导爆管技术的原理与应用及发展趋势

导爆管技术的原理与应用及发展趋势

前言：塑料导爆管（简称导爆管）在民用爆破器材行业占有重要地位，已成为爆破工程中网络连接必要的组成部分。本文介绍了导爆管的种类、起爆原理、生产工艺国内外的开发应用概况及发展趋势。

一．导爆管

又称非电导爆管。为内壁涂有混合炸药粉末（炸药与金属粉混合物）的塑料软管。由内径1.5毫米、外径3毫米左右的高压聚乙烯材料制成，混合炸药配比是黑索金91%，铝粉及其他成分9%（普通变色导爆管导爆药配比为RDX75%：Al 25%），涂层药量14～16毫克/米。可由各种雷管、导爆索、击发枪、专用激发枪及引火头等引发。引发后管内形成一种特殊的爆轰，其爆轰波以恒速传播。它只能引爆雷管而不能引爆炸药，传播性能好，遇火燃烧而不被激发，抗冲击能力强，抗水及抗电性能俱佳，且具一定强度，成本低，已普遍使用,导爆管在我国发展迅速且前景良好。

二．制造工艺

塑料导爆管制造工艺相对比较简单，不同企业的工艺条件大同小异，其工艺主要是导爆药加工和塑料导爆管拉制这两部分。

塑料普通导爆管的拉制就是高聚氯乙烯料进入塑料挤出机的进料漏斗后，边加热边挤压，并通过机头的圆环形口模成型。在机头成形的同时，由混合药粉的加料装置定量给料。内壁有混合药粉涂层的塑料导爆管，由牵引机通过导轮经冷却水池拉出，检测装置检查药量、管径后即可在收卷机上收卷或切割机切割。

塑料高强度导爆管的拉制具体流程就是高聚氯乙烯料进入塑料挤出机的进料漏斗后，边加热边挤压，并通过机头的圆环形口模成型。在机头成形的同时，由混合药粉的加料装置定量给料。内壁有混合药粉涂层的塑料导爆管，由牵引机通过导轮经冷却水池拉出，检查装置检查药量后再经多次烘箱加热由牵引机对其拉伸，经几次拉伸后在由包覆模具在外层包覆一层管材，再由牵引机经冷却水槽拉出，再次对其加热拉伸，拉伸完成后再经管径检查装置检查，检查完成后即可在收卷机上收卷或切割机切割。

三．导爆管分类

一）变色导爆管

普通导爆管传爆前后外观上无明显变化，只有在较强光线下逐根仔细对照方能鉴别是否传爆，存在安全隐患。使用变色塑料导爆管可增加产品的安全性。爆炸前的ＰＥ－ＬＤ管体基本为透明状态，在爆炸时有化学反应发生，除了生成气体，同时还生成固体着色物质，爆炸后，具有较高压力和较高温度的膨胀波将固体着色物质均匀地涂覆在导爆管内表面，同时导爆药本色随着爆炸化学反应而消失，传爆后导爆管呈现固体着色物质的颜色。这是由于在炸药中加入了氧化铜、氧化铁、炭黑、石墨及气体有机染色物质等着色物质。目前，市场上的导爆管基本均为变色导爆管。

二）多层导爆管

１９６７年试验导爆管时，把两步起爆引到塑料管中，用长１００ｍ的塑料管，在其内壁涂上薄薄的１层炸药层（２０ｍｇ／ｍ）。该塑料管在炸药爆炸后部分破坏，爆炸时拿在手上也无不良感觉，这便是目前导爆管的雏形。

最初，国外的导爆管为单层结构。其优点是对药粉粘附性较好，具有透光性，便于通过管壁检测药量，具有良好的熔化流动性；其缺点是拉伸强度和韧度不够，抗水和耐油性较差，国外又相继开发出耐温性和拉伸强度均较高的２层和３层复合导爆管。

三．导爆管的起爆机理

使用时, 选取的塑料导爆管长度为几米至几百米不等,而其管径仅为1. 5 mm 左右, 传爆距离与管径的比值达到103 数量级以上。同时, 据大量的使用经验和爆速测试, 装药密度均匀的塑料导爆管传爆时爆速稳定, 与传爆距离无明显关系。因此, 导爆管内的爆轰波可视为沿管轴向传播的一维平面爆轰波。塑料导爆管传爆时, 粘附在管内壁的混合药粉(平均粒径约10~ 100Lm )发生快速化学反应, 提供传爆能量的来源; 在一般的爆破作业条件下, 管内同时还存在初始气体(如空气)。因此, 管内紧邻爆轰波前沿波阵面后, 有气相和固相存在。波阵面后气相为压缩后的高温、高压、高速流动的气体; 固相则通过波阵面后气体的一系列作用, 如传递动量、热量, 开始流动、升温, 发生化学反应放热、生成气体,放出的热量用以维持爆轰波前进。在爆轰反应区内, 炸药颗粒的体积不断变小, 直至全部生成气相物质, 反应区终止。导爆管起爆系统传递起爆能流的形式, 实质上与导爆索起爆系统乃属同一类型, 都是以发生和传导热击波来达到起爆炸药目的的一种瞬逝性能网, 并且都是由不变型式的导爆线路和多变型式的传爆接点构成, 只是所发生和传导的击波强弱不同而已。最低威力的导爆索击波强度必须维持有较大扩散溢能的外部传爆, 不论在线路中或接点处的传爆都是靠外激发效应发生和维持的。导爆管由于其中含药量仅为通用导爆索的千分之一左右, 所以其爆轰波强度仅能维持很小扩散溢能的内部传爆, 它在线路中的传爆主要是靠临界平衡状态的内管道效应维持, 在通过中间接点时, 则往往需要激起较强的外部击波后,才能由外部击波再激起继爆线路中的内管道效应, 从而使爆炸得以继续传播下去, 完成导爆功能。

由此可知, 导爆管起爆系统的可靠性是线路内管道效应与接点外激发效应两种可靠性的综合表现, 如果在系统中任何一点的内管道效应和外激发效应发生很小故障时就可能使传爆中止。

四．装药量对塑料导爆管传爆性能的影响

国内现有导爆管使用的导爆药主要是黑索今和铝粉的混合物, 装药量为12~ 16mg /m, 低于早期导爆管的装药量( 18~ 20 mg /m ) , 却未见此变化范围内装药量对导爆管传爆性能影响的文献报道。对此范围内装药量与导爆管传爆性能

之间的关系展开了研究, 选用同种配方的管材和导爆药, 在导爆管的尺寸和生产速度等均相同的条件下, 通过调节下药量, 得到不同装药量的导爆管样品; 对不同装药量的塑料导爆管分别进行爆速、传爆可靠性、四通传爆性能、起爆感度等性能的测试 , 获得了装药量与传爆性能之间的关系, 可供导爆管生产企业参考。

( 1) 25e 的使用条件下, 装药量为13. 64 mg /m时, 塑料导爆管的爆速为1887m / s; 装药量为21. 90mg /m 时, 塑料导爆管的爆速为1931 m / s; 装药量在13. 64 ~ 21. 90 mg /m 的范围内, 导爆管的爆速随装药量的增加而单调增大。

( 2) 25e 的使用条件下, 13. 64 mg /m 的装药量提供的能量可使导爆管稳定传爆, 无拒爆、断爆的现象; 21. 90 mg /m 装药量的导爆管传爆时, 管壁被击穿。

( 3)装药量在13. 64 ~ 21. 90 mg /m 的范围内,导爆管的起爆感度、四通传爆性能均未观察到明显变化。

( 4)单层管壁结构的聚乙烯导爆管在装药量13. 64~ 17. 59 mg /m 的范围内, 传爆稳定可靠。

五．导爆管的应用

莱芜铁矿马庄东副井原井深200 m, 分3 个开拓水平, 1999 年再次延深150 m, 因各运输水平及地面均为架线电机车运输。且经常使用电焊机进行井筒提升设备维修, 极易产生杂散电流, 意外引爆, 危及井筒安全施工。延深井筒采用塑料导爆管进行爆破施工, 操作简便, 安全可靠, 实现了安全生产, 取得了较好的经济效益。

微差爆破是降低爆破振动的有效手段，其原理是将爆破总药量分段起爆，并利用起爆时间差使各段爆破振动产生干扰从而达到降低爆破振动强度的目的。对于降低爆破振动强度的微差间隔时间的确定很多学者做了大量的研究，如文献。然而目前所广泛使用的导爆管雷管由于精度较低、误差较大，按照雷管本身延期时间进行爆破设计控制爆破振动强度往往达不到理想的效果，因此在爆破施工过程中对孔网参数进行优化的同时，应选取延期时间精度高、起爆可靠的数码雷管对爆破振动危害进行控制。利用实测的单段爆破振动信号，利用叠加模拟法获取了降振的最佳微差时间;然后通过对使用高精度的数码与普通导爆管雷管降振效果的对比分析，认为高精度的数码雷管可大幅度降低爆破振动强度、提高爆破振动的主频，可在爆破施工中推广使用。

六．导爆管用填料密封新方法的研究

目前导爆管一端的密封大致采用两种方法: 一补地热空气加热压扁密封, 其特点是产质量较好, 但所用设备效率低、成本高; 另一种方法是导爆借加热, 进行热熔密封, 这种方法的特点是效率高、设备简单, 但质量较差, 工作环垅恶劣。而一种新式的方法是填料密封因而密封后的强度较好, 而且密封操作方便, 成水低靡。

将配制好的填料, 置于待加热的容器中加热, 使之熔化, 并将填料的温度控制在90 一10 0 ’C 之间。再将功一50 根导爆管一端插入熔化了的填科之中, 由于导爆管内孔较小, 依靠表面张力和毛细现象的原理, 填料被自然地吸入导瀑管内, 吸入高度约为10 一20 m n l 。浸沾时间只需2 一3 秒钟左右, 即可将导爆管取出, 并立即用抹布抹去外表面的填料。凝固后, 即可待用。七．用导爆管起爆系统应注意的问题