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    2. 首頁 期刊 論文范文

      尖端放電在導爆管起爆網路中的應用

      所屬欄目:化學論文 發布日期:2012-05-12 10:14 熱度:

       摘要本文詳細論述了尖端放電作用在導爆管起爆網路中的應用,結合導爆管起爆法的理論及其應用從可行性、安全性以及優越性等方面進行了論證。

      關鍵詞  尖端放電,導爆管,起爆,網路

      1.導爆管起爆系統

      導爆管起爆系統是20世紀70年代瑞典諾貝爾公司發明的新型起爆系統。我國于1978年自行研究成功,并很快在全國推廣使用。

      1.1導爆管起爆原理

      導爆管因其特有的結構,在受到外界能量的激發后,管內空氣絕熱壓縮,形成管內沖擊波,并使管內壁藥粉燃燒,燃燒產物與管內空氣混合產生氣相爆炸反應,反應熱支持波陣面前移,形成穩定爆轟。管內爆轟波及高溫爆轟產物流引發管末端雷管起爆,進而引爆炸藥,達到起爆效果。

      1.2導爆管起爆系統

      導爆管起爆系統的主要部件為塑料導爆管,它與引爆雷管傳爆裝置相連接,組成導爆管起爆系統。

      1.2.1塑料導爆管

        塑料導爆管是由一種熱塑性塑料在擠出成型的同時將薄層炸藥敷設在管內壁的塑料管。如沙林塑料、高壓聚乙烯、EVA等均可作為導爆管的材料。一般要求導爆管管材要有較好的透明度(便于檢測質量與爆破與否),內壁藥層分布均勻,且附著牢固;傳爆過程中,無破壁現象發生;內外徑波動小,有較好的強度和剛度,耐老化性能好(以利較長時間的貯存);且低溫性能亦好(以利北方高寒地區使用)

        管內炸藥成分為:高威力猛炸藥黑索金(RDX)或奧克托金(HMX)、鋁粉和少量附加物的均勻混合物,每米裝藥量16±1mg20±1mg

      1.2.2起爆裝置

      起爆裝置有多種形式,常規如起爆槍擊與擊發火帽、雷管、高壓電火花均能起爆導爆管。

      1.2.3傳爆裝置

      傳爆裝置是實現系統群爆的重要組成元件。可作傳爆裝置的有連接塊和傳爆雷管、雷管、導爆索,三、四通或多通連接元件等,有時也利用少量炸藥。

      1.2.4導爆管與雷管連接

        導爆管本身不能直接起爆炸藥,它必須與雷管連接才能達到起爆炸藥的目的。導爆管與雷管連接是通過塑料塞或橡膠塞經卡口器卡口而成的。

      2.尖端放電的原理與性質

      2.1尖端放電的原理

      在強電場作用下,物體表面曲率大的地方(如尖銳、細小物的頂端),電力線密集,電勢梯度達,電場強度劇增,致使它附近的空氣被電離而產生氣體放電,此現象稱電暈放電。尖端放電為電暈放電的一種。

      2.2尖端放電的形式與性質

      尖端放電的形式主要有電暈放電和火花放電兩種。在導體帶電量較小而尖端又較尖時,尖端放電多為電暈型放電。這種放電只在尖端附近局部區域內進行,使這部分區域的空氣電離,并伴有微弱的熒光和嘶嘶聲。因放電能量較小,這種放電一般不會成為易燃易爆物品的引火源,但可引起其它危害。在導體帶電量較大電位較高時,尖端放電多為火花型放電。這種放電伴有強烈的發光和破壞聲響,其電離區域由尖端擴展至接地體(或放電體),在兩者之間形成放電通道。由于這種放電的能量較大,所以其引燃引爆及引起人體電擊的危險性較大。

      3.尖端放電在導爆管起爆網路中的應用

      3.1常規導爆管起爆網路的成本

      目前工程隧道的常用導爆管起爆網路是:起爆器----導線----起爆針----導爆管----導爆管雷管----炸藥,其中導爆管雷管可多級聯接成網絡,按要求引爆藥包。

      為確保安全,在隧道掌子面爆破時,爆破人員須撤離至爆破點200m開外的安全地點方可引爆。如此,導爆管引爆線路則長達200m以上,由于起爆器和操作人員在一起,與導爆管雷管分立兩端,則引爆線路由導線、起爆針和導爆管聯接而成。起爆針的位置不僅決定了起爆針自身的安全,也決定了導線和導爆管的長度,進而直接決定了導爆管引爆線路的成本。

      工程隧道全斷面開挖時,掌子面圍巖屬于單向拋擲,石渣滿覆范圍約cnv unitname="m" sourcevalue="50" hasspace="False" negative="False" numbertype="1" tcsc="0" w:st="on">50m左右,零星散落范圍約50m-80m范圍。常規導爆管引爆線路的導線是單塑護層絕緣導線,即俗稱的“花線”;起爆針與導爆管一般采用廠家生產的定型產品。具體的引爆線路構成如下表:

       

      起爆針引爆線路成本分析表

      序號

      材料

      單位

      數量

      價格

      成本

      使用壽命

      單次起爆成本

      備注

      /m或個

      /

      1

      花線

      m

      150

      0.6

      90

      平均爆破100次左右

      0.9

       

      2

      起爆針

      1

      20

      20

      平均起爆15次左右

      1.3

       

      3

      導爆管

      m

      50

      0.45

      22.5

      單次

      22.5

       

      4

      小計

       

       

       

      132.5

       

      24.7

       

       

      3.2導爆管起爆線路的優化

      在隧道爆破實際操作過程中,專業爆破工人經過實踐摸索,簡化和優化了導爆管引爆線路,將原來的花線----起爆針----導爆管----導爆管雷管網路簡化和優化成花線----電爆導線----導爆管雷管,直接采用電爆導線利用尖端放電引爆導爆管雷管,取得了良好的起爆效果的同時也降低了單次起爆成本。

      電爆導線引爆網路是利用花線作為電源線,一端與高能脈沖起爆器或電容式起爆器聯接,另一端與電爆導線聯接。電爆導線在該網路中起雙重作用:一是起電源線作用,傳遞電源;二是起起爆針作用,利用相鄰正負極高壓下的尖端放電作用產生電火花以激發導爆管。因此,電爆導線居中,一端聯接花線,一端聯接導爆管。導爆管與導爆管雷管、炸藥聯接,完成起爆;具體起爆網路圖如下:

      1.png

       

       

       

       

       

       

       

       

        4電爆導線引爆的論證

      4.1電爆導線引爆的理論可行性

      在電爆導線起爆網路中,電爆導線與導爆管聯接的一端的正負極導線被互相扭結在一起(如上圖所示),長度15cm-20cm,絕緣外皮必須確保完好;端頭需剪切齊整,并將端頭的線芯剝開外露約0.5cm左右,兩極線芯不得接觸,插入導爆管內不少于10cm

      在起爆器的高電壓作用下(一般在1200V以上),作為正負極的兩根電爆導線在相互扭結端瞬間形成強大的電場,在插入導爆管內的尖端處的兩極線芯由于距離近,在強大的電場下,兩極線芯間的空氣被電離,空氣中的帶電離子與導體電荷中和,出現放電火花,從而引爆導爆管內壁的炸藥,炸藥爆炸后連續傳遞進而引爆導爆管雷管,實現引爆。

      電爆導線在高壓下利用尖端放電引爆導爆管是完全可行的:在福永高速公路茹蓮山隧道三車道斷面全斷面光爆施工中,全長1884m均采用電爆導線引爆,未發生拒爆事件,完爆率100%

      4.2電爆導線引爆的安全性

      電爆導線引爆網路的實質依舊是導爆管起爆,區別僅在于利用電爆導線的尖端放電代替了常規的起爆針,其安全性與可靠性仍與導爆管起爆的性能一致。

      由于導爆管引爆靠的是高壓尖端放電產生的電火花,則在有瓦斯和礦塵爆炸危險的場所或環境內是嚴禁使用的。

      4.3電爆導線的優越性

      采用電爆導線尖端放電直接引爆導爆管爆破網路,最大的優點是簡化了爆破網路,減少了聯接工序,進而節省了爆破成本。

       

      電爆導線引爆導爆管的成本分析表

      序號

      材料

      單位

      數量

      價格

      成本

      使用壽命

      單次起爆成本

      備注

      /m或個

      /

      1

      花線

      m

      150

      0.6

      90

      平均爆破100次左右

      0.9

       

      2

      起爆針

      0

      0

      0

      單次

      0.0

       

      3

      電爆導線

      m

      50

      0.12

      6

      單次

      6.0

       

      4

      小計

       

       

       

      96

       

      6.9

       

       

      由此可見,采用電爆導線尖端放電直接引爆導爆管爆破網路,單次起爆成本較常規起爆針網路降低率達72%,具有強大的成本優勢。

      5結語

          利用電爆導線在高電壓下尖端放電產生的電火花直接激發導爆管,進而引爆導爆管雷管起爆的方式不僅在福永高速公路茹蓮山隧道1884m的隧道施工開挖中取得了良好的效果,而且在全國工程隧道施工中正普及開來,具有廣闊的前景,對其引爆理論的研究、網路材料的改良以及網路系統的改進有待進一步的細化和深入。

       

      文章標題:尖端放電在導爆管起爆網路中的應用

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