尖端放电在导爆管起爆网路中的应用

 摘要：本文详细论述了尖端放电作用在导爆管起爆网路中的应用，结合导爆管起爆法的理论及其应用从可行性、安全性以及优越性等方面进行了论证。

关键词：  尖端放电,导爆管,起爆,网路

1.导爆管起爆系统

导爆管起爆系统是20世纪70年代瑞典诺贝尔公司发明的新型起爆系统。我国于1978年自行研究成功，并很快在全国推广使用。

1.1导爆管起爆原理

导爆管因其特有的结构，在受到外界能量的激发后，管内空气绝热压缩，形成管内冲击波，并使管内壁药粉燃烧，燃烧产物与管内空气混合产生气相爆炸反应，反应热支持波阵面前移，形成稳定爆轰。管内爆轰波及高温爆轰产物流引发管末端雷管起爆，进而引爆炸药，达到起爆效果。

1.2导爆管起爆系统

导爆管起爆系统的主要部件为塑料导爆管，它与引爆雷管传爆装置相连接，组成导爆管起爆系统。

1.2.1塑料导爆管

　　塑料导爆管是由一种热塑性塑料在挤出成型的同时将薄层炸药敷设在管内壁的塑料管。如沙林塑料、高压聚乙烯、EVA等均可作为导爆管的材料。一般要求导爆管管材要有较好的透明度(便于检测质量与爆破与否)，内壁药层分布均匀，且附着牢固；传爆过程中，无破壁现象发生；内外径波动小，有较好的强度和刚度，耐老化性能好(以利较长时间的贮存)；且低温性能亦好(以利北方高寒地区使用)。

　　管内炸药成分为：高威力猛炸药黑索金(RDX)或奥克托金(HMX)、铝粉和少量附加物的均匀混合物，每米装药量16±1mg或20±1mg。

1.2.2起爆装置

起爆装置有多种形式，常规如起爆枪击与击发火帽、雷管、高压电火花均能起爆导爆管。

1.2.3传爆装置

传爆装置是实现系统群爆的重要组成元件。可作传爆装置的有连接块和传爆雷管、雷管、导爆索，三、四通或多通连接元件等，有时也利用少量炸药。

1.2.4导爆管与雷管连接

　　导爆管本身不能直接起爆炸药，它必须与雷管连接才能达到起爆炸药的目的。导爆管与雷管连接是通过塑料塞或橡胶塞经卡口器卡口而成的。

2.尖端放电的原理与性质

2.1尖端放电的原理

在强电场作用下，物体表面曲率大的地方(如尖锐、细小物的顶端)，电力线密集，电势梯度达，电场强度剧增，致使它附近的空气被电离而产生气体放电，此现象称电晕放电。尖端放电为电晕放电的一种。

2.2尖端放电的形式与性质

尖端放电的形式主要有电晕放电和火花放电两种。在导体带电量较小而尖端又较尖时,尖端放电多为电晕型放电。这种放电只在尖端附近局部区域内进行，使这部分区域的空气电离,并伴有微弱的荧光和嘶嘶声。因放电能量较小，这种放电一般不会成为易燃易爆物品的引火源,但可引起其它危害。在导体带电量较大电位较高时，尖端放电多为火花型放电。这种放电伴有强烈的发光和破坏声响,其电离区域由尖端扩展至接地体(或放电体),在两者之间形成放电通道。由于这种放电的能量较大，所以其引燃引爆及引起人体电击的危险性较大。

3.尖端放电在导爆管起爆网路中的应用

3.1常规导爆管起爆网路的成本

目前工程隧道的常用导爆管起爆网路是：起爆器----导线----起爆针----导爆管----导爆管雷管----炸药，其中导爆管雷管可多级联接成网络，按要求引爆药包。

为确保安全，在隧道掌子面爆破时，爆破人员须撤离至爆破点200m开外的安全地点方可引爆。如此，导爆管引爆线路则长达200m以上，由于起爆器和操作人员在一起，与导爆管雷管分立两端，则引爆线路由导线、起爆针和导爆管联接而成。起爆针的位置不仅决定了起爆针自身的安全，也决定了导线和导爆管的长度，进而直接决定了导爆管引爆线路的成本。

工程隧道全断面开挖时，掌子面围岩属于单向抛掷，石渣满覆范围约cnv unitname="m" sourcevalue="50" hasspace="False" negative="False" numbertype="1" tcsc="0" w:st="on">50m左右，零星散落范围约50m-80m范围。常规导爆管引爆线路的导线是单塑护层绝缘导线，即俗称的“花线”；起爆针与导爆管一般采用厂家生产的定型产品。具体的引爆线路构成如下表：

 

起爆针引爆线路成本分析表
序号	材料	单位	数量	价格	成本	使用寿命	单次起爆成本	备注
				元/m或个	元		元/次
1	花线	m	150	0.6	90	平均爆破100次左右	0.9
2	起爆针	个	1	20	20	平均起爆15次左右	1.3
3	导爆管	m	50	0.45	22.5	单次	22.5
4	小计				132.5		24.7

 

3.2导爆管起爆线路的优化

在隧道爆破实际操作过程中，专业爆破工人经过实践摸索，简化和优化了导爆管引爆线路，将原来的花线----起爆针----导爆管----导爆管雷管网路简化和优化成花线----电爆导线----导爆管雷管，直接采用电爆导线利用尖端放电引爆导爆管雷管，取得了良好的起爆效果的同时也降低了单次起爆成本。

电爆导线引爆网路是利用花线作为电源线，一端与高能脉冲起爆器或电容式起爆器联接，另一端与电爆导线联接。电爆导线在该网路中起双重作用：一是起电源线作用，传递电源；二是起起爆针作用，利用相邻正负极高压下的尖端放电作用产生电火花以激发导爆管。因此，电爆导线居中，一端联接花线，一端联接导爆管。导爆管与导爆管雷管、炸药联接，完成起爆;具体起爆网路图如下：

 

 

 

 

 

 

 

 

  4电爆导线引爆的论证

4.1电爆导线引爆的理论可行性

在电爆导线起爆网路中，电爆导线与导爆管联接的一端的正负极导线被互相扭结在一起（如上图所示），长度15cm-20cm，绝缘外皮必须确保完好；端头需剪切齐整，并将端头的线芯剥开外露约0.5cm左右，两极线芯不得接触，插入导爆管内不少于10cm。

在起爆器的高电压作用下（一般在1200V以上），作为正负极的两根电爆导线在相互扭结端瞬间形成强大的电场，在插入导爆管内的尖端处的两极线芯由于距离近，在强大的电场下，两极线芯间的空气被电离，空气中的带电离子与导体电荷中和，出现放电火花，从而引爆导爆管内壁的炸药，炸药爆炸后连续传递进而引爆导爆管雷管，实现引爆。

电爆导线在高压下利用尖端放电引爆导爆管是完全可行的：在福永高速公路茹莲山隧道三车道断面全断面光爆施工中，全长1884m均采用电爆导线引爆，未发生拒爆事件，完爆率100%。

4.2电爆导线引爆的安全性

电爆导线引爆网路的实质依旧是导爆管起爆，区别仅在于利用电爆导线的尖端放电代替了常规的起爆针，其安全性与可靠性仍与导爆管起爆的性能一致。

由于导爆管引爆靠的是高压尖端放电产生的电火花，则在有瓦斯和矿尘爆炸危险的场所或环境内是严禁使用的。

4.3电爆导线的优越性

采用电爆导线尖端放电直接引爆导爆管爆破网路，最大的优点是简化了爆破网路，减少了联接工序，进而节省了爆破成本。

 

电爆导线引爆导爆管的成本分析表
序号	材料	单位	数量	价格	成本	使用寿命	单次起爆成本	备注
				元/m或个	元		元/次
1	花线	m	150	0.6	90	平均爆破100次左右	0.9
2	起爆针	个	0	0	0	单次	0.0
3	电爆导线	m	50	0.12	6	单次	6.0
4	小计				96		6.9

 

由此可见，采用电爆导线尖端放电直接引爆导爆管爆破网路，单次起爆成本较常规起爆针网路降低率达72%，具有强大的成本优势。

5结语

    利用电爆导线在高电压下尖端放电产生的电火花直接激发导爆管，进而引爆导爆管雷管起爆的方式不仅在福永高速公路茹莲山隧道1884m的隧道施工开挖中取得了良好的效果，而且在全国工程隧道施工中正普及开来，具有广阔的前景，对其引爆理论的研究、网路材料的改良以及网路系统的改进有待进一步的细化和深入。