隧道工程:起爆方法与起爆材料

设置传爆起爆系统的目的是在装药以外的安全距离处通过发爆（点火、通电或激发枪）和传递，使安在药包或药卷中的雷管起爆，并引发药包或药卷爆炸，从而爆破岩石。工程中常用的起爆系统有导火索与火雷管、导电线与电雷管、导爆管与非电雷管、导爆索与继爆管四种形式。

1．火雷管起爆

火雷管起爆是利用点燃的导火索产生的火焰先使雷管爆炸，进而引起药包爆炸的起爆方法。

（1）火雷管。

火雷管是最简单的一种雷管，见图8-2-8。火雷管成本低，使用比较简单灵活，不受杂散电流的影响，应用广泛。但其受撞击、摩擦和火花等作用时能引起爆炸。火雷管全部是即发雷管（一点火就爆炸）。雷管号数按其起爆能量的大小分为十个等级（号数）。号数愈大，起爆能力愈强。工程中常用的是8号和6号雷管。其他雷管的号数亦同此划分。

（2）导火索。

导火索是一种以黑火药为药芯，以棉线、塑料布、沥青等为卷材卷成的圆形索，作用是借药芯燃烧传递火焰，并使火雷管在火焰作用下爆炸。导火索借助点火器材点燃，燃烧速度一般在100～125 m/s。保存时，不得受潮，不得浸油，不得折断。在燃烧时不得有断火、透火、外壳燃烧、速燃、缓燃、爆燃等现象发生。普通导火索不能在有瓦斯或有矿尘爆炸危险的场所使用。目前，隧道施工中已基本上不再使用导火索+火雷管起爆系统，一般用于发爆和传爆。

图8-2-8　火雷管

1—管壳；2—加强帽；3—正起爆药；
3—副起爆药；5—聚能穴。

2．电雷管起爆

电雷管是在火雷管中加设电发火装置而成，用导电线传输电流使装在雷管中的电阻发热而引起雷管爆炸的，可分为即发电雷管（图8-2-9）和迟发电雷管（图8-2-10）。迟发电雷管的延期时间是在即发雷管中加装延期元件来实现的，按其延期时间差可分为秒迟发和毫秒迟发系列。延期时间的长短均用段数来表示，段数越大，延期时间越长。

国产秒迟发电雷管在电引火装置与起爆药之间安装了延期药或安装一段精制的导火索，使通电点火后能延长一段以秒计的时间间隔，然后才起爆。由于延期时间较长、精确度不太高，秒迟发电雷管多用于分段起爆。国产秒延期电雷管按延期时间的长短分为七段，最长延期时间为（7.0＋1.0）s。

图8-2-9　即发电雷管

1—脚线；2—管壳；3—密封塞；4—纸垫；5—桥丝；6—引火头；
7—加强帽；8—DDNP（二硝基重氮酸）；
9—正起爆药；10—副起爆药。

图8-2-10　迟发电雷管

1—塑料塞；2—延期药；3—延期内容；4—加强帽。

毫秒迟发电雷管的延期元件是用特殊化学物质组成的缓燃剂，延期时间较为精确，可以实现微差爆破。国产毫秒延期雷管有五个系列，其中第二系列是工程中常用的一个时间系列。

电雷管起爆电源可用交、直流照明电源或动力电源，也可以采用专用电起爆器。在有杂散电流条件下，应采用抗杂散电流电雷管。电雷管起爆方法的优点是：安全性高，操作人员撤到安全区后才开始送电起爆；可以准确控制起爆时间；爆破前可以用仪表检查电雷管整个电爆网络的布设情况。其缺点是：技术要求高，操作复杂；作业时间长，需要有足够的电源；有雷电时不能操作；等。

3．导爆索起爆

导爆索与导火索外形相似，是以单质猛炸药黑索金（环三亚甲基三硝胺）或太安（季戊四醇四硝酸酯）作为索芯的传爆材料。它经雷管起爆后，可以直接引爆其他炸药。根据适用条件不同，导爆索主要分为普通导爆索和安全导爆索两种。普通导爆索是目前生产和使用较多的一种，它具有一定的防水性能和耐热性能，但在爆轰传播过程中火焰强烈，所以只能用于露天爆破和没有瓦斯的地下爆破作业，其爆速不小于6 500 m/s。安全导爆索是在普通导爆索的药芯或外壳内加了适量的消焰剂，使爆轰过程中产生的火焰小、温度低，不会引爆瓦斯或矿尘，专供有瓦斯或矿尘爆炸危险的地下爆破作业使用。

因导爆索能直接引爆炸药，故在隧道工程中，若采用小直径药卷间隔装药时，常用导爆索将各被动药卷与主动药卷相连接，以使被动药卷均能连续爆炸，从而减少了雷管数量和简化了装药结构、减少了装药量，达到了有控制的弱爆破的目的。在装药计算时，应将导爆索的爆力计入炸药用量中。

继爆管是一种专门与导爆索配合使用的，具有毫秒延期作用的起爆器材（图8-2-11）。

导爆索与继爆管具有抵抗杂散电流和静电引起爆炸危害的能力，装药时可不停电，增加了纯作业时间，所以导爆索-继爆管起爆系统在矿山和其他工程爆破中得到了应用。其缺点是成本比毫秒电雷管系统高，且在有瓦斯环境中危险性高，网络中的导爆索不能交叉。

图8-2-11　导爆索与继爆管

1—导爆管；2—副起爆药；3—加强帽；4—缓冲剂；5—大内管；6—消爆管；7—导爆索；
8—雷管壳；9—正起爆药；10—纸垫；11—外套管；12—连接管。

4．塑料导爆管与非电雷管起爆(www.xing528.com)

（1）塑料导爆管的传爆原理及优点。

塑料导爆管是用来传递微弱爆轰给非电雷管，使之爆炸的传爆材料，因其是由瑞典科学家诺雷尔首创的一种新型传爆材料，故又称诺雷尔管。它是在聚乙烯塑料管［外径（2.95±0.15）mm，内径（1.4±0.10）mm］的内壁涂有一层高能炸药［主要成分是奥克托今（环四亚甲基四硝胺），（16±2）mg/m］，管壁上的高能炸药在冲击波作用下可以沿着管道方向连续稳定爆轰，而将爆轰传播到非电雷管使雷管起爆。弱爆轰在管内的传播速度为1 600～2 000 m/s，但因其微弱，不至于炸坏塑料管。

塑料导爆管有以下优点：抗电、抗火、抗冲击性能好；起爆传爆性能稳定，甚至扭结、180°对折，局部断药，管端对接均能正常传爆；运输和使用过程中抗破坏能力强，安装简单，使用方便，价格便宜等；且可作为非危险品运输，因而在隧道工程中被广泛应用，尤其是在有电条件和炮眼数较多时。它不能直接起爆炸药，应与非电毫秒雷管配合使用。

（2）非电雷管的构造及延期时间系列。

非电雷管须与塑料导爆管配合使用，其构造见图8-2-12。国产非电雷管的延期时间也分为毫秒、半秒、秒迟发三个系列，见表8-2-3。

图8-2-12　迟发非电雷管

1—塑料导爆管；2—消爆空腔；3—延期药；4—正起爆药；5—金属管壳；
6—塑料联结套；7—空信帽；8—加强帽；9—副起爆药。

表8-2-3　迟发非电雷管的段别及延期时间

续表

（3）导爆管的发爆及连接网络。

导爆管可用8号火雷管、导爆索、击发枪、专用激发器发爆。其连接和分支可集束捆扎雷管继爆，也可以用连通器连接继爆（图8-2-13）。

图8-2-13　导爆管起爆网络

导爆管起爆系统包括起爆元件、传爆元件、连接与分流元件和末端起爆元件。其爆破过程是：激发起爆雷管，从而使传爆元件中的导爆管传爆；当导爆管传爆到连接元件中的雷管时，雷管起爆，再引起周围的导爆管起爆和传爆；这样连续传爆下去，进而使所有的炮眼炸药起爆。

5．数码电子雷管起爆

近些年，起爆材料发展很快，数码电子雷管技术也逐渐成熟。数码电子雷管，又称电子雷管、数码雷管或工业数码电子雷管，即采用电子控制模块对起爆过程进行控制的电子雷管，如图8-2-14、图8-2-15所示。

图8-2-14　一种数码电子雷管

图8-2-15　普通数码电子雷管结构图

电子雷管起爆系统基本上由雷管、编码器和起爆器三部分组成。

（1）编码器。

编码器的功能是在爆破现场对每发雷管设定所需的延期时间。其具体操作方法是：首先将雷管脚线接到编码器上，编码器会立即读出对应该发雷管的ID码；然后，爆破技术员按设计要求，用编码器向该发雷管发送并设定所需的延期时间。爆区内每发雷管的对应数据将存储在编码器中。编码器首先记录雷管在起爆回路中的位置，然后检测ID码。在检测雷管ID码时，编码器还会对相邻雷管之间的连接、支路与起爆回路的连接、雷管的电子性能、雷管脚线短路或漏电与否等技术情况进行检测。

（2）起爆器。

起爆器的功能是控制整个爆破网络编程与触发起爆。起爆器通过双脚线与编码器连接。编码器放在距爆区较近的位置，爆破员在距爆区安全距离处对起爆器进行编程，然后触发整个爆破网络。起爆器会自动识别所连接的编码器，首先将它们从休眠状态唤醒，然后分别对各个编码器及编码器回路的雷管进行检查。起爆器从编码器上读取整个网络中的雷管数据，再次检查整个起爆网络，起爆器可以检查出每只雷管可能出现的任何错误，如雷管脚线短路，雷管与编码器是否正确连接等。

只有当编码器与起爆器组成的系统没有任何错误，且由爆破员按下相应按钮对其确认后，起爆器才能触发整个起爆网络。