电力起爆法的实现与应用

电力起爆法就是利用电能引爆电雷管进而直接或通过其他起爆方法起爆工业炸药的起爆方法。电力起爆法是通过电雷管、导线和起爆电源三部分组成的起爆网路来实施的。电力起爆法适用范围广泛，无论是露天或井下、小规模或大规模爆破，还是其他工程爆破均可使用。

1.电雷管引爆灼热原理

电雷管爆炸是由于电点火元件中的桥丝把电能转化成热能引燃其周围的引火头或起爆药而引起的。引火头在桥丝处发火，逐层向外延续燃烧，一段时间后燃烧到引火头表面，产生的火焰经加强帽上的传火孔引爆起爆药使雷管爆炸。

电雷管主要参数在3.2.5小节中有详细讲解。

在电爆网路中，应采用绝缘良好、导向性能好的铜芯线或铝芯线做导线。为了便于计算和敷设，通常将导线按其在网路中的不同位置划分为脚线、端线、连接线、区域线和主线。

2.起爆电源

电雷管的电源有起爆器、照明线路或交流电动力线路。

起爆器分为发电机式和电容式两类。发电机式起爆器一般重量大、起爆能力小，已很少使用。目前普遍采用的是电容式起爆器。

3.电爆网路及计算

电爆网路的形式和计算方法是以电工学中的欧姆定律为基础的。电爆网路有串联、并联和混联三种形式。

1）串联

串联网路简单，操作方便，易于检查，网路所要求的总电流小。串联网路总电阻计算公式为

式中，R总为串联网路总电阻；Rm为导线电阻；R′为单个雷管电阻；n为串联电雷管数目。

串联网路的总电流计算公式为

式中，I为通过单个电雷管的电流；V为电源电压。

当通过每个电雷管的电流大于串联准爆条件要求的准爆电流时，串联网路中的电雷管被全部引爆。在串联网路中，提高电源电压和减小电雷管的电阻，可以增大起爆的雷管数n。

2）并联

并联网路的特点是所需要的电源电压低，而总电流大。并联线路总电阻为

线路总电流为

每个雷管获得的电流为

式中，m为并联网路电雷管的数目。

当此电流满足准爆条件时，并联线路的电雷管将被全部引爆。对于并联电爆网路，提高电源电压V和减少电阻值，是提高起爆能力的有效措施。

3）混联

混联由串联和并联组合而成，可分为串并联和并串联两种。串并联是将若干电雷管串联成组，然后将若干串联组又并联在两根导线上，再与电源相连；并串联是若干个电雷管并联，再将所有并联雷管串联，然后通过导线与电源相连。串并联网路和并串联网路如图3-35所示。

图3-35　串并联网路和并串联网路

网路总电阻为

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网路总电流为

每个电雷管所获得的电流为

式中，n为串并联时，一组内串联的雷管的个数，并串联时为串联组的个数；m为串并联时，并联组的组数，并串联时，为一组内并联的雷管个数。

4）电爆网路最大起爆能力与最佳连接计算

（1）混联电爆网路的最大起爆能力计算。

设式（3-26）中i=I准，由变换可得

则网路电雷管总数N为

该函数中，N是m的函数，对m求导可得

令dN/dm=0，得

同理可得

这就是说，当混联电爆网路采用式（3-30）和式（3-31）计算出的串联n值和并联m值时，在同等V、R′、Rm条件下可起爆的电雷管数量最多。

上述计算应注意：m、n分别计算并取相近整数；m、n取值后应代入式（3-26）验算，确定i≥I准。

（2）混联电爆网路的最佳连接计算。

当已知起爆电源电压V、网路线电阻Rm、单个电雷管电阻R′和要同网起爆的总雷管数N时，如何相连才能使流经每个电雷管的电流最大，是混联电爆网路最佳连接计算问题。

将N=nm代入式（3-26）可得

该函数式中，i是m的函数，对m求导可得

令di/dm=0，得

同理

这就是说，当混联电爆网路采用式（3-34）或式（3-35）计算的串联n值和并联m值时，在同等V、R′、Rm、N条件下，电爆网路中流经每个电雷管的电流值最大。

上述计算应注意：计算时，仅计算一个m或n值即可，计算的数值取整时要注意能被另一个数整除，即满足N=nm；计算出的n个（组）串与m组（个）并时电流最大，并不能就断定已满足成组电爆网路准爆条件，一定要将所求的n、m值代入式（3-26）验算，确使i≥I准。

4.电力起爆中早爆事故及预防

在电爆网路的设计与施工中，既要保证网路安全准爆，又必须防止在正式起爆前网路的早爆。爆破作业的早爆，往往造成重大恶性事故。引起早爆的原因很多，在电爆网路敷设过程中，引起电爆网路早爆的主要因素是爆区范围的外来电场，外来电场主要指雷电、杂散电流、感应电流、静电、射频电、化学电等。不正确地使用电爆网路的测试仪表和起爆电源也是引起电爆网路早爆的原因。