火雷管(plaindetonators),是由導火索的火焰沖能激發而引起爆炸的工業雷管。火雷管起爆材料由火雷管、導火索和點火材料三部分組成。火雷管只適用于小型爆破作業,以及無瓦斯、無礦塵爆炸危險的露天爆破工程用于起爆炸藥、導爆索、導爆管等。
雷管出現于1867年,最早的雷管是單一裝藥雷管,外殼材料是鋼,裝填雷酸汞,用導火索引爆,管殼的內徑在6mm左右。1907年開始用疊氮化鉛,為了改善其火焰感度,又在氮化鉛上面裝少量斯蒂芬酸鉛,后來又廣泛使用了二硝基重氮酚。在工業雷管中,火雷管是最早出現和最簡單的雷管品種?;鹄坠芷鸨ㄊ侵笇Щ鹚髋c火雷管連接,利用導火索燃燒噴發的火焰引爆火雷管,再由火雷管的爆炸激發炸藥爆炸的起爆方法。
雷管的裝配過程有直填法和藥柱分裝法兩種。直填法是把炸藥分次直接壓入殼內,故壓裝次數較多,產品的藥高較易控制。藥柱分裝法需要的設備較少,生產效率較高,各廠都根據本廠的特點選擇。
歷史沿革
1864年,阿爾弗雷德·伯恩哈德·諾貝爾的弟弟埃米爾在一次硝化甘油的爆炸事故中不幸身亡。三年后,諾貝爾便發明了炸藥。炸藥保留了硝化甘油的巨大爆炸力,但使用起來安全了許多。雷管出現于1867年,最早的雷管是單一裝藥雷管,外殼材料是鋼,裝填雷酸汞,用導火索引爆,管殼的內徑在6mm左右。雖然雷汞易于被火焰引爆,但是爆速較低,起爆能力不強。為了改善起爆性能,1900年出現了復合雷管,即雷管的裝藥變為兩部分,上部裝起爆藥,下部裝猛炸藥。復合雷管的安全性也較單一裝藥的雷管要好。雷管中裝藥以加強帽覆蓋,這樣不僅增加了對沖擊的安定性,還增加了雷管的起爆能力。這種雷管結構基本一直沿用到現在,只是在裝藥種類、管殼材料等方面有所變化。起爆藥最初用雷汞。
1907年開始用疊氮化鉛,為了改善其火焰感度,又在氮化鉛上面裝少量斯蒂芬酸鉛,后來又廣泛使用了二硝基重氮酚。猛炸藥最初用三硝基甲苯,目前一般用泰安和黑索金。管殼材料方面,當用雷酸汞作起爆藥時,采用銅、鐵或紙;用氮化鉛作起爆藥時,采用鋁和紙殼;用二硝基重氮酚作起爆藥時,因為其在正常條件下與金屬無作用,故銅、鋁、鐵、紙殼都可以。值得注意的是,鋁殼雷管禁止在有瓦斯或煤塵危險的礦井下使用,因為灼熱高溫鋁片很容易引起瓦斯發火。
工作原理
在工業雷管中,火雷管是最早出現和最簡單的雷管品種?;鹄坠芷鸨ㄊ侵笇Щ鹚髋c火雷管連接,利用導火索燃燒噴發的火焰引爆火雷管,再由火雷管的爆炸激發炸藥爆炸的起爆方法。但是隨著爆破技術和爆破器材制造技術的進步,為最大限度地保證爆破施工安全,已禁止在任何爆破工程實踐中使用火雷管起爆。然而,后來出現的其他類型雷管產品都是在火雷管的基礎上發展而來的。因此,作為從事爆破技術研究或爆破工程技術人員,仍需要充分了解和掌握有關火雷管及火雷管起爆法的相關知識。
基本構成
在工業雷管中,火雷管是最簡單的一種,又是其他各種雷管的基本部分。火雷管起爆材料由火雷管、導火索和點火材料三部分組成。
火雷管
管殼
材料:紙、銅、鋁、鐵、塑料;一端開口已插入導火索。
作用:構成火雷管的外形,盛裝和保護雷管裝藥,限制爆轟產物的旁側飛散,使爆轟成長期縮短,并加強軸向起爆能力。
起爆藥與加強藥
起爆藥應具有良好的火焰感度,在火焰作用下迅速增至爆轟速度,但威力小。一般多用二硝基重氮酚(DDNP),過去用雷酸汞,軍工領域采用史蒂酚酸鉛,8號雷管起爆藥用量為0.3~0.4g/個。猛炸藥感度低,不能用火焰直接點燃,必須用起爆藥的起爆沖能,但威力大?,F民用雷管多用黑索金、三硝基甲苯各50%混制,壓入8號雷管,用藥量0.7g/個左右。雷管用藥中使用較少敏感的起爆藥,配以較多的威力大的加強藥,使雷管具有較高的敏感性、一定的安全性和較大的威力,解決了安全與威力的矛盾;根據藥量的不同,雷管分為10個等級,現多用8號工業雷管,起爆導爆管的雷管可用6號雷管。
加強帽
加強帽是一個中心帶小孔的小金屬罩,由銅帶沖制而成,其作用與外殼相似,在雷管中形成密閉小室來減少靈敏的起爆藥暴露面積;防止外界影響,防潮;并有利于起爆藥爆轟。
火雷管的結構簡單、使用方便,不受雜散電流和雷電引爆的威脅,可用于直接起爆和間接起爆各種炸藥和導爆索,多用在地面采石場、隧道爆破、水利建設工程中,但在有瓦斯、煤塵和礦塵爆炸危險的場合禁止采用。
導火索
導火索是以具有一定密度的粉狀或粒狀黑火藥為索芯,外面用棉紗線、紙條或瀝青材料包纏而成的圓形索狀起爆材料。導火索的用途是產生并傳遞火焰以起爆火雷管或點燃黑火藥。導火索一般由索芯和索殼組成。其中芯線指導火索中心的撐線,使黑火藥持續均勻分布于索芯中;索芯用輕微壓縮的黑火藥做成,黑火藥是用于保證導火索燃燒可靠傳遞,并最終引爆雷管的能源;索芯外的包纏物起到纏緊索芯、保持強度的作用。
工業導火索在外觀上一般呈白色,其外徑一般為5.2~5.8mm,索芯藥量一般為7~8g/m。燃燒速度為100~125s/m。為了保證可靠地引爆火雷管,導火索的噴火強度(噴火長度)不小于40mm。導火索在燃燒過程中不應有斷火、透火、外殼燃燒、速燃和爆燃等現象。導火索的燃燒速度和燃燒性能是導火索質量的重要標志。導火索還應具有一定的防潮耐水能力:在lm深的常溫靜水中浸泡4h后,其燃速和燃燒性能不變。
點火材料
點火材料用來點燃導火索的索芯,它包括自制導火索段、點火線、點火棒、點火筒等。
生產工藝
火雷管的裝配過程有直填法和藥柱分裝法兩種。直填法是把炸藥分次直接壓入殼內,故壓裝次數較多,產品的藥高較易控制。藥柱分裝法需要的設備較少,生產效率較高,各廠都根據本廠的特點選擇。
猛炸藥的壓裝
裝藥方式可以是藥柱分裝法,也可以直接在管體內壓藥。一般藥柱分裝法因不受管殼強度限制可以把猛炸藥的密度壓得大一些,有利于提高雷管的起爆力,但它裝藥次數多,工序復雜,占用設備也較多。為提高生產效率,我國工程爆破雷管,多數是采用管體內壓藥柱的。
壓藥過程中壓力是從靠近沖子一端傳到另一端,這樣必然存在密度梯度,而且這種密度分布的梯度在壓力一定時是隨著藥柱高度的增加藥柱直徑的減小而增加。在炸藥種類和材料一定的情況下,可以用l/r來衡量藥柱密度的均勻性(l為藥柱高度,r為藥柱半徑)。l/r值越小,藥柱的密度越均勻。l/r值的選擇原則是根據產品對密度的要求及結合生產效率,對一般工程爆破雷管l/r值選在2.0~3.0之間。
DDNP的裝藥方法
二硝基重氮酚的裝藥質量是影響雷管質量的關鍵因素之一。DDNP的密度大時火焰感度下降,而這個密度又與DDNP的假密度有關,到現在為止,DDNP的裝藥壓力不能超過250kg·cm-2,否則容易造成瞎火,這是DDNP裝藥時要特別注意的。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動時加強帽脫落及灑藥的最小密度。當然,最大密度與DDNP的藥量有關,因為藥量大即藥高大,這樣,即使燃燒轉爆轟困難,在足夠長度內,最后也能發展到爆轟。
某廠用8號紙殼火雷管研究了假密度對DDNP的最大密度和最小密度的影響,DDNP的平均藥量為0.3~0.35g,試驗使用的雷管殼和加強帽符合生產技術條件。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能承受的壓力小。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,并幾乎與最大密度一致。這一結果表明,假密度小,不僅對壓藥性能有利,可以加大壓力,而且對產品而言,上下密度范圍大,藥高大也對點火、爆轟轉變有利。但實際生產中,因為假密度的不一致造成的藥高相差過大會使火雷管作為延期雷管的半成品時,上部裝延期管或導火索時發生困難,所以工廠為了保證產品質量,一般將DDNP的假密度規定在0.6 ~0.7g*cm-3。
擴口
為使裝藥和扣加強帽順利進行,管殼排管后均用沖子將口部擴大一點,擴口使用各種壓藥設備都可以,擴口沖針直徑為6.26~6.36mm,擴口深度保持在13~15mm。紙管在裝二硝基重氮酚前用擴口沖子把藥柱管口部稍許擴大和膨圓,沖子頭部直徑為6.35~6.40mm,擴口深度為13~15mm。
檢驗
(1)鉛板炸孔試驗:把帶導火索的雷管直立在鉛板上,鉛板直徑為40mm,厚度為(4±0.1) mm(6"銅管)或(5±0.1)mm(8#銅管),鉛板放在內徑為30mm、高為30mm的鐵管上。雷管起爆后,測量鉛板上炸孔直徑,銅管殼不小于9mm,其余不小于雷管外徑。
(2)運輸安全性試驗和一般火工品相似。
基本參數
管殼規格
裝藥量規格
質量問題
半爆原因
(1)起爆藥藥量不足,雖然導火索點火正常,起爆藥也被起爆了,但是藥量不足,起爆能力小,不能完全起爆松裝炸藥,這樣將造成半爆。
(2)起爆藥壓力過大,二硝基重氮酚在假密度大時很易壓死,我國規定使用假密度為0.55~0.75 g*cm-3的 DDNP,它所受的壓力不超過90kg?cm-2,若由于某種原因使DDNP所受的壓力過大,使燃燒不能轉為爆轟,起爆力降低,就會造成半爆。
(3)猛炸藥壓力過大,鈍感劑太多或混合不均勻,造成炸藥感度下降。另外,退藥柱速度太快,保壓時間短,造成藥柱裂縫,引起爆速下降,都能產生半爆。
(4)管殼強度不足,當爆速傳至藥柱部分時,管殼被爆炸產物鼓破,造成半爆。(5)松裝藥及藥柱受潮。
(6)加強帽傳火孔太大,在頂層起爆藥著火時,氣體容易從傳火孔逃散,不利于起爆藥爆速的增長。另外,加強帽的材料和長度也能影響到半爆。
瞎火原因
(1)導火索嚴重受潮,點燃能力太弱,只能引燃起爆藥,起爆藥緩慢燃燒不能迅速轉為爆轟,引爆不了猛炸藥,最后導致產品瞎火。
(2)蟲膠浸入起爆藥或傳火孔大部分被覆蓋,雖然導火索沒有變質,但因藥劑被鈍感或傳火孔小,能量傳遞不開也會熄火。
(3)起爆藥壓力過大,火焰感度大大下降,在同樣的點火能力下不能被點燃,這就是“壓死”現象(特別是用二硝基重氮酚這樣的起爆藥更易產生這種現象)。
相關事件
2024年2月23日,浙江義烏市某男子上交了19枚火雷管,這些火雷管是他的父親在20世紀80年代造房子的時候從派出所申請的。之后,在他父親臨終前讓他一定要交到派出所。
參考資料 >
抖音.抖音.2024-02-27