煤矿起爆技术与起爆器材知识

　　炸药的起爆方法有电力起爆法和非电力起爆法两种，煤矿井下只能使用电力起爆法。

　　一、电力起爆技术

　　(一)瞬发电雷管

　　通入足够的电流，能在瞬间立即起爆的电雷管为瞬发电雷管，其构造如图9—1所示。

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　　图9—1 瞬发电雷管

　　1—副起爆药(头遍药);2—雷管壳;3—副起爆药(二遍药);

　　4—正起爆药;5—桥丝;6—硫磺;7—脚线

　　常用的瞬发电雷管为8号，其装药量与8号火雷管相同，所不同的是管内装有点火装置。点火装置为直插式，引发过程是由电流通过桥丝产生电阻热，瞬间点燃正起爆药，继而引爆副起爆药。正起爆药一经点燃，即使电流中断也能爆炸，瞬发电雷管由通电到爆炸的时间间隔一般不超过10ms，无延期过程。

　　《煤矿安全规程》规定“不同厂家生产的或不同品种的电雷管不得掺混使用”，因不同厂家不同批号的电雷管使用的桥丝材质或直径不同，如果通以相同的电流，可能出现一种桥丝已经烧断、而另一种桥丝尚未达到点火温度的现象，从而造成部分电雷管拒爆。

　　瞬发电雷管可分为普通型和煤矿许用型两种。前者可用于无瓦斯工作面，后者可用于高瓦斯煤矿或有瓦斯煤尘爆炸危险的采掘工作面以及有煤与瓦斯突出危险的工作面。

　　煤矿许用型瞬发电雷管与普通瞬发电雷管结构基本相同。它之所以具有较高的安全性，主要是在副起爆药(猛炸药)中加入了一定量的消焰剂。消焰剂通常采用氯化钾，可以起降低爆温、消焰和隔离瓦斯与爆炸火焰接触的作用，从而有效地预防瓦斯爆炸。

　　瞬发电雷管在巷道掘进中只能用于全断面分次爆破。

　　(二)秒延期电雷管

　　通入足够的电流后，以1秒、半秒间隔时间延期爆炸的电雷管分别为秒、半秒延期电雷管。它和瞬发电雷管的区别是在引火头和加强帽之间增加了一段导火索作为延期引爆元件，改变导火索的长短就可以得到各个段的不同延期时间。同时，为排出导火索燃烧时的气体而不影响导火索的燃速，在雷管壳上设有气孔，秒延期电雷管的结构如图9—2所示。

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　　图9—2 秒延期岩石电雷管

　　1—脚线;2—硫磺;3—引火药头;4—正起爆药;

　　5—副起爆药(二遍药);6—副起爆药(头遍药);7—雷壳管;

　　8—加强帽;9—导火索(延期引爆元件);l0—出气孔

　　秒延期电雷管为非煤矿许用电雷管，只能用于无瓦斯的岩巷掘进工作面。《煤矿安全规程》规定：在采掘工作面，必须使用煤矿许用瞬发电雷管或煤矿许用毫秒延期电雷管。能用毫秒延期电雷管时，最后一段的延期时间不超过130ms。秒延期电雷管和半秒延期电雷管各段的间隔时间长达1s或0.5s，当前段雷管爆炸后，瓦斯浓度达到1%以上，后段雷管爆炸时，就很容易引燃瓦斯，而且秒或半秒延期电雷管内的延期药燃烧时，要从电雷管排气孔中喷出火焰和高温气体，也成为引燃瓦斯的危险因素。因此，秒或半秒延期电雷管不能用于有瓦斯或煤尘爆炸危险的采掘工作面。

　　(三)毫秒延期电雷管

　　通入足够的电流，以若干毫秒间隔时间延期爆炸的电雷管为毫秒延期电雷管，简称毫秒电雷管。

　　毫秒延期电雷管为普通型和煤矿许用型两种。国产普通型毫秒电雷管共20段，结构如图9—3所示。各段延期时间及脚线颜色标志见表9—3。

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　　图9—3 毫秒延期岩石电雷管

　　1—脚线;2—硫磺;3—引火药头;4—正起爆药;5—副起爆药(二遍药);

　　6—副起爆药(头遍药);7—雷壳管;8—内铜管;9—延期引爆药

　　普通型毫秒电雷管由于金属管壳、加强帽、聚乙烯绝缘脚线包皮等在雷管爆炸时产生灼热碎片和残渣、延期药燃烧时喷出的高温颗粒残渣、副起爆药爆炸时产生的高温火焰等原因，仍有引爆瓦斯的可能性。

　　煤矿许用型毫秒电雷管是在猛炸药中加入消焰剂，还将延期药装入铅延期体的5个细管中并加厚管壁，从而使上述不

　　煤矿许用型毫秒电雷管可用于有瓦斯或煤尘爆炸危险的采掘工作面，高瓦斯矿井，煤与瓦斯突出矿井。《煤矿安全规程》规定：使用煤矿许用毫秒延期电雷管时，最后一段的延期时间不得超过130ms(即1～5段)。因为经测定在高瓦斯矿井炸药爆炸后160ms，瓦

　　表9—3 国产毫秒延期电雷管延期时间与标志

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　　图9—4 煤矿许用毫秒延期电雷管

　　1—脚线;2—铜管壳;3—引火药头;4—铅延期体;5—正起爆药;6—副起爆药

　　斯浓度达0.3%～0.5%，260 ms时为0.3%～0.95%，360ms时为0.35%～1.6%，局部地点瓦斯浓度将更高，而130ms仅有360ms的三分之一多一点，瓦斯的涌出浓度比瓦斯的爆炸下限少83%～86%，因而有足够的安全系数，而且煤矿许用毫秒延期电雷管不存在从排气孔中喷出火焰和高温气体的问题。因而，煤矿许用毫秒电雷管可用于井下有瓦斯煤尘爆炸危险的工作面。

　　(四)抗杂散电流雷管

　　抗杂散电流雷管又可分为无桥丝抗杂散电流毫秒电雷管和低阻桥丝式抗杂散电流毫秒电雷管。

　　1.无桥丝抗杂散电流毫秒电雷管

　　雷管结构如图9—5所示，其特点是取消了桥丝而在引火药中加入乙炔、石墨、炭黑等导电物质，做成有导电性的引火头，这种引火头的电阻不是固定值，当外加电压小于额定电压时其电阻值较大，通过电流小，不足以引燃引火药。当外加电源高于额定值时，其电阻下降，导致通过电流变大，发热量增加，直到可以点燃引火药。无桥丝电雷管可保证在5V电压作用下5min不发火。这种雷管不能用动力电源和一般起爆器起爆，要用专门设计的GM—2000型高能脉冲起爆器起爆。不能用一般的电爆网路计算方法进行设计计算，网路导通时不易发现漏联等问题。

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　　图9—5 无桥丝抗杂散电流毫秒电雷管示意图

　　1—脚线;2—封口;3—纸垫;4—管壳;5—引火头：6—延期装置;

　　7—加强帽;8—点火药;9—正起爆药;l0—副起爆药(黑索金);11—钝化黑索金

　　2.低阻桥丝式抗杂散电流毫秒电雷管

　　其结构与普通毫秒电雷管相同，只是用电阻很小的紫铜丝作为桥丝，有较好的抗杂散电流的能力。

　　二、发爆器及其检测器

　　《煤矿安全规程》规定：井下放炮都必须使用发爆器，开凿或延深通达地面的井筒时，无瓦斯的井底工作面中可使用其他电源起爆，但电压不得超过380V，并必须有电力起爆接线盒。电力起爆接线盒所用的电源、线路连接的方法、开关的构造、装设的地点等都应编制设计，报矿总工程师批准。发爆器或起爆接线盒都必须采用矿用防爆型(矿用增安型除外)。

　　(一)晶体管电容式发爆器

　　发爆器是用来供给电爆网路上的电雷管起爆电能的器具，又称起爆器或放炮器。电容式发爆器有防爆型和非防爆型两种，煤矿井下只准使用防爆型发爆器，它具有体积小，重量轻，外壳防爆，供电时间能控制在6ms以内。6ms后即使网路炸断，裸露线路相碰，也不会产生火花，因受发爆器能力限制，多用于串联网路。

　　电容式发爆器部件小，结构严密，而且由于井下条件和环境所限，往往因使用检查、保管和维护不当而造成部件损坏，改变或失去起爆和防爆能力，影响安全使用，所以必须做到经常检查、合理使用和妥善保管。

　　1.检查

　　下井前领取发爆器时，应检查发爆器外壳、固定螺丝、接线柱和防尘小盖等部件是否完整，毫秒开关是否灵活，发现有破损或发爆能力不足时，应立即更换。入井前要对氖气灯泡做一次试验性检查，如氖气灯泡在发爆器充电时间少于规定时间时闪亮，表明发爆器正常;如充电时间大于规定时间时闪亮，应更换电池。氖气灯泡不亮时，应立即更换。

　　若使用时间过长，应检查它能否在3ms～6ms内输出足够的电能和自动切断电源，停止供电。

　　电容式发爆器应定期检查，检查时用新电池做电源，测量输出电流和主电容充电电压以及充电时间。

　　2.使用

　　使用电容式发爆器时，必须按下列程序和要求操作：

　　(1)使用前，应先检查氖气灯泡在规定时间内是否发亮，如在规定时间内发亮，则证明发爆能力正常。然后方可准备与放炮母线连接。

　　(2)爆破工在接到组长发出的放炮命令，并收到瓦斯检查员交来的放炮牌以后，确认人员已全部撤离，并发出规定的放炮信号后，方可解开母线接头接到发爆器的接线柱上，以免发生早爆伤人。

　　(3)将发爆器与母线连接好后，将开关钥匙接入毫秒开关内，按逆时针方向，转至充电位置，待氖气灯亮后，立即按顺时针方向转至放电位置。如不立即转至放电位置，不但浪费电力，而且由于主电容端电压连续上升，可能引起发爆器内部元件损坏。在放炮后，开关停在“放电”位置上，拔出钥匙由自己保管好，并解下母线，扭成短路挂好。每次放炮后，应及时将防尘小盖盖好，防止煤尘或潮气侵入。

　　3.保管

　　发爆器必须由爆破工妥善保管，上下井随身携带，班班升井检查。在井下要挂在支架上或放在木箱里，不要放在潮湿或淋水地点，以免受潮。

　　《煤矿安全规程》规定：“发爆器的把手、钥匙或电力起爆接线盒的钥匙，必须由爆破工随身携带，严禁转交别人。不到爆破通电时，不得将把手或钥匙插入发爆器或电力起爆接线盒内，爆破后，必须立即将把手或钥匙拔出，摘掉母线并扭结成短路”。

　　发爆器发生故障，应及时送到井上由专人修理，不得在井下拆开修理，更不得撞击、敲打，发爆器充电时间超过规定，必须及时在地面更换电池;长期不用的发爆器，必须取出电池。

　　严禁将两个接线柱联线短路打火花检查有无残余电荷和用发爆器检查母线导通，因为它不仅容易击穿电容及其他元件，更容易引起瓦斯煤尘爆炸。

　　(二)MFBB型发爆器

　　MFBB型发爆器是在保留MFB系列发爆器的一切功能，并改进FBB型的基础上研制而成的。它消除了MFB系列电容式发爆器在安全上存在的问题。其特点表现在当母线产生虚接、断路和短路等故障时，发爆器即不能充电，从而避免发生爆前火花、丢炮和由于电源连线不良等造成瞎炮;向网路输送的电能与负载相适应，从而避免了大马拉小车引起的高温火花和丢炮等不安全因素;采用了快速接线端子及弹簧压紧结构，接线简单可靠，端子保持清洁，减少了接触电阻，而且不能用接线端子短路作母线打火导通试验，从而可防止因发爆器火花引起的瓦斯燃烧和爆炸事故;通电时间为4ms，比MFB系列发爆器的6ms，更能可靠地防止爆后火花。

　　MFBB型发爆器由MFB-100型隔爆网路安全闭锁式发爆器、本质安全型爆破测试器、本质安全型爆破用警示器、爆破母线及母线缠绕绞车包箱、本质安全发爆器测量仪组成。

　　MFBB—100型发爆器适用于有瓦斯或煤尘爆炸危险的采掘工作面，供引爆串联电雷管用。适用工作环境为海拔1000m以下，相对湿度为≤95±3%，温度为-20℃～+40℃。其技术特征见表9—4。

　　表9—4 MFBB—100型发爆器技术特征

　　本质安全型爆破测试器(即矿用数字式欧姆表)，是用来测量爆破网路连接情况的数字式仪表，能测出具体数值，取代只能测导通和断路的光电导通表。通过测试，可以了解接触电阻的数值，测试无误后再进行爆破，可确保爆破工作质量，增加安全程度，避免拒爆、瞎炮和丢炮现象，避免发生火花引燃瓦斯。

　　如测得数值大于或小于规定范围，则说明有断路或短路现象，需要用测试器查找网路中的故障点。

　　查找故障时，首先将母线一端短路，测另一端母线电阻值，如电阻值在10Ω以上，则说明母线存在接触电阻，即母线有断路、短路或接头有锈蚀处，应检查故障点;如母线完好，再用测试器测量整个串联电雷管的网路，如确认整个串联电雷管网路有故障，就要将整个网路分成几组，再逐个分组进行测量直到查出故障并排除后，再用闭锁式发爆器起爆，可一次起爆成功。

　　本质安全型爆破用警戒器，适用于井下采煤或掘进巷道，代替拉线、红灯和用人放警戒办法。

　　三、网路检测仪器

　　(一)导通表

　　导通表又名测炮器，它是专门用来测量电雷管、放炮母线或电爆网路是否导通的仪表。

　　常用光电导通表如图9—6所示。

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　　图9—6 光电导通表

　　(a)—外貌;(b)—线路示意图;1—硒光电池或硅光电池;2—检流计;3—金属片

　　光电导通表内部电源为硒光电池或硅光电池，在矿灯或其他光线照射下，最高可产生0.5V电压，无光线照射时，不产生电压。使用时，先用矿灯照射电池，同时使被测物件的两端分别与导通表的两个金属片相碰，回路接通，检流表指针转动，表明被测物件导通，无断路;若指针不动表明被测物件不导通，有断路。光电导通表结构简单，体积小，操作方便，导通电流只有几十微安，可确保电雷管导通量的绝对安全，但使用后必须避光保存，以免浪费电池。

　　(二)爆破线路电桥

　　爆破线路电桥是用来检查和测量电雷管及电爆网路的通断和电阻的仪表。目前使用的多是205—1型，其外型如图9—7所示。

　　用爆破线路电桥检测时，先把电雷管脚线或电爆网路的母线接在电桥的两个接线柱上，使转换开关指向“雷管”或“网路”，再用手压下按钮，同时旋转分划盘，若检流表的指针不动，则说明电雷管或网路不通;若检查指针摆动，则说明电雷管或网路导通;当检流表指针居中时，即可松开按钮，此时指针所指分划盘上的读数，即为被测的电雷管或电爆网路的电阻值。这种电桥测量电阻的范围是0.2Ω～50Ω，其工作电流远小于电雷管的安全电流。

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　　图9—7 205—l型爆破线路电桥外形

　　1—转换开关;2—调整钮;3—检流表;4—电池室

　　5—外壳;6—分划盘;7—接线柱;8—按钮