一种毫秒导爆管雷管拒爆现象原因分析二次修改

一种毫秒导爆管雷管拒爆现象原因分析
倪磊 唐胜 赵鹏飞 况荣高
重庆顺安爆破器材有限公司（重庆北碚，400713）
【摘要】针对爆破施工过程中，导爆管雷管在雷管端口处出现导爆管击穿时，有部分导爆管雷管拒爆，但插入导爆管二次起爆时，均能正常点火起爆的现象进行了分析。

验证了钝感钨系延期药（含钨粉量较低）导爆管雷管因生产、运输和使用的过程中铅芯延期体掉药严重的情况下，在雷管端口处导爆管出现击穿而雷管拒爆的原因。

【关键词】导爆管雷管；钨系延期药；击穿；掉药率；拒爆。

Analysis of a Cause of the Misfire P henomenon of the Millisecond Nonel Detonator
NiLei ，TangSheng ，ZhaoPengfei, KuangRonggao
Chong Qing Shun’an Explosion Equipment CO.,LTD(Chong Qing BeiBei,400713)
[ABSTRACT] This paper analyzes the phenomenon of some nonel detonators can ignite and detonate successfully at the second initiation which could not detonate at the first initiation, when the end of the nonel detonators including tungsten type delay composition is punctured during blast working. It verifies the reasons that the punctured end of the nonel detonators misfired when using the insensitive tungsten type delay composition (including low tungsten powder) which was reduced largely due to the improper operation of the production, transportation and use process.
[KEY WORDS] t he nonel detonator;tungsten type delay composition;misfire; puncture;the reduction rate of powder
1引言
随着爆破技术的不断发展, 导爆管雷管广泛运用于多段别多间隔的微差爆破，钨系延期药作为慢燃速延期药，已成为国内众多生产厂家采用的中长延期时间的主要延期药，其点火延滞期与钨粉含量负相关，钨粉含量越低，延期药点火延滞期越长，越不易点火。

在爆破施工过程中，顾客反映此类导爆管雷管存在拒爆。

拒爆导爆管雷管均为导爆管在雷管端口处有击穿，但插入导爆管二次点火能正常起爆。

通过对此拒爆原因试验分析，钨系延期药因原材料钨粉和铬酸钡的比重差异大，铅芯延期装药不密实易掉药是导致拒爆的主要因素。

本文验证相关原因并提出并探讨了相应的解决办法。

2击穿对导爆管雷管拒爆的影响
导爆管雷管的爆轰波传播可以视为在理想气体状态下有约束的一维平面冲击波，结合气相爆轰在C-J 面爆轰波方程：
2
20100
2[1()]1a P P D K D D ρ⎧-=-⎪+⎪
⎨⎪=⎪⎩
或
1002(1)(V p p K Q ρ-=-+ （1）
式中：P 1-P 0为冲击波超压；K 为空气比热；ρ0为空气密度；D 为爆速；a 0为音速；Q v
为有效爆热。

根据导爆管稳定传爆的物理模型及在该模型下对导爆管有效反应区长度计算方法可知，当炸药的燃速r=0.006∽0.01m/s 、有效反应长度l<1m 、爆速D=1500∽2000 m/s 时，有效反应区长度公式可以写成：
16v
DdQ l rQ =
（2）
式中：l 为有效反应区长度；d 为导爆管装药平均粒径；r 为炸药燃速；Q 1为炸药爆热。

假定导爆管对雷管的点火时间即为导爆管有效反应区反应持续时间，则：
n l
t d =
(3)
将（2）带入（3）可得：
16n V
D t Q rQ =
（4）
由（1）、（4）可以得出：
冲击波超压P 1-P 0∝有效爆热Q v ；导爆管点火持续时间t n ∝有效爆热Q v ；导爆管点火持续时间t n ∝冲击波超压P 1-P 0。

导爆管的材质LDPE 为通用石化产品，由于生产时使用的添加剂降低了塑料管壁与导爆药的粘附力,因此,在生产、运输和使用中，部分导爆管内的导爆药脱落堆堵在导爆管雷管端口处，导致在爆破施工过程中出现雷管端口处导爆管管壁易被击穿,雷管拒爆。

当导爆管击穿管壁时，需要消耗大量的冲能，在端口击穿后，后续可供反应长度远小于有效区长度，而支持冲击波的有效反应热就是在有效反应区内放出，因冲击波得不到能量的支持而衰减，有效爆热Q v 减少；同时导爆管击穿后管内压力会突然下降，冲击波超压P 1-P 0降低，因而导爆管点火持续时间t n 随之缩短。

对比导爆管点火持续时间和铅芯延期所需点火时间，可以预测导爆管对铅芯延期体的点火可靠性，t n 越短，导爆管的点火可靠性越差，其导致导爆管雷管拒爆的概率也就越大。

3铅芯延期体掉药对导爆管雷管拒爆的影响
因无有效手段测量实际雷管中延期体震动后掉药情况，故本文采用间接测量方式对实际雷管中铅芯延期体震动后掉药情况予以表征，即通过测量无约束状态下的铅芯体的掉药估判实际掉药情况。

雷管内的铅芯延期体因卡中腰的固定及两端塑料封口塞和装药的限制，受到外界震动的影响规律同铅芯延期体在无约束情况下的震动情况是不同的，药粉掉药情况也不同，但两者正相关，即在其他条件不变的情况下，无约束情况下的铅芯延期体震动后掉药多，其实际装配到管壳受到约束后掉药也多，但实际条件下掉药少于无约束条件下。

3.1铅芯延期掉药情况的表征
为表征铅芯延期掉药情况，本文引入延期药掉药率的概念。

延期药掉药率定义为：在特定的震动条件下，单位长度铅芯延期体损失的延期药质量同所装延期药总量的比值。

因工业生产中，钨系铅芯延期体一般采用较粗端面的单芯结构，而脱落的药粉无法收集，故采用差值法：测量震动前后铅芯延期体的质量和铅芯延期体所含铅的质量，即可计算铅芯延期体损失的延期药质量。

采用此法，在符合WJ231要求的震动试验机上以5min 为步阶，
震动40min，测量仪器为德国赛多利斯BSA124S型电子天平，测量精度为0.1mg，测量延期药掉药率。

该方法的具体过程如下：
1）检查震动试验机运转是否正常，各种参数是否满足WJ231 震动试验机相关要求；
2）将100颗铅芯延期体称重，采用算术平均法算出一颗铅芯延期体质量M0;
3)用16目钢丝筛置于震动试验机木箱内，将铅芯延期体水平放置在钢丝筛上，每颗铅芯延期体保持适当距离，彼此不接触；再用16目钢丝筛覆盖固定，以防止震动过程中铅芯延期体弹跳；空隙部分采用胶皮塞紧，盖上木盖。

按照试验步骤，予以震动。

4）将每次震动后的铅芯延期体，用湿滤纸将表面粘附延期药擦干净后，在100℃的鼓风干燥电烘箱中干燥2h后称量，采用算术平均法算出一颗铅芯延期体质量M1。

5）将每次震动后的铅芯延期体，放入清水中浸泡完全后，用刷子在流水中边冲洗边掏刷，缓慢的将铅芯延期内部延期药洗净，在100℃的鼓风干燥电烘箱中干燥4h后称量铅重，采用算术平均法算出一颗铅芯延期体所含铅重M2;
6）（M0- M1）/（M0- M2）即为铅芯延期体掉药率。

3.2试验设计与数据
取A、B、C三种不同燃速的延期铅芯延期体，拉拔成单芯，燃速分别为135ms/mm、85ms/mm、35ms/mm，铅芯延期体长度为10mm。

延期药掉药率见表1。

表1 不同燃速铅芯延期体不同震动时间下掉药率
震动时间/min A掉药率/100% B掉药率/100% C掉药率/100%
0 0 0 0
5 3.1 3.4 3.5
10 9.8 10.3 10.5
15 15.5 16.1 16.3
20 19.2 19.5 19.6
25 21.2 21.3 21.3
30 21.2 21.3 21.3
35 21.2 21.3 21.3
40 21.2 21.3 21.3
由表1可见，由于药剂配方和铅芯延期体制造工艺原因，铅芯延期体内药剂未完全粘连和装药密度不够，在一定时间震动时间范围内，药剂在冲击力的作用下掉落较多，掉药率随震动时间增长不断线性增大，但震动一定时间后，铅芯延期体内部药剂在冲击力的作用下逐渐密实，掉药率的增长速度逐渐下降，直至平衡不再掉药。

不同配比的延期药，由于钨的含量不同，且钨的密度和铬酸钡的密度差异较大，在同一震动时间内的掉药率有所不同，但波动不大。

3.2.1导爆管未击穿时不同燃速、不同掉药率下导爆管雷管拒爆率
取不同掉药率下的延期铅芯延期体装入66mm管壳中制成基础雷管，预留消爆空间
600mm3，采用爆速1800±20m/s的塑料导爆管进行装配。

测试拒爆率（样本量n=100）。

拒爆率见表2。

表2 相同掉药率A、B、C下的导爆管雷管拒爆率
掉药率/100% A拒爆率/100% B拒爆率/100% C拒爆率/100%
3.1～3.5 0 0 0
9.8～10.5 0 0 0
15.5～16.3 0 0 0
19.2～19.6 0 0 0
21.2～21.3 0 0 0
由表2可知，导爆管未击穿时，导爆管点火能力未得到衰减，虽然铅芯延期体掉药严重，铅芯延期体点火所需时间增长，铅芯延期体点火难度增大，但导爆管点火持续时间仍然能够满足此类型延期铅芯延期体点火所需，雷管发火正常。

3.2.2导爆管击穿时不同燃速、不同掉药率下导爆管雷管拒爆率
取不同掉药率下的延期铅芯延期体装入66mm管壳中制成基础雷管，预留消爆空间
600mm3，采用爆速1800±20m/s的塑料导爆管进行装配，导爆管经过处理后使雷管端口处击穿。

测试拒爆率（样本量n=100）。

拒爆率见表3。

表3 相同掉药率A、B、C下的导爆管雷管拒爆率
掉药率/100% A拒爆率/100% B拒爆率/100% C拒爆率/100%
3.1～3.5 0 0 0
9.8～10.5 0 0 0
15.5～16.3 0 0 5
19.2～19.6 0 5 10
21.2～21.3 0 10 20
由表3可知，当导爆管击穿后能量衰减后，导爆管点火持续时间降低，导爆管点火能力下降。

钨粉含量较高的铅芯延期体虽然掉药严重，但由于其药剂较为敏感，所需点火时间仍然能够小于击穿后的导爆管点火持续时间，故仍能够正常点火；随着钨粉含量的降低和掉药量的增加，其药剂就愈发钝感，其点火所需时间就越长，当临界或大于导爆管点火持续时间时，拒爆概率增加。

4结论
综上，导爆管雷管在端口处出现击穿，铅芯延期体使用钨粉含量较低的钨系延期药在掉药严重情况下,易导致雷管拒爆。

由于本文采用间接方式论证，不能完全真实的反应实际状态，但仍可供相关研究人员予以借鉴。

在实际运用中，虽不同的企业工艺技术不尽一致，但都可以通过保证导爆管不击穿及铅芯延期体不掉药或者少掉药两方面考虑解决此类拒爆问题。

1）从导爆管角度，要解决此类型导爆管雷管拒爆问题，需保证导爆管在端口处不击穿。

因此，可以从改变导爆管壁材料类型，采用高药粉粘附性和强约束性的管壁材料生产导爆管；采用点火能力更强的导爆药配方；生产、使用高强度导爆管雷管；爆破施工时加强导爆管的防护等方面解决。

2）从铅芯延期体角度，要解决此类型导爆管雷管拒爆问题，需提高延期药感度和降低掉药率。

因此，可以从提高钨粉含量提高延期药感度；加大钨系延期药装药密度；采用表面包覆剂包覆铅芯延期体；生产、运输、使用过程中严格执行轻拿轻放减少掉药等方面解决。

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