火雷管 :用火焰激发的雷管

更新时间:2024-09-21 02:27

雷管(plaindetonators),是由导火索的火焰冲能激发而引起爆炸的工业雷管。火雷管起爆材料由火雷管、导火索和点火材料三部分组成。火雷管只适用于小型爆破作业,以及无瓦斯、无矿尘爆炸危险的露天爆破工程用于起爆炸药、导爆索、导爆管等。

雷管出现于1867年,最早的雷管是单一装药雷管,外壳材料是钢,装填雷酸汞,用导火索引爆,管壳的内径在6mm左右。1907年开始用叠氮化铅,为了改善其火焰感度,又在氮化铅上面装少量斯蒂芬酸铅,后来又广泛使用了二硝基重氮酚。在工业雷管中,火雷管是最早出现和最简单的雷管品种。火雷管起爆法是指将导火索与火雷管连接,利用导火索燃烧喷发的火焰引爆火雷管,再由火雷管的爆炸激发炸药爆炸的起爆方法。

雷管的装配过程有直填法和药柱分装法两种。直填法是把炸药分次直接压入壳内,故压装次数较多,产品的药高较易控制。药柱分装法需要的设备较少,生产效率较高,各厂都根据本厂的特点选择。

历史沿革

1864年,阿尔弗雷德·伯恩哈德·诺贝尔的弟弟埃米尔在一次硝化甘油的爆炸事故中不幸身亡。三年后,诺贝尔便发明了炸药。炸药保留了硝化甘油的巨大爆炸力,但使用起来安全了许多。雷管出现于1867年,最早的雷管是单一装药雷管,外壳材料是钢,装填雷酸汞,用导火索引爆,管壳的内径在6mm左右。虽然雷汞易于被火焰引爆,但是爆速较低,起爆能力不强。为了改善起爆性能,1900年出现了复合雷管,即雷管的装药变为两部分,上部装起爆药,下部装猛炸药。复合雷管的安全性也较单一装药的雷管要好。雷管中装药以加强帽覆盖,这样不仅增加了对冲击的安定性,还增加了雷管的起爆能力。这种雷管结构基本一直沿用到现在,只是在装药种类、管壳材料等方面有所变化。起爆药最初用雷汞。

1907年开始用叠氮化铅,为了改善其火焰感度,又在氮化铅上面装少量斯蒂芬酸铅,后来又广泛使用了二硝基重氮酚。猛炸药最初用三硝基甲苯,目前一般用泰安和黑索金。管壳材料方面,当用雷酸汞作起爆药时,采用铜、铁或纸;用氮化铅作起爆药时,采用铝和纸壳;用二硝基重氮酚作起爆药时,因为其在正常条件下与金属无作用,故铜、铝、铁、纸壳都可以。值得注意的是,铝壳雷管禁止在有瓦斯或煤尘危险的矿井下使用,因为灼热高温铝片很容易引起瓦斯发火。

工作原理

在工业雷管中,火雷管是最早出现和最简单的雷管品种。火雷管起爆法是指将导火索与火雷管连接,利用导火索燃烧喷发的火焰引爆火雷管,再由火雷管的爆炸激发炸药爆炸的起爆方法。但是随着爆破技术和爆破器材制造技术的进步,为最大限度地保证爆破施工安全,已禁止在任何爆破工程实践中使用火雷管起爆。然而,后来出现的其他类型雷管产品都是在火雷管的基础上发展而来的。因此,作为从事爆破技术研究或爆破工程技术人员,仍需要充分了解和掌握有关火雷管及火雷管起爆法的相关知识。

基本构成

在工业雷管中,火雷管是最简单的一种,又是其他各种雷管的基本部分。火雷管起爆材料由火雷管、导火索和点火材料三部分组成。

火雷管

管壳

材料:纸、铜、铝、铁、塑料;一端开口已插入导火索。

作用:构成火雷管的外形,盛装和保护雷管装药,限制爆轰产物的旁侧飞散,使爆轰成长期缩短,并加强轴向起爆能力。

起爆药与加强药

起爆药应具有良好的火焰感度,在火焰作用下迅速增至爆轰速度,但威力小。一般多用二硝基重氮酚(DDNP),过去用雷酸汞,军工领域采用史蒂酚酸铅,8号雷管起爆药用量为0.3~0.4g/个。猛炸药感度低,不能用火焰直接点燃,必须用起爆药的起爆冲能,但威力大。现民用雷管多用黑索金三硝基甲苯各50%混制,压入8号雷管,用药量0.7g/个左右。雷管用药中使用较少敏感的起爆药,配以较多的威力大的加强药,使雷管具有较高的敏感性、一定的安全性和较大的威力,解决了安全与威力的矛盾;根据药量的不同,雷管分为10个等级,现多用8号工业雷管,起爆导爆管的雷管可用6号雷管。

加强帽

加强帽是一个中心带小孔的小金属罩,由铜带冲制而成,其作用与外壳相似,在雷管中形成密闭小室来减少灵敏的起爆药暴露面积;防止外界影响,防潮;并有利于起爆药爆轰

火雷管的结构简单、使用方便,不受杂散电流和雷电引爆的威胁,可用于直接起爆和间接起爆各种炸药和导爆索,多用在地面采石场、隧道爆破、水利建设工程中,但在有瓦斯、煤尘和矿尘爆炸危险的场合禁止采用。

导火索

导火索是以具有一定密度的粉状或粒状黑火药为索芯,外面用棉纱线、纸条或沥青材料包缠而成的圆形索状起爆材料。导火索的用途是产生并传递火焰以起爆火雷管或点燃黑火药。导火索一般由索芯和索壳组成。其中芯线指导火索中心的撑线,使黑火药持续均匀分布于索芯中;索芯用轻微压缩的黑火药做成,黑火药是用于保证导火索燃烧可靠传递,并最终引爆雷管的能源;索芯外的包缠物起到缠紧索芯、保持强度的作用。

工业导火索在外观上一般呈白色,其外径一般为5.2~5.8mm,索芯药量一般为7~8g/m。燃烧速度为100~125s/m。为了保证可靠地引爆火雷管,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水能力:在lm深的常温静水中浸泡4h后,其燃速和燃烧性能不变。

点火材料

点火材料用来点燃导火索的索芯,它包括自制导火索段、点火线、点火棒、点火筒等。

生产工艺

火雷管的装配过程有直填法和药柱分装法两种。直填法是把炸药分次直接压入壳内,故压装次数较多,产品的药高较易控制。药柱分装法需要的设备较少,生产效率较高,各厂都根据本厂的特点选择。

猛炸药的压装

装药方式可以是药柱分装法,也可以直接在管体内压药。一般药柱分装法因不受管壳强度限制可以把猛炸药的密度压得大一些,有利于提高雷管的起爆力,但它装药次数多,工序复杂,占用设备也较多。为提高生产效率,我国工程爆破雷管,多数是采用管体内压药柱的。

压药过程中压力是从靠近冲子一端传到另一端,这样必然存在密度梯度,而且这种密度分布的梯度在压力一定时是随着药柱高度的增加药柱直径的减小而增加。在炸药种类和材料一定的情况下,可以用l/r来衡量药柱密度的均匀性(l为药柱高度,r为药柱半径)。l/r值越小,药柱的密度越均匀。l/r值的选择原则是根据产品对密度的要求及结合生产效率,对一般工程爆破雷管l/r值选在2.0~3.0之间。

DDNP的装药方法

二硝基重氮酚的装药质量是影响雷管质量的关键因素之一。DDNP的密度大时火焰感度下降,而这个密度又与DDNP的假密度有关,到现在为止,DDNP的装药压力不能超过250kg·cm-²,否则容易造成瞎火,这是DDNP装药时要特别注意的。因此需要知道火雷管中DDNP能引爆黑索金的最大密度和不致造成震动时加强帽脱落及洒药的最小密度。当然,最大密度与DDNP的药量有关,因为药量大即药高大,这样,即使燃烧转爆轰困难,在足够长度内,最后也能发展到爆轰。

某厂用8号纸壳火雷管研究了假密度对DDNP的最大密度和最小密度的影响,DDNP的平均药量为0.3~0.35g,试验使用的雷管壳和加强帽符合生产技术条件。一方面,不同假密度的DDNP的最大密度相同,所以假密度大的DDNP能承受的压力小。另一方面,假密度小的DDNP最小密度也小,而假密度大的DDNP最小密度也大,并几乎与最大密度一致。这一结果表明,假密度小,不仅对压药性能有利,可以加大压力,而且对产品而言,上下密度范围大,药高大也对点火、爆轰转变有利。但实际生产中,因为假密度的不一致造成的药高相差过大会使火雷管作为延期雷管的半成品时,上部装延期管或导火索时发生困难,所以工厂为了保证产品质量,一般将DDNP的假密度规定在0.6 ~0.7g*cm-3。

扩口

为使装药和扣加强帽顺利进行,管壳排管后均用冲子将口部扩大一点,扩口使用各种压药设备都可以,扩口冲针直径为6.26~6.36mm,扩口深度保持在13~15mm。纸管在装二硝基重氮酚前用扩口冲子把药柱管口部稍许扩大和膨圆,冲子头部直径为6.35~6.40mm,扩口深度为13~15mm。

检验

(1)铅板炸孔试验:把带导火索的雷管直立在铅板上,铅板直径为40mm,厚度为(4±0.1) mm(6"铜管)或(5±0.1)mm(8#铜管),铅板放在内径为30mm、高为30mm的铁管上。雷管起爆后,测量铅板上炸孔直径,铜管壳不小于9mm,其余不小于雷管外径。

(2)运输安全性试验和一般火工品相似。

基本参数

管壳规格

装药量规格

质量问题

半爆原因

(1)起爆药药量不足,虽然导火索点火正常,起爆药也被起爆了,但是药量不足,起爆能力小,不能完全起爆松装炸药,这样将造成半爆。

(2)起爆药压力过大,二硝基重氮酚在假密度大时很易压死,我国规定使用假密度为0.55~0.75 g*cm-3的 DDNP,它所受的压力不超过90kg・cm-²,若由于某种原因使DDNP所受的压力过大,使燃烧不能转为爆轰,起爆力降低,就会造成半爆。

(3)猛炸药压力过大,钝感剂太多或混合不均匀,造成炸药感度下降。另外,退药柱速度太快,保压时间短,造成药柱裂缝,引起爆速下降,都能产生半爆。

(4)管壳强度不足,当爆速传至药柱部分时,管壳被爆炸产物鼓破,造成半爆。(5)松装药及药柱受潮。

(6)加强帽传火孔太大,在顶层起爆药着火时,气体容易从传火孔逃散,不利于起爆药爆速的增长。另外,加强帽的材料和长度也能影响到半爆。

瞎火原因

(1)导火索严重受潮,点燃能力太弱,只能引燃起爆药,起爆药缓慢燃烧不能迅速转为爆轰,引爆不了猛炸药,最后导致产品瞎火。

(2)虫胶浸入起爆药或传火孔大部分被覆盖,虽然导火索没有变质,但因药剂被钝感或传火孔小,能量传递不开也会熄火

(3)起爆药压力过大,火焰感度大大下降,在同样的点火能力下不能被点燃,这就是“压死”现象(特别是用二硝基重氮酚这样的起爆药更易产生这种现象)。

相关事件

2024年2月23日,浙江义乌市某男子上交了19枚火雷管,这些火雷管是他的父亲在20世纪80年代造房子的时候从派出所申请的。之后,在他父亲临终前让他一定要交到派出所。

参考资料

抖音.抖音.2024-02-27

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