(一)炸药
炸药是指在一定条件下能够发生快速化学反应、放出能量、生成气体产物并显示出爆炸效应的化合物或混合物。由氧化剂和还原剂两类物质组成。
因环境和条件的不同,炸药有4种不同形式的化学变化,即热分解、燃烧、爆炸和爆轰。
炸药按照成分、用途、使用环境不同可分为多种类型。
1.按组成分类
按组成炸药可分为单体(质)炸药和混合炸药两大类。
(1)单体炸药又称为爆炸化合物。它本身是一种化合物,即一种均一的相对稳定的化学系统。
(2)混合炸药是由两种或两种以上化学性质不同的组分组成的混合物。混合炸药是目前工程爆破中应用最广、品种最多的一类炸药。
2.按用途分类
按用途炸药可分为起爆药、猛炸药、发射药。
(1)起爆药是一种对外界作用十分敏感的炸药,主要用于装填雷管和其他火工品,利用它来起爆猛炸药。最常用的起爆药有雷汞、叠氮化铅和二硝基重氮酚等。
(2)猛炸药具有相当大的稳定性,对外界作用的敏感度比起爆药低得多,在使用时需用起爆药起爆,如TNT、乳化炸药、浆状炸药和铵油炸药等都是猛炸药。
(3)发射药又称火药,其主要特点是对火焰敏感,化学反应呈燃烧形式,但在密闭条件下可变为爆炸。
3.按使用环境分类
按使用环境,炸药可分为煤矿许用炸药、岩石炸药和露天炸药。
(二)起爆器材
起爆器材按其作用可分为起爆材料和传爆材料,各种雷管属于起爆材料,导爆索、导爆管属于传爆材料,继爆管、导爆索既可起爆也可用于传爆。
1.雷管
工程爆破中常用的工业雷管有火雷管、电雷管和导爆管雷管等。电雷管和导爆管雷管又可分为瞬发、秒延期、毫秒延期等品种。
(1)火雷管。在工业雷管中,火雷管是最简单的一个品种,但又是其他各种雷管的基本部分,其结构如图2-3所示。水利建设工程中,随着起爆器材的发展,这种雷管现已被强制取消。
(2)电雷管。
1)瞬发(即发)电雷管。瞬发电雷管是一种通电即爆炸的电雷管。瞬发电雷管的结构如图2-4所示。它的装药部分与火雷管相同。不同之处在于其管内装有电点火装置。电点火装置由脚线、桥丝和引火药组成。
工程爆破中最常见的是8号瞬发电雷管,其起爆药量与8号火雷管的起爆药量相同。
图2-3 火雷管结构示意图
1—管壳;2—传火孔;3—加强帽;4—DDNP正起爆药;5—加强药(副起爆药);6—聚能穴
图2-4 瞬发电雷管结构示意图
1—脚线;2—管壳;3—密封塞;4—纸垫;5—线芯;6—桥丝(引火药);7—加强帽;8—散装DDNP;9—正起爆药;10—副起爆药
2)延期电雷管。延期电雷管有秒延期电雷管和毫秒延期电雷管。秒延期电雷管就是通电后隔一段以秒为计量单位的时间才爆炸的电雷管,秒延期电雷管的结构如图2-5所示,毫秒延期电雷管的结构如图2-6所示。
图2-5 秒延期电雷管结构示意图
1—脚线;2—密封塞;3—管壳;4—引火头;5—副起爆药;6—导火索;7—加强帽;8—主起爆药
(3)非电毫秒雷管。非电毫秒雷管是用塑料导爆管引爆而延期时间、以毫秒数量计量的雷管,它的结构如图2-7所示。它与毫秒延期电雷管的主要区别在于:不用毫秒电雷管中的电点火装置,而用一个与塑料导爆相连接的塑料连接套,由塑料导爆管的爆轰波来点燃延期药。
图2-6 毫秒延期电雷管结构示意图
1—塑料塞;2—延期管壳;3—延期药;4—加强帽
图2-7 非电毫秒雷管结构示意图(www.xing528.com)
1—塑料导爆管;2—塑料连接套;3—消爆空腔;4—信号帽;5—延期药;6—加强帽;7—主起爆药DDNP;8—副起爆药RDX;9—金属管壳
2.索状起爆材料
(1)导火索。导火索由索芯和索壳组成,如图2-8所示,其索芯是用轻微压缩的粉状或粒状黑火药做成。
图2-8 工业导火索结构示意图
1—芯线;2—索芯;3—内层线;4—中层线;5—防潮层;6—纸条层;7—外线层;8—涂料层
工业导火索在外观上一般呈白色,其外径为5.2~5.8mm,索芯药量一般为7~8g/m,燃烧速度为100~125m/s,为了保证可靠地引爆雷管,导火索的喷火强度(喷火长度)不小于40mm。导火索在燃烧过程中不应有断火、透火、外壳燃烧、速燃和爆燃等现象。导火索的燃烧速度和燃烧性能是导火索质量的重要标志。导火索还应具有一定的防潮耐火能力:在1m深的常温静水中浸泡2h后,其燃速和燃烧性能不变。
普通导火索不能在有瓦斯或矿尘爆炸危险的场所使用。
(2)导爆索与继爆管。
1)导爆索。导爆索是用单质猛炸药黑金或泰安作为索芯,用棉、麻、纤维及防潮材料包缠成索状的起爆材料。导爆索能够传递爆轰波,经雷管起爆后,导爆索可直接引爆炸药,也可作为独立的爆破能源。
普通导火索能直接起爆炸药。但是这种导爆索在爆炸过程中,产生强烈的火焰,所以只能用于露天爆破和没有瓦斯或矿尘爆炸危险的井下作业。
导爆索的爆速与芯药黑索金的密度有关。目前国产普通导爆索的索芯(黑索金)密度为1.2g/cm3左右,药量为12~14g/m,爆速不低于6500m/s。
普通导爆索具有一定的防水性能和耐热性能。在0.5m深的水中,浸泡24h后,其感度和爆炸性能仍能符合要求,在50℃±3℃的条件下保温6h,其外观和传爆性能不变。
普通导爆索的外径为5.7~6.2mm。每50m±0.5m为一卷,有效期一般为两年。
安全导爆索专供有瓦斯或矿尘爆炸危险的井下爆破作业使用。
2)继爆管。继爆管是一种专门与导爆索配合使用、具有毫秒延期作用的起爆器材。单纯的导爆索起爆网络中各炮孔几乎是齐发起爆。导爆索与继爆管的组合起爆网路,可以借助继爆管的毫秒延期作用,实施毫秒微差爆破。
继爆管的结构如图2-9所示,由一个装有毫秒延期元件的火雷管与一根消爆管组合而成。
单向继爆管只能单向传播,如果连接颠倒则不能传爆;双向继爆管在两个方向均能可靠地传播。
继爆管的起爆威力不小于8号电雷管,在40℃±2℃的高温和-40℃±2℃的低温条件下,其性能不应有明显的变化。
(3)导爆管及导爆管连接元件。导爆管是20世纪70年代出现的一种全新的非电起爆系统的主体。
图2-9 继爆管结构示意图
1—导爆索;2—连接套;3—消爆管;4—减压室;5—延期药;6—起爆药;7—猛炸药
1)导爆管。导爆管是一种内壁涂有混合炸药粉末的塑料软管,管壁材料是高压聚乙烯,外径为3mm,内径为1.5mm。混合炸药含量为:91%的奥克托金或黑索金,9%的铝粉。药量为14~16mg/m。
工业雷管、普通导爆索、火帽、专用电子型点火器等能够产生冲击波的起爆器材都可以激发导爆管的爆轰,一个8号工业雷管可激发50根以上的导爆管。最适宜可靠的激发根数为20根。但是一般的机械冲击不能激发导爆管。导爆管的传爆速度一般为(1950±50)m/s,也有的为(1580±30)m/s。导爆管的传爆性能良好,一根长达数千米的导爆管,中间没有中继雷管接力或导爆管管内的断药长度不超过15cm时,都可以正常传爆。导爆管具有良好的抗水性能,将导爆管与金属雷管组合后,具有很好的抗水性能,在水下80m深处放置48h后仍能正常起爆。若对雷管加以适当的保护措施,还可以在水下135m深处起爆炸药。
导爆管具有传爆可靠性高、使用方便、安全性能好、成本低等优点,而且可以作为非危险品运输。
2)导爆管的连接元件。在导爆管组成的非电起爆系统中,需要一定数量的连接元件与之配套使用。连接元件的作用是将导爆管连接成网路,以便传递爆轰波。目前常用的连接元件为带传爆雷管和不带传爆雷管两大类。
a.连接块。连接块是一种用于固定击发雷管(或传爆雷管)和被爆导爆管的连通元件。连接块通常用普通塑料制成,其结构如图2-10所示。
连接块有方形和圆形两种,不同的连接块,一次可传爆的导爆管数目不同。一般可一次传爆4~20根被爆导爆管。
主爆导爆管先引爆传爆雷管,传爆雷管爆炸冲击作用于被爆导爆管,使被爆导爆管激发而继续传爆。如果传爆雷管采用延期雷管,那么主爆导爆管的爆轰要经过一定的延期才会激发被爆导爆管。因此采用连接块组成导爆管起爆系统,也可以实现毫秒微差爆破。
b.连通管。连通管是一种不带传爆雷管的、直接把主爆导爆管和被爆导爆管连通导爆的装置。连通管一般采用高压聚乙烯压铸而成。集束式连通管有三通、四通和五通3种,其结构如图2-11所示。
图2-10 连接块结构示意图
1—主动导爆管;2—塑料连接块;3—传爆雷管;4—塑料卡子;5—从动导爆管
图2-11 集束式连通管示意图
集束式连通管的长度均为46mm±2mm,管壁厚度不小于0.7mm,内径为3.1mm±0.15mm,与国产塑料导爆管相匹配。
连通管取消了传爆雷管,降低了成本,提高了作业的安全性;但是由连通管组成的导爆管起爆网路,其抗拉能力小,防水性能较差。
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