国外瞬发起爆器材.ppt

第十五章国外瞬发起爆器材,第一节 国外瞬发雷管的介绍,一.几种国外产品的结构G-21型及G-22型耐高温电雷管,a.G-21型1-120欧姆电阻 2-铝壳 3-点火药 4-STRAIGHT LEAD AZIDE 5-HNS 6-底帽,b.G-22型1-单脚线 2-橡胶塞 3-粗发火丝 4-STRAIGHT LEAD AZIDE 5-HNS 6-硬铝合金壳,这两种雷管可耐220半小时。,2.奥地利舍夫勒（Schaffler）公司生产的电雷管：,（1）电点火头为完全自动化生产，桥丝在脚片上既电焊又折送压，保证了生产效率和优品率。（2）点火头蘸七层药，由较敏感的内层逐步过渡到高能量的输出外层，表面涂胶。其威力足以能引爆氮化铅。（3）五处防静电和雷电措施：金属外壳、导线短路、药剂本身、塑料塞套和它上面的保护性火花泄孔。（4）外壳较厚（0.5mm左右），能够承受240个大气压，有一定光泽（作了抛光处理）。,（5）炸药为太安（药量0.7g），起爆药用糊精氮化铅（瞬发）或DS（延期药量0.25g）。收口采用密点式，收四道，封闭性很好。,图2 电点火头放大图1-点火药；2-桥丝；3-焊点；4-塑料封；5-脚线接头；6-脚线,（6）延期精度为3 ms，并有20 ms，40 ms，80 ms等间隔系列。延期材料不是铅管，而应是钢、铝、铜等金属性材料。延期药为硅、铅丹系，装填方式可能比较特别，按对方的说法是高压注。（7）管壳到脚线间的电压300PF，耐穿电压1万伏。（8）安全电流0.7A级和5A级（特殊用途），这个水平已经属于中等和高度不敏感之列。,图3 电雷管结构图(a)舍夫勒瞬发电雷管；1-猛炸药；2-点火头；3-火花泄孔；4-绝缘脚线 5-铝或铜壳；6-起爆药；7-热静电套管；8-塞子,表15-1系各公司研究与生产的部分雷管,表15-1 雷 管 品 种 一 览,3.X321K耐高温电雷管这种雷管可耐260，不耐压力。起爆装药系RD1333氮化铅，炸药采塔考特，雷管结构见图4。,图4 X321K雷管结构1-脚线（0.6毫米镀锡铜线）；2-套管；3-雷管体（黄铜）；4-塞子；5-桥丝（Ni-Cr）；6-点火药；7-起爆药；8-炸药；9-液敏孔；10-接力管（硬铝合金）；11-炸药；12-外管（硬铝全金）；13-软木塞,4、大力神公司非电起爆雷管,1-塑料管；2-橡胶塞；3-气室；4-引火药；5-延期体；6-引火头；7-火帽；8-爆药（Pb（N3）2）；9-太安炸药；10-管体；,国外各国雷管如下,第二节 国外电发火件的特点,电雷管结构，概括可分为两部分：电发火元件（附导线部分），雷管部分。电引火组件也称电引火或电发火装置。它是各种电雷管的共同点火部分，它的作用是使电能转变为热能，点燃易发火的药剂，利用药剂燃烧发出的火焰将雷管引爆。当前各国的毫秒延期电雷管的产品结构，亦不尽相同；金属桥丝灼热式电发火元件可以区分为刚性药头和弹性药头或直插式电发火件。,弹性结构是将桥丝焊接在脚叉头上，结构简单制造容易；但用塑料塞封口固定时，塑料塞在卡紧过程脚线叉头发生位移，容易造成药头破裂是其缺点。刚性结构是将桥丝焊接在金属片或线路板上，然后再与脚线卡接或焊接，再用塑料塞包紧固定。在塑料塞卡紧过程药头不会发生破裂；这各结构装配电雷管质量较好，废品率少，目前国内多应用弹性结构。西欧诸国的电发火件，多采用刚性药头。美国杜邦，大力神公司，已由刚性药头改为直插式。日本油脂公司采用弹性药头，旭化成和化药公司采用直插式。,为了提高产品的耐静电性能。各国共同的特点是在发火药头部位或气室内壁，装有绝缘套，借以提高脚亮脚壳间的防静电能力，同时具有增大喷火强度的作用。塑料盂，同样起起到了绝缘套的作用。西欧诸国另一个特点是提高电发火件的发火冲能，来改善产品的抗杂静电流能力。采用直径较粗、阻值较低的桥丝材料，如VA型雷管。采用0.15-0.3，考虑到使用方便，简化爆破网路设计，不论产品附带的导线长短，固定全电阻为3.2-3.5.,为使全电阻值不变，可根据导线长短，适当选择导线的芯线材料，详见下表,供煤矿使用的电发火件，要求发火药头作用快，发火温度高，同时要求很快熄灭。故在药头外层再涂一层闪光药（Flashing Composition）。,刚性电引火元件的结构刚性结构是将桥丝焊接在金属片或线路板上，然后再与脚线卡接或焊接，再用塑料塞包紧固定。它是一种强度较高、耐冲击和颠覆性较好的药头结构,在其生产和装配过程中保证了桥距的一致性,卡口等机械作用于桥丝时其抗机械应力强度好,不易损伤，废品率少。作为刚性电引火元件它主要由7部分组成:脚线、封口塞、钢带、固定块、桥丝、药头、硅胶套。其具体结构如图6,该元件的特点是:药头不易破碎,抗静电、安全。,刚性化电引火元件工艺流程如图7所示:,第三节 雷管装配工艺,雷管装配工艺，大同小异。杜邦公司、阿特拉斯火药公司、大力神公司，日本旭化成公司等除有一条半机械化的生产线外，都设计了一条完全自动化的生产线。,杜邦公司有一条自动化生产线，每班2人8小时可生产延期雷管1.2万1.5万发。大力神公司设计一台联动机，每台年产400万发。日本的机械化自动化程度也较高，如日本油脂公司，美国咱雷管厂，由雷管脚线加工到雷管成品联动线，日产4万发，共需人25人。,阿特拉斯火药公司的JOHN FEDOR博士，设计了一条生产自动化联动线，1968年设计成功并投入生产，安装在约50平方米的工房内，（不包括控制系统及辅助工作部分）。这台设备以一台主机为中心，周围有25台设备作圆周形运转，可进行从绕线把到装配成延期雷管成品的全部工序，但半成品雷管仍在上述各单间工作室中进行，运来这里进行装配。全部机器由固体电路控制，其控制简单原理如下：,这台设备每班3人，每天三班，生产四万五千发。设计水平是美国第一流。,图8 控制原理图,第四节 抗杂散电流电雷管,一、杂散电流和雷管抗杂散电流的方式 在矿山中，有大量的导电线路和电器设备，它们难免会由于绝缘不良等原因而漏电，致使部分电流流入矿岩或金属设施中，形成所谓杂散电流；这在露天矿和金属矿井尤为严重，因为它们作业的机械化程度更高，或矿体的导电能力较强。由于产生和影响杂散电流的因素很多，故杂散电流的数值和方向随时因地而变化，有些地方，,杂散电流只有几毫安，电位也不过几百毫伏；但有些地方，特别是在电机车轨道或运输巷道，杂散电流可高达几百毫安甚至几安培，其电位达数伏至数十伏。显然，这样的电流已足以引爆普通的电雷管。因此，普通的电雷管用于这些场合，常常会在装药包时，或在敷设爆破网路时发生爆炸，造成伤亡事故。为此往往只好让矿山局部停电或全部停电，以杜绝杂散电流的产生，才能进行爆破作业。,但这种措施又将影响附近采场或采区的正常作业。如果应用一种能够抵抗杂散电流的电雷管，这些情况就都可以避免了。使电雷管能够抗杂散电流，有很多方法，有在雷管中串联电容法，采用电磁雷管，采用火花式电引火元件，采用导电药式电引火元件，采用低电阻桥丝式电引火元件。用后两种电引火元件装配电雷管制成抗杂电雷管应用较多。以下对这两种抗杂电雷管的制法及性能加以说明。,二、低阻桥丝抗杂电雷管 多采用紫铜丝制造低阻桥丝抗杂散电流电雷管。选用紫铜丝作抗杂电雷管的桥丝材料，变换不同直径，可以在一定范围内调整雷管的的感度，以应用于不同的矿场，目前一般在40-80UM的范围内选定。紫铜桥丝抗杂电雷管的结构和普通电雷管相同，只是桥丝材质不同；也有抗杂电瞬发雷管。,抗杂电秒延期雷管及抗杂电毫秒雷管等品种；其生产工艺与相应的非抗杂电的瞬发电雷管，秒延期电雷管和毫秒延期电雷管相同三、导电引火药抗杂电雷管 采用导电引火药制造抗杂散电流电雷管，与普通电雷管的区别是电引火元件不焊桥丝，将导电药剂点抹在脚线叉头上，制成引火药头。,四、抗静电雷管的结构 非金属壳如纸壳、塑料壳电雷管。管壳绝缘性强，具有一定的抵抗脚线与管壳之间的火花放电能力，一般不另采取脚壳间抗静电措施。金属壳管壳导电性强，易发生脚线与管壳（包括脚线叉头与加强帽）之间火花放电，可引起药头发火及雷管爆炸，因此需要采取抗静电措施，抗静电措施可有多种方法：,如在脚线药头与管壳之间设抗静电塑料套；采用半导体封口塞；封口塞中安装放电片或放电电阻等方法。多采用套绝缘套的方法。在两根脚线之间放电，电流通过桥丝可使药头发火，因此药头药剂要选用合适的配方，不允许药剂太敏感。关于抗静电雷管采用哪种办法较好，目前还在试验中，生产上还未全面应用。,五、对产品的耐静电性能的要求,现将各国对工业电雷管的耐静电指标列表15-4,西德代那迈诺贝尔公司（Dynamite Nobel AG），由A型雷管（普通雷管）改为生产U型（钝感）。HU型（特钝感）雷管，提高了耐静电和抗杂散电流性能。其性能列表15-5表15-5,奥地利夏富勒公司（SCHAFFLER CO）生产的电雷管品种中，根据其耐静电性能，而区分为A型（普通），F型（钝感）和P型（特钝感）雷管。其特性见表7-12表15-6,日化药公司新增加的品种：超耐静电雷管，耐15KV，5MA，静、杂电条件下，可安全使用。英国NEC，新研制投产的磁电感应雷管（MAGNADET雷管），具有防静电，防杂散电流、防雷电、防射频电性能的四防雷管，被誉为新的一代雷管。主要是利用磁电感应原理，借助一个被绕在雷管脚线闭路上的互感器，将特定发爆器的能源，传输给雷管的发火件。这个系列雷管也有瞬发、长、短延期之分别。这种雷管的特点是，对直交流杂散电流、静电、雷电、射频电都是安全的。主要是由于直流电不能在磁环中感应出电流来。普通的50-60HZ的交流电低于该系统起爆频率。引火头部分又做了防静电措施，对无线电射频来讲较普通更为安全。从上所述，可见各国为改善电雷管的耐静电、防杂散电流、防雷电、防射频性能，而在不断的更新品种。,第五节 国外石油射孔弹用火工品,石油射孔用火工品与常用火工品比较，除有安全可靠的共性要求外，还有耐温、耐压、耐腐蚀的特殊要求，因而在选择原材料方面显得十分重要。石油射孔有两种主要方法：有枪身和无枪身。有枪身即导爆索、射孔弹、雷管等都装入一个约两米长的钢制射孔枪中，再用缆索下到井里，这样井压就由射孔枪来承担，火工品及其它部件只要能耐高温就行。这种方法因受枪身长度限制，每次射孔的距离不可能太长。无枪身是将导爆素、弹、火工品串联起来直接吊入油井液体中，这就要求所有部件必须能承受油井中的高温、高压和腐蚀。,这种方法一次可以连接100多米以上的长度，减少了下井次数。上述两种方法各有优缺点，但反映到火工品本身，无枪身的要比有枪身的要求严得多。下面介绍美国石油射孔用的四种电雷管的结构及性能。（一）E-97电雷管E-97电雷管主要用于无枪身射孔弹，并适用于链节式射孔枪和M-1型单平面压裂弹。,图8 E-97电雷管结构图1-引线；2-塞子；3-外套管 4-外壳；5-内衬管；6-传爆管；7-陶瓷塞；8-点火头；9-RD-1333；10-RDX；11-RD-1333；12-RDX,由于火工品是裸露在油井中，要求能耐温、耐压、耐腐蚀。资料规定：耐温1681小时、1503小时、13624小时，最小发火电流为0.24安培，耐压1055公斤/厘米2，164浸水1小时，静电感度为电容放电能量0.09焦耳不起爆。1、结构特点 采用紫铜作外套管，雷管的外壳和内衬管均为黄铜，内外共三层，可承受较高的压力（见图1）。为了防止在高压下橡胶塞子移动，在塞子的下部装有陶瓷片使之定位于内衬管的上端。紫铜外套管除保护雷管外，端部留有空位，以卡传爆管。雷管全重11.2克，电阻为0.71欧姆。,2、结构简要分析引线：外观为朱红色。聚氯乙烯包覆引线，外层再附以聚四氟 薄膜，这样处理大提高了引线的耐温性能。塞子：材料为氯丁橡胶，在1802小时不致熔化。药剂及传爆系列：LDNR-二硝基间苯二酚铅，具有对静电和机械 冲击较为钝感、流散性好以及耐温性能较好的优点，因 此取代了常用的斯蒂芬酸铅。RD-1333-羧甲基纤维素氮化铅，是一种性能较好的起爆药，流散性好，静电感度比同类型要低，耐温性能好，有资料介绍爆发点为383。RDX-黑索金KCIO3-氯酸钾，是氧化剂，用以加强火焰，更为可靠地点爆RD-1333。,由于雷管底部较厚,为使传爆可靠,在传爆管接收爆轰波的一端也装入了RD-1333和RDXA,这样保证传爆药的感度和可靠地引爆导爆索.3、电雷管的性能试验运输震动试验:频率60次/分钟,落高150毫米,连续震动30分钟,共试验2发.经试验后未发现有异常现象。,雷管的点爆方式是采用镍铬合金桥丝点火头式，它的传爆系列归纳如下：,耐温耐压试验:用经过震动后的产品,吊挂在高温高压的油容器中,然后逐渐升温至160,压力为1050公斤/厘米2,2小时后降温取出产品并检查外观发现两发产品均有变形,在雷管的部位压扁呈D字形,这可能是由于外套管与雷管之间有间隙,并不是雷管被压坏.发火试验:发火电流第一发为0.35安培,第二发为0.36安培,资料规定为0.24安培,说明电雷管经震动、高温、高压试验后发火电流增大了。,第六节 电磁雷管1、概况 1976年，英国化学公司的Eirwyn Jones和Michai Mitchell 利用电磁感应原理发明了电磁起爆系统，该公司的诺贝尔炸药有限公司研制了电磁雷管，代号Magnadet.这种雷管克服了电雷管的缺点，它具有下述特点：变传统的直流起爆为交流起爆；雷管脚线处于常闭状态，因而可以防射频，不受工频电流危害；对泄露电流、杂散电流和静电刺激均安全；需由专用高频起爆仪起爆。,1985年，日本油脂公司研制了类似的电磁雷管和电磁起爆系统。我国于1985年起相继研制出了电磁雷管、专用起爆仪、专用检测仪以及耐温电磁雷管。电磁雷管及起爆系统已在很多国家、很多地区的各种爆破工程和射孔作业中得到日益广泛的应用。2、系统设计原理 所谓电磁雷管，系指由特定频率的交流信号激发起爆的电雷管。一个普通的电雷管，其两根端联接，便构成一个电磁雷管。图1是电磁雷管的结构和等效电路。,电磁雷管的设计原理是变压器耦合原理。穿过磁环的单芯电源线、磁坏和线圈构成最简单的变压器。电源线相当于变压器的初级绕组，绕在磁环上的线圈相当于门类压器的次级绕组。在起爆时，起爆仪输出高频电讯号（几十千赫），通过电源线，在磁环内产生交变磁通，于是在次级线圈中形成感应电动势，使雷管起爆。当意外杂散电作用于磁环时，因感应电动势太低而不足以使雷管起爆，所以电磁雷管具有作用可靠、抗干扰等特点。,电磁雷管设计的核心是磁环的选择和线圈的绕制。磁芯的设计包括磁性铁氧的选择、磁芯形状、横截面的选择等。线圈的绕制要考虑初、次级线圈的匝数比（n2/n1），以及绝缘导线的线径、米电阻等参数。理论分析和实验测定表明：（1）感应电流I2与次级绕组匝数n1为非线性关系，对于给定的参数，当n1=3时，I2取最大值（1.58A）见图12,图12 电磁雷管（a）、基本结构；（b）、等效电路,（2）感应电流I2随磁环磁导率u0的增大而增加，但当u0u0（u0为临界磁导率）时，感应电流基本处于恒定状态（见图3）。（3）感应电流I2与电流频率f是指数关系（见图4）。,图3 I2n0关系图,图4 I2f关系图,3、数学分析模型将电磁起爆系统转换成如下的等效电路（见图5）。表1是理论值。根据法拉第电磁感应定律和克希霍夫第二定律，得到电动势方程：表15-7 I2与I1关系的理论值,图 5电磁起爆系统的等效电路,复习思考题,1.刚性药头和弱性药头有哪些不同处？有哪 些相同处？说出它们的优缺点？2.画出刚性点引火元件的结构图？并简述各 部分的作用？3.如何提高雷管的抗静电性能和抗杂散电流 的能力？4.简述雷管的装配工艺？5.为什么用紫铜丝制造低阻桥丝抗杂散电流的电雷 管？,复习思考题续,6.E-79电雷管的结构有什么特点？7.检测D-1006电雷管的性能有哪些方法？各 方法的检测标准是怎样的？8.磁电雷管的设计原理是什么？9.设计一个磁电雷管？并画出你所设计的雷 管？,Thanks!,