黃躍全,張成俊

(1.重慶順安爆破器材有限公司,重慶400700;2.中煤科工集團(tuán)淮北爆破技術(shù)研究院有限公司,安徽淮北235000)

0 引言

導(dǎo)爆管雷管以其安全可靠、抗靜電、抗水等優(yōu)點(diǎn),在礦山、交通、水電等行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。目前使用較多的是毫秒延期導(dǎo)爆管雷管,但有的礦山開采場合需要或習(xí)慣使用秒延期爆破,這些年來市場對(duì)秒延期導(dǎo)爆管雷管的需求在逐年增加。因此,為用戶提供一種發(fā)火可靠,延時(shí)精準(zhǔn)的秒延期導(dǎo)爆管雷管產(chǎn)品是生產(chǎn)企業(yè)必須考慮的技術(shù)問題[1-5]。

1 秒導(dǎo)爆管雷管結(jié)構(gòu)

國內(nèi)秒延期導(dǎo)爆管雷管的結(jié)構(gòu)多種多樣,但用得最多的是單鉛芯延期結(jié)構(gòu)和內(nèi)管式延期結(jié)構(gòu),如圖1(a)、(b)。秒延期單鉛芯結(jié)構(gòu)實(shí)際上與毫秒延期相同,只是所用延期藥一般為低感度低燃速延期藥,這種結(jié)構(gòu)的延期精度較好,但存在的問題是在管殼長度有限的情況下僅能實(shí)現(xiàn)低段秒延期,且經(jīng)常由于過程控制不好存在一定數(shù)量的瞎火問題。而內(nèi)管式延期結(jié)構(gòu)是利用內(nèi)管進(jìn)行多裝多壓來實(shí)現(xiàn)高段別的秒延期,雖然解決了延期秒量雷管瞎火問題,但與鉛芯式延期結(jié)構(gòu)相比,一方面延時(shí)精度較差,段別之間容易串段,另一方面其所裝延期藥用量較大,生產(chǎn)成本較高?；谶@些問題,綜合兩種結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn),我們對(duì)延期結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn),提出了雙鉛芯延期結(jié)構(gòu)思路。

2 雙鉛芯延期結(jié)構(gòu)

雙鉛芯延期結(jié)構(gòu)是在導(dǎo)爆管與基礎(chǔ)雷管間裝壓兩個(gè)鉛芯體,下部為主延期鉛芯,上部為點(diǎn)火鉛芯,如圖1(c)所示。點(diǎn)火鉛芯采用火焰感度較高的延期藥芯,這樣上端面能被導(dǎo)爆管可靠點(diǎn)火,下端面又與主延期鉛芯緊密接觸,實(shí)現(xiàn)對(duì)主延期鉛芯點(diǎn)火和傳火。影響雙鉛芯延期結(jié)構(gòu)延時(shí)性能及發(fā)火可靠性的因素較多,從延期藥劑選擇、延期體拉制和裝填裝配工藝三個(gè)主要影響因素進(jìn)行分析和試驗(yàn),從而確定一個(gè)較為合理可行的生產(chǎn)工藝。

圖1 秒延期導(dǎo)爆管雷管結(jié)構(gòu)示意圖

2.1 延期藥劑的選擇

主延期鉛芯所用的延期藥一般選擇鎢系延期藥,以滿足高段別高秒量的需要。首先,選擇幾種配比的鎢系延期藥進(jìn)行初步測試(見表1)。根據(jù)測試結(jié)果同時(shí)考慮到發(fā)火可靠性,其鎢粉配比控制在30% ～50%,對(duì)應(yīng)的單位長度鉛芯延時(shí)在140 ～340 ms/mm(含點(diǎn)火鉛芯延時(shí)),能夠滿足2 ～10 段秒導(dǎo)爆管的延期時(shí)間要求。

表1 不同配比的鎢系延期藥單位延期時(shí)間

點(diǎn)火鉛芯選擇點(diǎn)火藥一方面考慮有較高的導(dǎo)爆管點(diǎn)火感度,另一方面要有足夠的點(diǎn)火能量輸出,一般應(yīng)選擇高熱感度低秒量的延期藥。通過測試結(jié)果(見表2)顯示,鉛丹硅系點(diǎn)火鉛芯出現(xiàn)雷管瞎火(解剖發(fā)現(xiàn)是點(diǎn)火鉛芯燃燒,主延期鉛芯未點(diǎn)火),鎢系延期藥點(diǎn)火反而更為可靠。查閱相關(guān)資料分析原因?yàn)?一個(gè)合理的傳火序列,其燃速差別不宜太大,因?yàn)橹餮悠隗w用延期藥劑相對(duì)較為鈍感,要實(shí)現(xiàn)可靠點(diǎn)火,一方面溫度要達(dá)到其發(fā)火點(diǎn),另一方面點(diǎn)火熱源必須維持一定時(shí)間才能實(shí)現(xiàn)可靠點(diǎn)火,也就是具備一定的點(diǎn)火沖能。鉛丹硅系點(diǎn)火藥燃速太快,主延期藥芯受熱時(shí)間短,熱沖能偏小,不利于點(diǎn)火,而鎢粉60%的延期藥芯,由于其燃速與主延期體藥芯差別不太大,熱沖能適中,更有利于點(diǎn)火。當(dāng)然,確定點(diǎn)火鉛芯長度時(shí)也應(yīng)考慮到這點(diǎn),其長度必須保證藥芯能夠達(dá)到穩(wěn)定燃燒狀態(tài)并有一定的持續(xù)時(shí)間。通過對(duì)比測試,點(diǎn)火鉛芯切長控制在6 ～8 mm 較為適宜。

表2 點(diǎn)火鉛芯用延期藥對(duì)比測試

2.2 延期體拉制工藝

通常毫秒導(dǎo)爆管雷管的延期體為保證藥芯的密度,防止切鉛和排鉛過程出現(xiàn)端面掉藥現(xiàn)象,一般采用一裝兩套單芯拉制工藝,其藥芯直徑一般在1.8 ～2.0 mm。而對(duì)于秒延期雷管,由于藥劑火焰及熱感度相對(duì)鈍感,藥芯直徑對(duì)點(diǎn)火及傳火的可靠性影響較大,為此,分別采用一裝兩套和一裝一套兩種拉制工藝進(jìn)行對(duì)比測試,測試結(jié)果見表3?？梢钥闯?一裝兩套拉制工藝樣品測試中個(gè)別雷管出現(xiàn)瞎火,經(jīng)解剖發(fā)現(xiàn)也是主延期鉛柱未被引燃。這是由于一裝兩套拉制工藝藥芯較細(xì),點(diǎn)火鉛芯輸出能量偏小,再加上主延期體藥芯受熱面積較小,不能實(shí)現(xiàn)可靠點(diǎn)火,而一裝一套由于藥芯相對(duì)較粗,藥芯直徑一般在2.5 ～2.7 mm,能夠正常點(diǎn)火及傳火,未出現(xiàn)雷管瞎火。因此,秒延期雷管宜采用粗藥芯延期體,并且在拉制和裝配過程中點(diǎn)火鉛柱和主延期鉛柱藥芯的同軸度應(yīng)盡可能一致,以確保兩藥芯接觸面完全對(duì)位。

表3 延期體拉制工藝對(duì)比測試

2.3 裝填裝配工藝

目前,鉛芯延期體與基礎(chǔ)雷管裝配大多數(shù)采用的間隙配合方式,考慮到產(chǎn)品結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和防止雷管速炸,對(duì)延期鉛柱需要進(jìn)行卡腰固定。雙鉛芯延期結(jié)構(gòu)有三種卡腰方式,即點(diǎn)火鉛芯卡腰、主延期鉛芯卡腰和二者均卡腰,通過對(duì)比測試,三種卡腰方式結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,均能滿足裝配要求,但后兩種卡腰方式的雷管延期精度變差。因此,選擇點(diǎn)火鉛芯卡腰方式進(jìn)行裝填裝配較為理想。同時(shí),對(duì)不同卡腰直徑進(jìn)行對(duì)比測試,結(jié)果表明,收縮直徑小于5.2 mm 時(shí)雷管容易出現(xiàn)瞎火,大于6.0 mm時(shí)有速炸出現(xiàn),因此卡腰直徑控制在5.4 ～5.8 mm較為適宜。

3 解決批量試產(chǎn)問題

按照測試所確定的生產(chǎn)工藝進(jìn)行小批量試生產(chǎn),來驗(yàn)證此種延期結(jié)構(gòu)的可行性。但在批量試產(chǎn)初期,偶爾出現(xiàn)個(gè)別雷管延期時(shí)間異常偏高甚至有瞎火,對(duì)瞎火雷管解剖發(fā)現(xiàn)均是點(diǎn)火鉛芯已燃燒,主延期鉛芯未被點(diǎn)燃,即點(diǎn)火鉛與主延期體接觸面出現(xiàn)斷火。經(jīng)模擬測試分析,主要原因是生產(chǎn)過程中,延期鉛芯端面出現(xiàn)掉藥。當(dāng)兩個(gè)接觸端面藥芯有一個(gè)或兩個(gè)出現(xiàn)掉藥時(shí),點(diǎn)火藥芯與主延期藥芯間將產(chǎn)生空穴,造成延期秒量異常升高,嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)斷火。為此,一方面適當(dāng)增加單根鉛管裝藥量,提高藥芯密度,另一方面加強(qiáng)生產(chǎn)過程控制,減少對(duì)已切延期體的翻動(dòng)和掉藥鉛柱的挑選。通過采取這兩方面措施,后續(xù)生產(chǎn)中未再出現(xiàn)延期秒量異常和雷管瞎火問題。

4 結(jié)論

通過一系列摸索試驗(yàn),確定了適用于雙鉛芯延期結(jié)構(gòu)的延期藥種類、延期體拉制工藝及裝填裝配工藝,并經(jīng)批量試生產(chǎn)和用戶使用。實(shí)踐證明,秒導(dǎo)爆管雷管采用雙鉛芯延期結(jié)構(gòu)是可行的,產(chǎn)品性能符合民爆行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求,既具有傳統(tǒng)的單鉛柱延期結(jié)構(gòu)的延時(shí)精度,又具有內(nèi)管式延期結(jié)構(gòu)的點(diǎn)火可靠性,并且生產(chǎn)工藝簡單,可利用現(xiàn)有工裝設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn),是一種較為理想的延期結(jié)構(gòu)。