：①工作复杂、网路复杂，技术要求水平高；②计算繁琐；③要有电源，要求电源起爆能力大；④抗杂电能力差。敷设电爆网路时应注意的问题①只准采用专用爆破电表导通网路和校核电阻。专用爆破电表的工作电流应小于30mA。必须在装药填塞完毕和无关人员撤离现场后，才准在作业面导通网路和校核电阻。②爆破网路主线应设中间开关，并与其它电源线路分开敷设，应采用绝缘良好的导线，不准利用铁轨、铁管、钢丝绳、水和大地作爆破线路。露天爆破允许使用架设在电杆磁瓶上的裸露导线，但不准使用直流电机车的架空线。③必须严格检查主线、区域线、端线、电源开关和插座等的断通与绝缘情况。在联入网路前，各自的两端应短路。④爆破网路的联接必须在工作面的全部炮孔(或药室)装填完毕和无关人员全部撤至安全地点之后，由工作面向起爆站依次进行。两线的接点应错开10cm，接点必须牢固，绝缘良好。⑤爆破主线与起爆电源或发爆器联接之前，必须测全线路的总电阻值。总电阻值应与实际计算值符合(允许误差±5%)。若不符合，禁止联接。⑥在有瓦斯与煤尘爆炸危险的环境中采用电力起爆时，只准使用防爆型发爆器作为起爆电源。其它情况下准许采用动力电、照明电和经鉴定合格的发爆器作为起爆电源。⑦用动力电源或照明电源起爆时，起爆开关必须安放在上锁的专用起爆箱内。起爆开关箱的钥匙和发爆器的钥匙在整个爆破作业时间里，必须由爆破工作领导人或由他指定的爆破员严加保管，不得交给他人。⑧爆破作业场地的杂散电流值大于30mA时，禁止采用普通电雷管。⑨地铁、隧道、地下硐室、地下水利工程和井下采煤等的电力起爆，当采用电缆作为专用爆破线时，距装药工作面50m以外允许电气照明。地下金属矿的电力起爆，属一般爆破者，装起爆药包前必须撤除工作面的一切电源；属大爆破者，装起爆体前的停电范围由设计确定。露天硐室大爆破，装起爆体前应撤除各个硐室的电源。⑩各种发爆器和用于检测电雷管及爆破网路电阻的爆破专用电表等电气仪表，每月以及大爆破前均应检查一次，电容式发爆器至少每月赋能一次。起爆器图片爆破电桥图4-7起爆器和爆破电桥4.1.3导爆管起爆系统1）网路构成激发元件——激发枪、激发笔、雷管、导爆索传爆元件——导爆管连接元件——连接块起爆元件——终端雷管网路构成2）导爆管爆破网路的连接形式：簇联法、串联法、并联法等。3）起爆网路延时：一般采用非电延期雷管（包括孔内、孔外延时）4）导爆管与雷管的连接：一般具有方向性。图4-8连通管(a)分叉式；(b)双向集束式；(c)单向集束式(反射四通)(c)(b)(a)连接元件分两类：带传爆雷管和不带传爆雷管；如：非电导爆四通，一个带三个。图4-9反射四通（a）卡口放大图；（b）导爆管雷管1—聚能穴；2—头遍主装药；3—二遍主装药；4—副装药；5—加强帽；6—纸壳；7—卡口塞；8—铁箍；9—导爆管；10—管壳限位台阶；11—导爆管限位台阶；12—喷孔。图4-10现场组装的导爆管雷管(a)12971011875467921(b)3图4-11导爆管雷管的装配关系图4-11毫秒延期导爆管雷管图4-12a导爆管簇联爆破网路1炮眼；2电雷管；3聚能穴；4胶布；5导爆管；6反射四通5432110cm图4-12b导爆管串联爆破网路1炮眼；2电雷管；3聚能穴；4胶布；5导爆管；6反射四通6521图4-12c导爆管簇串联爆破网路1炮眼；2电雷管；3聚能穴；4胶布；5导爆管；6反射四通7521图4-12d导爆管复式爆破网路1炮眼；2电雷管；3聚能穴；4胶布；5导爆管；6反射四通6521图4-13a导爆管环形爆破网路1炮眼；2反射四通；3电雷管；4导爆管43214321图4-13b导爆管环形爆破网路1炮眼；2反射四通；3电雷管；4导爆管5）使用范围和优缺点范围：除有沼气和矿尘爆炸危险的环境外，几乎各种条件下都可用。优点：①操作技术简单；②安全性较高；③成本低；④可成组起爆，数目不限。缺点：①无法检查网路质量；②不能用于沼气环境等；③爆区太长可能会有冲击波破坏网路的现象；④高寒地区导爆管可能损化。4.1.4数码电子雷管起爆网路概述数码电子雷管是一种根据实际需要可以任意设定延期时间并精确实现延期发火的新型电能起爆器材。具有安全可靠、精确度高、设定灵活等特点。目前已在澳大利亚、加拿大、美国、非洲等国家获得了实际应用；我国，I-Kon电子雷管起爆系统在三峡围堰爆破拆除中得到成功应用；同时，由北京北方邦杰研制、辽宁华丰生产的隆芯1号数码电子雷管，在钱塘江引水工程中进行了首次应用，并获得圆满成功；但是价格较贵、相应的起爆安全技术还没有良好解决。图4-14澳大利亚Orica公司的I-KonTM电子雷管结构其本质是采用一个微电子芯片取代普通