起爆索的概念及其特性?

朱順官卜令濤李 燕張 琳鄒 濤南京理工大學化工學院(江蘇南京，210094)山東天寶化工股份有限公司(山東平邑，273300)

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起爆索的概念及其特性
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朱順官①卜令濤②李 燕①張 琳①鄒 濤①
①南京理工大學化工學院(江蘇南京，210094)
②山東天寶化工股份有限公司(山東平邑，273300)

[摘 要]本文采用了新的導爆索芯藥，得到了一種具有起爆特性的索，稱之為起爆索。它能夠被常規的電點火頭、非電導爆管或延期體點火，并很快形成爆轟輸出，對工業炸藥實現引爆，因而具備工程雷管的功能。經過對起爆索爆速、殉爆距離、點火感度、起爆能力、軸向威力等的測定，反映出爆速與芯藥線密度有關，其殉爆距離是普通導爆索的4倍多，對常規的電、非電導爆管和延期體點火方式則有較好的感度響應，爆速接近5 000 m/s時能夠對粉狀炸藥、乳化炸藥或水膠炸藥實施引爆，而起爆索的軸向威力只達到2 mm厚鉛板炸孔的合格水平。

[關鍵詞]導爆索；制索工藝；SY共晶；起爆

[分類號] TJ45＋7；TD235.2＋2

引言

雷管的應用已有150年的歷史了，為人類社會的基礎建設和經濟發展，作出了巨大的貢獻。就雷管的組成單元來看，從未發生過本質性的變化，技術的進步主要體現在起爆藥的推陳出新和新型機電技術的運用[1-4]。當然，煙火藥劑驅動沖擊片的起爆方式[5]，成功地實現了工程雷管的可靠起爆，算得上是一項卓越的技術成果。從總體上來分析，雷管的生產可謂是一項系統工程。每發雷管所包含的技術環節很多，質量控制要求也非常高，只有這樣才能充分保證使用過程的可靠性與安全性。

鑒于雷管的結構和制造特點，力求尋找技術上的突破，使得這兩方面趨于簡單，更適合于安全化生產，同時擴大成本可降低的空間，力爭達到多方面的收益。以此目的而設計的技術途徑有:單一裝藥雷管、無殼雷管或起爆索。原理上它們都是可行的，也具備了技術基礎，本文將著重介紹起爆索技術。它是以專利藥劑SY[6]為芯藥主體成分，經過混制處理和粒度控制，采用導爆索制造設備及工藝，拉制出一定線密度、爆速穩定、易于點火的起爆索，截取一段后可組裝成電點火頭、非電導爆管或延期體點火組件并形成爆轟輸出，實現對工業炸藥的起爆，由此而具有工程雷管的功能，顯現出多方面的技術優勢。

2 試驗內容

2.1 起爆索的拉制

起爆索的拉制完全沿用了成熟的塑料導爆索(線密度為11.0 g/m)制索工藝，分為制索和擠塑兩步法，具有2根芯線，制索速度為5 m/min，擠塑速度為30 m/min。

起爆索芯藥的制備包含了合成、篩分和混合3大步驟。通過粒度控制，得到了3種線密度的起爆索，分別為9.6、10.5 g/m和11.2 g/m。圖1為30目成品芯藥的外觀圖。

芯藥的爆炸性能見表1。

2.2 起爆索的主要性能

首先是測試起爆索的點火性能，包括電點火頭、非電導爆管和延期體點火的可靠性，每種點火方式進行60發試驗，起爆索切長分別為4、5 cm和6 cm，各20發；通過鋁管殼進行收口組裝，起爆索插入管體內的深度均控制在2.0 cm，裝配示意圖如圖2。

其次，控制點火元件與起爆索端面間隙。觀察5、10、20 mm和30 mm 4種間隙時的發火情況；用電離靶線法測試3種線密度起爆索的爆速。

最后，測試了9.6 g/m起爆索的側向殉爆距離以及軸向威力。殉爆試驗中，主發起爆索的長度為95 mm，被發起爆索的長度為60 mm，主發起爆索用管殼、橡膠塞與導爆管收口連接，再將它們用502膠固定在2 mm厚鉛皮上，間隔一定的距離，相互平行，且底端對齊，直至被發起爆索不能爆轟，即得到最大殉爆距離，布設示意圖如圖3所示。

表1 起爆索芯藥基本爆炸性能Tab.1 Basic explosion performance of the core charge

軸向威力就是考核鉛板的炸孔情況，起爆索長度定為50 mm，收入管體內的長度為20 mm，輸出端直立于不同厚度的鉛板上，爆炸后測凹坑深度或孔徑大小。

2.3 起爆索的初步應用試驗

考察了起爆索對普通導爆索、乳化炸藥或粉狀工業炸藥以及鈍化黑索今炸藥柱的起爆情況。

對于普通導爆索的起爆試驗，先將普通太安導爆索固定切長(40 mm)，起爆索的長度由大到小改變。將導爆索和起爆索兩種索通過一個30 mm長的鋁管殼對接或直接在60mm長的通孔管殼內對接，并收口，以2 mm厚鉛皮進行爆炸結果鑒證，試驗的示意圖和爆炸效果圖見圖4。

利用學校現有的試驗條件，對一種煤礦許用型乳化炸藥(藥卷直徑27 mm，爆速4 500 m/s)和一種2＃巖石粉狀乳化炸藥(藥卷直徑32 mm，爆速5 500 m/s)進行了不同長度起爆索的引爆試驗。后續試驗是在浙江物產長鵬化工實業有限公司進行的，公司特制了2種爆速的乳化炸藥藥卷，又在鋼管內裝填360 g銨油炸藥和50 g乳化炸藥，分別用50 mm切長、線密度為10.5 g/m和11.2 g/m起爆索直向插入藥卷內進行起爆，起爆索點火方式為導爆管瞬發點火。

為測試起爆索對鈍化黑索今猛炸藥的起爆能力，選定藥量為500 mg，壓制了一個直徑為6.0 mm、高度為10.5 mm的藥柱，密度為1.685 g/cm3，壓藥壓力50 MPa，起爆索直接與藥柱端面接觸，用膠帶纏牢，置于鉛板上起爆。

3 結果與分析

3.1 點火可靠性

對于常規的點火方式，如非電導爆管、硅-鉛丹點火頭和鎢系秒級延期體(延期時間3.2～3.8 s)，全部試驗樣品計180發，都正常起爆，鉛板上都形成很深的炸痕。

試驗中還分別截取了40、30、15 mm和10 mm的起爆索(線密度為10.5 g/m)，用于起爆工業導爆索，從鉛皮上的炸痕來看(圖4)，一旦被起爆就能達到穩定爆轟，而小尺度下會發生半爆，試驗結果列于表2中。

表2 起爆普通導爆索的試驗結果Tab.2 Results of initiating tests to the detonating core

基于表2的結果，應該認為在15 mm長度的起爆索激發下，普通導爆索能夠實現快速爆轟，這無疑也是一種新穎的起爆方式，不但適用于起爆導爆索，也有可能兩者組合后，用來起爆工業炸藥。

表3是3種點火方式在與起爆索留有一定間隙下的點火感度，相應條件下試驗5發。

可以看出，起爆索對導爆管和電點火頭的作用能有很好的感度響應，而對延期體輸出能，由于采用的是大內管反扣結構，不利于輸出能對起爆索端面發揮點火效能，故在稍大間隙下難以點著，但5 mm的間隙裕度，已能確保使用中的高可靠性要求。

3.2 爆速

實際測得的爆速列于表4。

表4 3種線密度起爆索的實測爆速Tab.4 Measured detonation velocity of initiating cores with 3 linear densities

顯然，隨著線密度的增大，爆速也是增大的，但還沒有達到期望的5 500 m/s以上，只有達到了這樣高的爆速，才有足夠的軸向和徑向輸出威力，以保證可靠地起爆各類工業炸藥，甚至是起爆猛炸藥。這需要進一步在芯藥粒度級配和約束強度上做必要的優化改進。

3.3 殉爆距離

起爆索側向的殉爆距離數據見表5。

表5 殉爆試驗數據Tab.5 Results of sympathetic detonation test

由表5數據看出，對于起爆索來說，安全的殉爆距離為14 cm，相同條件下普通太安導爆索測到的值為3.0 cm，兩者比率超過4倍多。試驗中還發現，在被發索未爆炸的距離或稍大的一定距離上，存在著被發索起爆端部的一個起爆深度(鉛皮上有明顯凹坑)，長度在15 mm左右，應該說，這個長度內，炸藥發生了燃燒向爆轟的轉變過程，但因受到激發能不足所限，沒有成長為爆轟。

3.4 軸向威力

取線密度為10.5 g/m的起爆索，切長50 mm，組合成非電導爆管瞬發系統，進行鉛板威力試驗。結果只在2 mm厚鉛板上炸孔達到?5.0 mm，而在3 mm厚鉛板上只有深1.5 mm的炸坑。說明芯藥密度還是小，且不帶聚能穴，軸向輸出威力無法達到雷管的水平，但整體的爆炸威力并不小，故具備起爆工業炸藥的能力，對威力的考核有待下一步的鉛壔試驗來比對測試。

3.5 起爆工業炸藥

起爆工業炸藥的試驗結果總結于表6中。

表6 起爆索對工業炸藥的起爆情況Tab.6 Initiation percentage for initiating core to industrial explosives

從表6數據可以看出，起爆索對炸藥的引爆，存在著兩者爆速的匹配關系，起爆索爆速高于炸藥，起爆索40 mm長度就能夠引爆炸藥；而前者低于后者超過1 500m/s，就難以起爆；在爆速差1 000 m/s以內時，可以增加起爆索長度來實施對炸藥的引爆。從實用角度出發，增大起爆索爆速，以確保小的長度上就能可靠引爆炸藥，將具有更大的實用價值。

后續試驗結果，對爆速4 800 m/s的乳化炸藥，10.5 m/g的起爆索，6次試驗都正常爆炸；爆速5 200 m/s的乳化炸藥和銨油＋50 g乳化藥裝藥，分別進行3次和2次試驗，用11.2 g/m的起爆索，也全部正常爆炸。

起爆索裝入乳化炸藥后的炮頭，放置24 h和48 h后起爆，也都正常爆炸。

至此，初步的考核試驗證明了起爆索具有對工業炸藥的起爆能力。

3.6 起爆炸藥柱

3種線密度的起爆索，切長50 mm，點火方式為非電導爆管瞬發點火，對鈍化黑索今藥柱進行軸向起爆，結果均為半爆；改為側向起爆模式，同樣也是半爆。說明低爆速下，不能實現爆速匹配，而無法起爆猛炸藥，需要提高起爆索爆速，且藥柱帶孔或增強組合時的約束，這才有可能實現炸藥柱的可靠起爆。

4 結論

通過對起爆索性能的初步測試和分析，已經顯現出可以認可的特性，如易于點火、小尺度下達到爆轟輸出、有效起爆工業炸藥等。在其制索工藝優化完善后，起爆索性能能夠達到更高的水平，完全能夠由單一起爆索或與導爆索組合而取代基礎雷管，從而大大簡化民用起爆器材的制造流程，具備成本上的優勢，同時具有與微電子延期技術相結合，形成新型高安全、高精度起爆技術的潛在能力，藉此而加快民爆行業的發展。

參考文獻

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Concept and Performance of the Initiating Cord

ZHU Shunguan①，BU Lingtao②，LI Yan①，ZHANG Lin①，ZOU Tao①
①School of Chemical Engineering，Nanjing University of Science＆Technology (Jiangsu Nanjing，210094)
②Shandong Tianbao Chemical Co.，Ltd.(Shandong Pingyi，273300)

[ABSTRACT]With the usage of a new formula as the charge for detonating cord，the formed cords will obtain initiating ability which is named as initiating cord.It can be ignited by the output energy like conventional fusehead，shock tube or delay element，and then transfer to detonation immediately.A segment of initiating cord possesses the function of blasting caps.Detonation velocity，sympathetic detonation distance，igniting sensitivity，initiating ability and axial power of explosives were measured.It is found that the detonation velocity is correlated to linear densities of the core charge，and the sympathetic detonation distance of explosives is more than four times of that initiated by conventional initiating cord.It has a better induction of loudness to the ignition of nonel and delay element.When the detonation velocity is near 5 000 m/s，it can initiate the powdery explosive，emulsion explosive and slurry explosive.As the testing result of axial output，the initiating cord only perforates the 2 mm thick lead plate.

[KEY WORDS]detonating cords；technique for cord production；SY cocrystal；initiation

作者簡介:朱順官(1962～)，男，研究員，博導，主要從事火工藥劑技術研究。E-mail:zhusg@ mail.njust.edu.cn

收稿日期:?2015-08-25

doi:10.3969/j.issn.1001-8352.2016.02.005