煤礦起爆技術與起爆器材知識
煤礦起爆技術與起爆器材知識
炸藥的起爆方法有電力起爆法和非電力起爆法兩種，煤礦井下隻能使用電力起爆法。
一、電力起爆技術
(一)瞬發電雷管
通入足夠的電流，能在瞬間立即起爆的電雷管為瞬發電雷管，其構造如圖9—1所示。
圖9—1 瞬發電雷管
1—副起爆藥(頭遍藥);2—雷管殼;3—副起爆藥(二遍藥);
4—正起爆藥;5—橋絲;6—硫磺;7—腳線
常用的瞬發電雷管為8號，其裝藥量與8號火雷管相同，所不同的是管內裝有點火裝置。點火裝置為直插式，引發過程是由電流通過橋絲產生電阻熱，瞬間點燃正起爆藥，繼而引爆副起爆藥。正起爆藥一經點燃，即使電流中斷也能爆炸，瞬發電雷管由通電到爆炸的時間間隔一般不超過10ms，無延期過程。
《煤礦安全01manbetx 》規定“不同廠家生產的或不同品種的電雷管不得摻混使用”，因不同廠家不同批號的電雷管使用的橋絲材質或直徑不同，如果通以相同的電流，可能出現一種橋絲已經燒斷、而另一種橋絲尚未達到點火溫度的現象，從而造成部分電雷管拒爆。
瞬發電雷管可分為普通型和煤礦許用型兩種。前者可用於無瓦斯工作麵，後者可用於高瓦斯煤礦或有瓦斯煤塵爆炸危險的采掘工作麵以及有煤與瓦斯突出危險的工作麵。
煤礦許用型瞬發電雷管與普通瞬發電雷管結構基本相同。它之所以具有較高的安全性，主要是在副起爆藥(猛炸藥)中加入了一定量的消焰劑。消焰劑通常采用氯化鉀，可以起降低爆溫、消焰和隔離瓦斯與爆炸火焰接觸的作用，從而有效地預防瓦斯爆炸。
瞬發電雷管在巷道掘進中隻能用於全斷麵分次爆破。
(二)秒延期電雷管
通入足夠的電流後，以1秒、半秒間隔時間延期爆炸的電雷管分別為秒、半秒延期電雷管。它和瞬發電雷管的區別是在引火頭和加強帽之間增加了一段導火索作為延期引爆元件，改變導火索的長短就可以得到各個段的不同延期時間。同時，為排出導火索燃燒時的氣體而不影響導火索的燃速，在雷管殼上設有氣孔，秒延期電雷管的結構如圖9—2所示。
圖9—2 秒延期岩石電雷管
1—腳線;2—硫磺;3—引火藥頭;4—正起爆藥;
5—副起爆藥(二遍藥);6—副起爆藥(頭遍藥);7—雷殼管;
8—加強帽;9—導火索(延期引爆元件);l0—出氣孔
秒延期電雷管為非煤礦許用電雷管，隻能用於無瓦斯的岩巷掘進工作麵。《煤礦安全01manbetx 》規定：在采掘工作麵，必須使用煤礦許用瞬發電雷管或煤礦許用毫秒延期電雷管。能用毫秒延期電雷管時，最後一段的延期時間不超過130ms。秒延期電雷管和半秒延期電雷管各段的間隔時間長達1s或0.5s，當前段雷管爆炸後，瓦斯濃度達到1%以上，後段雷管爆炸時，就很容易引燃瓦斯，而且秒或半秒延期電雷管內的延期藥燃燒時，要從電雷管排氣孔中噴出火焰和高溫氣體，也成為引燃瓦斯的危險因素。因此，秒或半秒延期電雷管不能用於有瓦斯或煤塵爆炸危險的采掘工作麵。
(三)毫秒延期電雷管
通入足夠的電流，以若幹毫秒間隔時間延期爆炸的電雷管為毫秒延期電雷管，簡稱毫秒電雷管。
毫秒延期電雷管為普通型和煤礦許用型兩種。國產普通型毫秒電雷管共20段，結構如圖9—3所示。各段延期時間及腳線顏色標誌見表9—3。
圖9—3 毫秒延期岩石電雷管
1—腳線;2—硫磺;3—引火藥頭;4—正起爆藥;5—副起爆藥(二遍藥);
6—副起爆藥(頭遍藥);7—雷殼管;8—內銅管;9—延期引爆藥
普通型毫秒電雷管由於金屬管殼、加強帽、聚乙烯絕緣腳線包皮等在雷管爆炸時產生灼熱碎片和殘渣、延期藥燃燒時噴出的高溫顆粒殘渣、副起爆藥爆炸時產生的高溫火焰等原因，仍有引爆瓦斯的可能性。
煤礦許用型毫秒電雷管是在猛炸藥中加入消焰劑，還將延期藥裝入鉛延期體的5個細管中並加厚管壁，從而使上述不安全因素得到有效解決。結構如圖9—4所示。
煤礦許用型毫秒電雷管可用於有瓦斯或煤塵爆炸危險的采掘工作麵，高瓦斯礦井，煤與瓦斯突出礦井。《煤礦安全01manbetx 》規定：使用煤礦許用毫秒延期電雷管時，最後一段的延期時間不得超過130ms(即1～5段)。因為經測定在高瓦斯礦井炸藥爆炸後160ms，瓦
表9—3 國產毫秒延期電雷管延期時間與標誌
圖9—4 煤礦許用毫秒延期電雷管
1—腳線;2—銅管殼;3—引火藥頭;4—鉛延期體;5—正起爆藥;6—副起爆藥
斯濃度達0.3%～0.5%，260 ms時為0.3%～0.95%，360ms時為0.35%～1.6%，局部地點瓦斯濃度將更高，而130ms僅有360ms的三分之一多一點，瓦斯的湧出濃度比瓦斯的爆炸下限少83%～86%，因而有足夠的安全係數，而且煤礦許用毫秒延期電雷管不存在從排氣孔中噴出火焰和高溫氣體的問題。因而，煤礦許用毫秒電雷管可用於井下有瓦斯煤塵爆炸危險的工作麵。
(四)抗雜散電流雷管
抗雜散電流雷管又可分為無橋絲抗雜散電流毫秒電雷管和低阻橋絲式抗雜散電流毫秒電雷管。
1.無橋絲抗雜散電流毫秒電雷管
雷管結構如圖9—5所示，其特點是取消了橋絲而在引火藥中加入乙炔、石墨、炭黑等導電物質，做成有導電性的引火頭，這種引火頭的電阻不是固定值，當外加電壓小於額定電壓時其電阻值較大，通過電流小，不足以引燃引火藥。當外加電源高於額定值時，其電阻下降，導致通過電流變大，發熱量增加，直到可以點燃引火藥。無橋絲電雷管可保證在5V電壓作用下5min不發火。這種雷管不能用動力電源和一般起爆器起爆，要用專門設計的GM—2000型高能脈衝起爆器起爆。不能用一般的電爆網路計算方法進行設計計算，網路導通時不易發現漏聯等問題。
圖9—5 無橋絲抗雜散電流毫秒電雷管示意圖
1—腳線;2—封口;3—紙墊;4—管殼;5—引火頭：6—延期裝置;
7—加強帽;8—點火藥;9—正起爆藥;l0—副起爆藥(黑索金);11—鈍化黑索金
2.低阻橋絲式抗雜散電流毫秒電雷管
其結構與普通毫秒電雷管相同，隻是用電阻很小的紫銅絲作為橋絲，有較好的抗雜散電流的能力。
二、發爆器及其檢測器
《煤礦安全01manbetx 》規定：井下放炮都必須使用發爆器，開鑿或延深通達地麵的井筒時，無瓦斯的井底工作麵中可使用其他電源起爆，但電壓不得超過380V，並必須有電力起爆接線盒。電力起爆接線盒所用的電源、線路連接的方法、開關的構造、裝設的地點等都應編製設計，報礦總工程師批準。發爆器或起爆接線盒都必須采用礦用防爆型(礦用增安型除外)。
(一)晶體管電容式發爆器
發爆器是用來供給電爆網路上的電雷管起爆電能的器具，又稱起爆器或放炮器。電容式發爆器有防爆型和非防爆型兩種，煤礦井下隻準使用防爆型發爆器，它具有體積小，重量輕，外殼防爆，供電時間能控製在6ms以內。6ms後即使網路炸斷，裸露線路相碰，也不會產生火花，因受發爆器能力限製，多用於串聯網路。
電容式發爆器部件小，結構嚴密，而且由於井下條件和環境所限，往往因使用檢查、保管和維護不當而造成部件損壞，改變或失去起爆和防爆能力，影響安全使用，所以必須做到經常檢查、合理使用和妥善保管。
1.檢查
下井前領取發爆器時，應檢查發爆器外殼、固定螺絲、接線柱和防塵小蓋等部件是否完整，毫秒開關是否靈活，發現有破損或發爆能力不足時，應立即更換。入井前要對氖氣燈泡做一次試驗性檢查，如氖氣燈泡在發爆器充電時間少於規定時間時閃亮，表明發爆器正常;如充電時間大於規定時間時閃亮，應更換電池。氖氣燈泡不亮時，應立即更換。
若使用時間過長，應檢查它能否在3ms～6ms內輸出足夠的電能和自動切斷電源，停止供電。
電容式發爆器應定期檢查，檢查時用新電池做電源，測量輸出電流和主電容充電電壓以及充電時間。若測量的數值低於額定值，為不合格，應進行大修。
2.使用
使用電容式發爆器時，必須按下列程序和要求操作：
(1)使用前，應先檢查氖氣燈泡在規定時間內是否發亮，如在規定時間內發亮，則證明發爆能力正常。然後方可準備與放炮母線連接。
(2)爆破工在接到組長發出的放炮命令，並收到瓦斯檢查員交來的放炮牌以後，確認人員已全部撤離，並發出規定的放炮信號後，方可解開母線接頭接到發爆器的接線柱上，以免發生早爆傷人。
(3)將發爆器與母線連接好後，將開關鑰匙接入毫秒開關內，按逆時針方向，轉至充電位置，待氖氣燈亮後，立即按順時針方向轉至放電位置。如不立即轉至放電位置，不但浪費電力，而且由於主電容端電壓連續上升，可能引起發爆器內部元件損壞。在放炮後，開關停在“放電”位置上，拔出鑰匙由自己保管好，並解下母線，扭成短路掛好。每次放炮後，應及時將防塵小蓋蓋好，防止煤塵或潮氣侵入。
3.保管
發爆器必須由爆破工妥善保管，上下井隨身攜帶，班班升井檢查。在井下要掛在支架上或放在木箱裏，不要放在潮濕或淋水地點，以免受潮。
《煤礦01manbetx 》規定：“發爆器的把手、鑰匙或電力起爆接線盒的鑰匙，必須由爆破工隨身攜帶，嚴禁轉交別人。不到爆破通電時，不得將把手或鑰匙插入發爆器或電力起爆接線盒內，爆破後，必須立即將把手或鑰匙拔出，摘掉母線並扭結成短路”。
發爆器發生故障，應及時送到井上由專人修理，不得在井下拆開修理，更不得撞擊、敲打，發爆器充電時間超過規定，必須及時在地麵更換電池;長期不用的發爆器，必須取出電池。
嚴禁將兩個接線柱聯線短路打火花檢查有無殘餘電荷和用發爆器檢查母線導通，因為它不僅容易擊穿電容及其他元件，更容易引起瓦斯煤塵爆炸。
(二)MFBB型發爆器
MFBB型發爆器是在保留MFB係列發爆器的一切功能，並改進FBB型的基礎上研製而成的。它消除了MFB係列電容式發爆器在安全上存在的問題。其特點表現在當母線產生虛接、斷路和短路等故障時，發爆器即不能充電，從而避免發生爆前火花、丟炮和由於電源連線不良等造成瞎炮;向網路輸送的電能與負載相適應，從而避免了大馬拉小車引起的高溫火花和丟炮等不安全因素;采用了快速接線端子及彈簧壓緊結構，接線簡單可靠，端子保持清潔，減少了接觸電阻，而且不能用接線端子短路作母線打火導通試驗，從而可防止因發爆器火花引起的瓦斯燃燒和爆炸02manbetx.com ;通電時間為4ms，比MFB係列發爆器的6ms，更能可靠地防止爆後火花。
MFBB型發爆器由MFB-100型隔爆網路安全閉鎖式發爆器、本質安全型爆破測試器、本質安全型爆破用警示器、爆破母線及母線纏繞絞車包箱、本質安全發爆器測量儀組成。
MFBB—100型發爆器適用於有瓦斯或煤塵爆炸危險的采掘工作麵，供引爆串聯電雷管用。適用工作環境為海拔1000m以下，相對濕度為≤95±3%，溫度為-20℃～+40℃。其技術特征見表9—4。
表9—4 MFBB—100型發爆器技術特征
本質安全型爆破測試器(即礦用數字式歐姆表)，是用來測量爆破網路連接情況的數字式儀表，能測出具體數值，取代隻能測導通和斷路的光電導通表。通過測試，可以了解接觸電阻的數值，測試無誤後再進行爆破，可確保爆破工作質量，增加安全程度，避免拒爆、瞎炮和丟炮現象，避免發生火花引燃瓦斯。
如測得數值大於或小於規定範圍，則說明有斷路或短路現象，需要用測試器查找網路中的故障點。
查找故障時，首先將母線一端短路，測另一端母線電阻值，如電阻值在10Ω以上，則說明母線存在接觸電阻，即母線有斷路、短路或接頭有鏽蝕處，應檢查故障點;如母線完好，再用測試器測量整個串聯電雷管的網路，如確認整個串聯電雷管網路有故障，就要將整個網路分成幾組，再逐個分組進行測量直到查出故障並排除後，再用閉鎖式發爆器起爆，可一次起爆成功。
本質安全型爆破用警戒器，適用於井下采煤或掘進巷道，代替拉線、紅燈和用人放警戒辦法。該警戒器用語言和聲音告知人們“前方放炮請您止步”。在井下放炮時，在通往放炮地點的警戒位置安設，起到警戒作用，警戒器可連續放置達4h，警戒器分為語言燈光式和警聲燈光式兩種。
三、網路檢測儀器
(一)導通表
導通表又名測炮器，它是專門用來測量電雷管、放炮母線或電爆網路是否導通的儀表。
常用光電導通表如圖9—6所示。
圖9—6 光電導通表
(a)—外貌;(b)—線路示意圖;1—硒光電池或矽光電池;2—檢流計;3—金屬片
光電導通表內部電源為硒光電池或矽光電池，在礦燈或其他光線照射下，最高可產生0.5V電壓，無光線照射時，不產生電壓。使用時，先用礦燈照射電池，同時使被測物件的兩端分別與導通表的兩個金屬片相碰，回路接通，檢流表指針轉動，表明被測物件導通，無斷路;若指針不動表明被測物件不導通，有斷路。光電導通表結構簡單，體積小，操作方便，導通電流隻有幾十微安，可確保電雷管導通量的絕對安全，但使用後必須避光保存，以免浪費電池。
(二)爆破線路電橋
爆破線路電橋是用來檢查和測量電雷管及電爆網路的通斷和電阻的儀表。目前使用的多是205—1型，其外型如圖9—7所示。
用爆破線路電橋檢測時，先把電雷管腳線或電爆網路的母線接在電橋的兩個接線柱上，使轉換開關指向“雷管”或“網路”，再用手壓下按鈕，同時旋轉分劃盤，若檢流表的指針不動，則說明電雷管或網路不通;若檢查指針擺動，則說明電雷管或網路導通;當檢流表指針居中時，即可鬆開按鈕，此時指針所指分劃盤上的讀數，即為被測的電雷管或電爆網路的電阻值。這種電橋測量電阻的範圍是0.2Ω～50Ω，其工作電流遠小於電雷管的安全電流。
圖9—7 205—l型爆破線路電橋外形
1—轉換開關;2—調整鈕;3—檢流表;4—電池室
5—外殼;6—分劃盤;7—接線柱;8—按鈕
