提高低能导爆索传爆可靠性的研究

刘中玉

山东银光科技有限公司 山东 临沂 273400

摘要：平朔露天煤矿在煤层爆破过程中，为防止使用导爆管雷管出现瞎炮时，雷管混入原煤中，给洗选及用户使用造成安全隐患。需要使用大量的低能导爆索作为起爆器材引爆起爆具，由于一次起爆炮孔多，低能导爆索用量大，低能导爆索爆破网路连接工作量大，因此，要求连接方便快速；为了爆破的可靠性，爆破网路实现闭环起爆，要求来自爆破网路主线的正向、反向爆轰波都能引爆孔内的低能导爆索；搭接法、水手接法等常用的连接方法，不能满足其上述要求。本文分析了低能导爆索传爆的影响因素，通过试验研究，采用了一种新型涂塑层材料，提高了低能导爆索传爆可靠性，满足了用户需求。

关键词：低能导爆索；传爆可靠性；提高措施

1、低能导爆索断爆的原因

1.1 药芯颗粒度的影响

研究表明，药芯太安颗粒度 180µm 时，临界直径为 4 mm；颗粒度为 20～80µm时，临界直径为 1.2mm。太安的临界直径随颗粒度的变小相应地下降。低能导爆索装药量 5～6g，是普通导爆索的一半，在装药密度不变的情况下其药芯直径也缩小一半。如果使用普通粒度的太安，太安的临界直径相对于低能导爆索的药芯直径较大，低能导爆索很难达到稳定爆轰，造成断爆。另外，随着太安颗粒度的减小，比表面积增大，太安的冲击波感度随着提高，有利于提高低能导爆索的爆轰感度。为了缩小低能导爆索的临界直径，提高导爆索的爆轰感度，必须使用颗粒度较小的太安。太安颗粒度太小，流散性差，易产生静电，下药不均匀，出现断细药，影响导爆索的正常传爆。因此，太安颗粒度要兼顾太安的临界直径﹑流散性和起爆感度。为了减小或消除静电，在太安中加入一定量的导静电材料如石墨能较好地改善太安的流散性。

1.2 药芯密度的影响

太安密度增大，爆速增大，临界直径减小，冲击波感度降低。从提高爆速及减小临界直径方面考虑，导爆索药芯密度越大越好，但药芯密度增大会降低导爆索爆轰感度。药芯密度太大，使得索与索之间的起爆变得困难，特别是低能导爆索的药量少、起爆能力弱，易造成传爆中断。而且，药芯密度太大，在索与索之间弯曲打结时会断药，造成传爆中断。因此，不必为了强调提高爆速而加大装药密度。对于太安药芯的导爆索，要使爆速不低于 5500m· s^-1，装药密度只要大于0.99g· cm^-3，一般在 1.1~1.2g· cm^-3 就可以了。

1.3 包缠物、包覆层材料的影响

目前，国内低能导爆索有全塑型和半塑型两种。全塑型药芯外包缠物为一层塑料纸和聚丙烯条，包覆层为电缆聚乙烯树脂；半塑型药芯外包缠物为棉线，包覆层为聚乙烯树脂。在药芯密度相同的情况下，全塑型导爆索包缠后直径较半塑型细，在药量发生变化时包缠层细的直径变化相对较大，出现断﹑细药后易被检出；半塑型导爆索包缠后直径较粗，在药量发生变化时，包缠层直径变化相对较小，出现断细药后检出率相对较低，在使用时易出现传爆中断。全塑型导爆索柔软性好，索与索打结后接触紧密；而半塑型导爆索柔软性差，特别在北方寒冷的冬季，半塑型导爆索变得僵硬，打结后有时回弹，接触不好，造成传爆中断。

1.4 水的影响

试验表明，不采取防水措施，导爆索端面在 0.5m 深的水中浸泡 24h 后，半塑导爆索水分渗入长度为 7~8 cm，全塑导爆索水分渗入长度为 4~5 cm；浸泡 72 h 后，半塑导爆索水分渗入长度为 22~25 cm，全塑导爆索水分渗入长度为 9~10cm。将浸水后的导爆索进行起爆试验，结果表明，水分渗入段起爆感度降低，很难用雷管或导爆索引爆；从干燥端引爆导爆索后，爆轰波能通过水分渗入的药芯部分，并能引爆搭接的导爆索；爆速试验表明，渗入水分后，导爆索爆速有所增长。由此可知，水分渗入导爆索后对导爆索的起爆感度有不良的影响。因此，导爆索连接部位必须是干燥的，如有可能受潮或进水，应在离索端 10cm 外进行连结，否则会造成传爆中断。

1.5 连接方向的影响

导爆索主干线与支线或下孔线在爆轰波传爆方向上的夹角不得大于 90°。当夹角大于 90°时，有可能被主干线爆炸产生的爆炸力、碎屑或其它飞散物，在爆轰波通过连接段到达支线或下行线之前炸断支线或下行线，造成传爆中断。对于环行闭合网路，采用缠绕两圈的半活结，套结时，为了使任一方向的爆轰波都能可靠地引爆支线或下孔线而不使其被炸断，主干线与支线或下孔线的夹角必须是 90°。同样道理，导爆索主干线、支线或下孔线必须拉直，不能打折、弯曲，否则，会造成传爆中断。

1.6 连接方式的影响

导爆索连接方式通常有搭接法、水手结法两种。搭接法通常用在干线与干线或干线与支线的连接，搭接长度大于 10cm 就能可靠地传递爆轰波。但如果在炮孔中需要连接时，搭接法容易被拉脱，造成传爆中断，所以通常用水手结法。在环行闭合网路中，为了使支索或下孔索能接受来自两个方向的爆轰波，必须采用三角形接法或缠绕两圈的活结法。

2、可靠性影响因素分析

2.1 涂塑层材料

低能导爆索涂塑层（外壳）的作用主要是（1）延迟爆轰产物的旁侧飞散，装药有外壳时极限直径和临界直径会大大减小，外壳的强度愈大，影响也愈大，但是，外壳对炸药爆轰的影响只是在装药直径小于极限直径时才强烈地表现出来，装药直径大于极限直径后，不论外壳强度多大也不能提高炸药的爆速，目前生产的6g低能导爆索的药芯直径都在装药密度的极限直径以上，所以，低能导爆索的外壳材料强度对其爆轰影响是微不足道的，（2）防水作用，目前大多数低能导爆索涂塑层材料是聚乙烯塑料或聚氯乙烯塑料，能起到很好地防水作用。

低能导爆索涂塑层（外壳）材料聚乙烯塑料、聚氯乙烯塑料都能起到上述作用，但是这两种材料表面光滑，柔软性差，以此材料制造的低能导爆索在“套接”连接后“，套结”会逐渐回弹，特别是在冬季低温条件下低能导爆索发硬，柔软度更差，连接的低能导爆索之间接触紧密性更差，影响爆轰波传爆，甚至出现断爆现象。为了提高低能导爆索之间连接的紧密程度，要求涂塑层材料柔软性好、表面摩擦力大，在低温条件下柔软度也要好，连接后不反弹或反弹小，才能满足平朔露天煤矿冬季爆破需要。

在北京某化工公司的帮助下，通过对多种化工材料进行试验后，选定了一种新型涂塑层CMB18材料，对使用该新型涂塑层材料的低能导爆索进行柔软性、表面摩擦力，在低温条件下柔软度试验，结果见表1。

表1 包覆层材料与低能导爆索连接接触紧密度

从试验结果看，使用新型涂塑层 CMB18 材料后，低能导爆索柔软性、表面摩擦力及在低温条件下柔软度明显提高，低能导爆索套接后，接触紧密。对使用 CMB18 新型涂塑层材料的低能导爆索进行抗水性试验。取 5 m 长导爆索，浸入水深为 1 m,水温为 10℃～20℃的静水中，持续 5 h,取出后擦去表面水，截成五根，每根1 m，搭接在一起，用一发8号雷管引爆。试验共进行20次，爆轰完全，表明低能导爆索用该CMB18新型材料做涂塑层抗水性合格。

2.2 药芯装药

导爆索药芯装药一般采用太安和黑索金。因太安爆炸性能、爆轰感度优于黑索金，国内大部分生产厂家从上世纪90年代陆续由黑索金改为太安。我厂普通导爆索药芯装药使用太安，多年来用户反映性能良好，因此仍采用太安为药芯装药。

2.3 包缠材料

导爆索包缠材料过去一般采用棉线，因棉线包缠后，导爆索直径较大，连接时，药芯间距离增加，包缠材料选用BT膜和BT丝，其优点是抗拉强度高、导爆索直径较小，连接时，药芯间距离减小，提高了起爆可靠性。

2.4 药芯装药量

平朔露天矿爆破采煤所用炸药为现场混装的乳化炸药和铵油炸药，无雷管感度，必须用起爆具引爆。为了取得好的爆破效果，起爆方式采用孔底起爆，即起爆具在炮孔的底部。为了确保导爆索不提前引爆炮孔上部的炸药，使孔底炸药先被引爆，必须使用装药量较少的低能导爆索，而不能使用普通导爆索。

根据GB/T9786-2015，工业导爆索装药量及公差，低能导爆索装药量小于9 g/m，公差为±1.0 g/m。型号有2 g/m、5 g/m、6 g/m、8 g/m、9 g/m。药芯药量越大，导爆索起爆能力越强，但药量增大，低能导爆索会使炮孔上部的炸药受到破坏或提前引爆，影响爆破效果；但药芯药量太少，又不能可靠地引爆起爆具。通过试验确定最佳装药量。

对不同型号的低能导爆索引爆起爆具进行试验

低能导爆索药芯药量大于 6 g/m，才能可靠地引爆起爆具。

对使用CMB18新型涂塑层材料的不同药芯药量的低能导爆索进行感度试验，取8 m低能导爆索，切成1 m长五根，3 m长一根，按搭接、束结（结头拉紧后不用其它材料捆绑）进行连接，用一发8号雷管引爆。检验爆轰是否完全。

药量大于5 g/m时，束结（结头拉紧后不用其它材料捆绑）也不会有断爆，表明使用 CMB18新型材料做涂塑层的低能导爆索，传爆性能很好；药量2 g/m的低能导爆索传爆性能低的原因是芯药药量太少，芯药直径小于临界直径，不能可靠传爆爆轰波。

3、措施

根据试验，综合考虑低能导爆索起爆能力和传爆可靠性，将CMB18作为涂塑层材料，其他生产工艺条件不变。

4、产品性能测试及使用

（1）通过对2016年11月-12月采取上述措施试生产的18批低能导爆索的爆速、传爆、感爆、抗水性能试验，产品达到 GB/T 9786-2015《工业导爆索》标准要求。

（2）采取上述措施生产低能导爆索 5000 米，模拟平朔露天煤矿爆破网路，分3次连接1500个“套接”，所有“套接”全部引爆，无断爆。模拟用户爆破网络导爆索连接方法（见图1），副线缠绕捆扎于主线，用8号金属壳工业雷管起爆主线。

图1“套接”导爆索连接方法

（3）批量试生产的产品经送国家煤矿防爆安全产品质量监督检验中心检验，各项性能指标符合 GB/T9786-2015《工业导爆索》标准要求，产品合格。

（4）截止到2017年底，采取上述措施后，生产低能导爆索100多万米，平朔露天煤矿使用80万米，未出现质量问题。

5、结论

使用新型涂塑层材料CMB18后，低能导爆索具有柔软性好、表面摩擦力大，在低温条件下柔软度好，套接后不反弹或反弹小，有利低能导爆索传爆。该低能导爆索柔性、防滑，符合国家民用爆炸物品行业技术进步鼓励的导爆索发展方向。

参考文献： [ 1] 徐振相.我国工业起爆器材产品发展现状及发展趋势.爆破器材, 2003, (5)

[ 2] 聂云端 .低能导 爆索专用起爆具 的研制.爆破,2003, 20(增刊)