浅谈井下雷管拒爆

浅谈井下雷管拒爆

1同煤集团煤炭爆破工程的现状矿山每年使用大量的雷管。由于各种原因，单个雷管没有爆炸。爆炸不仅影响到岩石破碎的效果和进度，而且在施工过程中还存在潜在的安全风险。按2009年统计数据,大同市全年出口煤炭2141万t,出口煤炭加工过程中共清理出未引爆雷管20779发,混入煤炭中的雷管平均达到9.7发/万t;同煤集团每年使用雷管大约500万发左右,集团公司各煤矿都不程度存在着这样的问题,按四台矿2009年雷管平均丢失率1.5‰计算,同煤集团每年丢失雷管约7500发。为了有效遏制这一现象,文章探讨了煤矿井下爆破操作中可能造成雷管拒爆的内、外因及人为因素进行了具体分析,并制定合理有效的措施。从根本上杜绝雷管混入煤炭中的现象,为煤矿安全、快速、高效生产提供保障。2管道的结构和性能参数2.1东南角相关系数的电雷管煤矿井下在用电爆网络起爆的爆破系统中,通常使用的是电雷管。电雷管可分为瞬发电雷管、秒和半延期电雷管和毫秒延期电雷管。电雷管主要是由引火装置、延时装置和起爆药组成。为了防治爆破引起瓦斯爆炸,在煤矿井下使用的电雷管主要是瞬发电雷管和1~5段毫秒延期电雷管。(1)瞬发电雷管:是一种通电即爆的雷管,按其点火方式分为直插式和引火头式,见图1。(1)脚线:脚线有铜和铁两种,长度2m;(2)桥丝:一般采用康铜或镍铬电阻丝焊接在两根脚线的端线芯上,直径0.03~0.05mm,长度4~6mm;(3)引火药:引火药位于桥丝头部,一般采用可燃剂和氧化剂的混合物。(2)毫秒延期电雷管(毫秒电雷管):这种电雷管的延期时间是以毫秒计,其结构与秒延期雷管基本相同,见图2。不同的是延期装置,毫秒电雷管的延期药是硅铁和铅丹的混合物,并掺入适量的硫化锑以调节药剂的反应速度。毫秒管中还装有延期内管,其作用是固定和保护延期药。2.2电雷管电阻测定电雷管是通入足够强度的电流后,桥丝灼热引爆的。表示电雷管灼热特性参数有电雷管全电阻、最低准爆电流、最大安全电流、发火冲能、发火时间和传导时间等。这些特性参数也是检验雷管的质量、计算电爆网络、选择起爆电源和仪器测量的依据。(1)电雷管的全电阻,是指每发电雷管的桥丝电阻与脚线电阻之和,它是进行电爆网络计算的基本参数。在设计网络的准备工作中,必须对整批电雷管逐个进行电阻测定,选择电阻值相等或近似的使用于同一网络中(在同一网络中,电雷管电阻差值不宜超过0.25Ω),以保证起爆的可靠性和良好的爆破效果。(2)最大安全电流。给电雷管通以恒定直流电,5min内不致引爆雷管的电流最大值,叫做最大安全电流,又称工作电流。此电流值的实际意义在于选择测量电雷管的仪表,仪表的工作电流不能超过此值。(3)最低准爆电流。给电雷管通以恒定直流电,能准确地引爆雷管的最小电流值,称为电雷管的最低准爆电流,一般为0.7A。若通入的电流小于最低准爆电流,即使通电时间较长,也难以保证可靠地引爆电雷管。(4)发火冲能。电雷管在点燃时间内,每欧姆桥丝所提供的热能,称为发火冲能。发火冲能与通入电流值的大小有关,电流愈小,散热损失愈大。当电流值趋于最大安全电流时,发火冲能趋于无穷大;反之,增大电流值时,热能损失小,电流增至无穷大时的发火冲能,称为最小发火冲能。发火冲能是电流起始能的最低值,又称点燃起始能。发火冲能大的电雷管敏感低,发火冲能小的电雷管敏感高。2.3第三,爆破后拒爆当电雷管串联成组起爆时,由于串群中每个电雷管的发火冲能有差异,发火冲能低的雷管首先被点燃爆炸,立即爆断网路致使发火冲能高的电雷管发火头在还未点燃的情况下因断路而拒爆。为了确保串联成组的雷管组全部爆破,必须保证各点火头的着火时间小于电路的断开时间,完全起爆电雷管的关键问题在于使放炮电路的电阻小于放炮器的额定负载电阻。3炮检雷管丢失的原因分析3.1起爆器输出冲能采用灵敏度较高的VC890C+数字万用表,对从选煤厂筛检出来的未爆雷管随机抽样选取18枚,并对其进行编号分组测试,见图3。通过测试未爆雷管电阻、电容式起爆瞬时电压的值,电能量W=I2RT和雷管的发火冲能G是一样的,由于未爆雷管的电阻值都偏小,由于电阻值较小的雷管所获得的发火冲能变小,达不到电雷管药头发火温度,致使雷管未起爆。起爆器对于发火感度和发火时间主要取决于它输出的功率,根据输出冲能K=CU02[1-exp(-2t0/RCC)]/2RC,其中C为引爆电容,U为引爆峰值电压,RC为电爆网络总电阻。由上式可知,煤矿井下使用的电容式起爆输电时间小于6ms,通电时间非常短,由于井下受充电时间、起爆间隔时间影响,还有使用环境差,年限也较长,导致峰值电压不稳定,部分雷管达不到起爆条件,造成雷管未起爆,所以雷管电阻值、起爆器是造成雷管丢失的原因之一。3.2煤体含水率对爆破网络的影响通过采集四台矿实体煤中的6块煤,将其编号为1~6,并在实验室加工成300×200×100mm试件。将1号试件在自然条件下放3天,使水分降低,2号试件为井下原始状态,其余试件依次在水中浸泡4h、6h、8h、10h。利用图4仪器对试件进行测试,测试结果见表1。从表1可知,煤体含水率影响着电阻值,从而影响电流,影响煤体导电性,可见,掘进工作面煤体的水分变化对爆破网络中的电流有直接影响。从四台矿提供的煤质资料可知,煤层的全水分为11.47%~15.3%,含水率比较高,所以在爆破过程中,一旦有雷管接头与煤壁接触,很可能由于分流作用使电阻小的雷管拒爆,特别是掘进工作面湿度较大,由于温度的变化,极易在工作面煤壁上产生表面冷凝水,增加煤的导电性,从而使电阻值较小的雷管出现拒爆现象。3.3脚线串联阻值测定总电阻值不确定部分放炮工联线时操作不规范,脚线的连接方法不正确,有时可能造成爆破网络电阻值增大。另外,由于井下爆破环境较为污浊,放炮工在操作时可能沾满油污、煤灰、碳泥等杂质,在脚线连接时,这些杂物可能影响脚线的良好接触,导致电阻值增加,整个网络的电流减小,从而造成个别雷管拒爆。为此,通过实验来证实影响脚线电阻值的原因。实验设备采用放炮脚线、黄油、碳灰、湿碳泥、VC890C+数字万用表。分成3组:第一组为两条脚线串联,第二组为3条脚线串联,第三组为4条脚线串联。每组脚线分别在露出部分附着油污、煤灰、湿碳泥,用“标准”、“松散”两种联结方式测定串联脚线总电阻。第一组:两条放炮脚线长度分别为110cm、100cm,电阻值分别为1.0Ω、0.7Ω;第二组:3条放炮脚线长度分别为110cm、100cm、100cm,电阻值分别为1.0Ω、0.7Ω、0.8Ω;第三组:4条放炮脚线长度分别为110cm、100cm、100cm、95cm,电阻值分别为1.0Ω、0.7Ω、0.8Ω、0.7Ω;测定串联阻值见表2~4。从3组实验结果来看,油污、煤灰、湿碳泥等附着物对脚线阻值都有不同程度的影响,脚线在干净状态下阻值最小,在附着油污、煤灰会增加脚线阻值,而附着湿碳泥时脚线阻值最大。因此,当雷管数量较多时,在整个爆破网络中,电阻值有明显增大,同样,降低了整个爆破网络的电流,进而影响雷管的起爆。4标准化爆破质量控制要点综上所述,提出以下几点预防措施:(1)在引进雷管时,尽可能地采用先进生产工艺技术制造。(2)在使用雷管前,必须对电雷管进行质量检测,检测电雷管是否有短路、断路、电阻值不稳定情况。有条件的矿井对雷管进行抽样串联起爆检验,要求通电瞬间100%爆炸。(3)在电雷管发放前,必须在编号后做全电阻检测,筛选出不合格的电雷管,特别是从工作面返回的“回头管”,必须重新进行全电阻检查。(4)正确选用起爆器,对起爆器强化实行统一管理,做到统一收发、统一检查维修、定期维护,保证完好的工作状态。(5)在井下爆破不论煤壁是否干燥,都要对所有的连接点做绝缘处理或将连接点离开煤壁,防止因爆破网络短路使雷管拒爆。