摘要：本文詳細(xì)論述了尖端放電作用在導(dǎo)爆管起爆網(wǎng)路中的應(yīng)用，結(jié)合導(dǎo)爆管起爆法的理論及其應(yīng)用從可行性、安全性以及優(yōu)越性等方面進(jìn)行了論證。

關(guān)鍵詞：  尖端放電,導(dǎo)爆管,起爆,網(wǎng)路

1.導(dǎo)爆管起爆系統(tǒng)

導(dǎo)爆管起爆系統(tǒng)是20世紀(jì)70年代瑞典諾貝爾公司發(fā)明的新型起爆系統(tǒng)。我國(guó)于1978年自行研究成功，并很快在全國(guó)推廣使用。

1.1導(dǎo)爆管起爆原理

導(dǎo)爆管因其特有的結(jié)構(gòu)，在受到外界能量的激發(fā)后，管內(nèi)空氣絕熱壓縮，形成管內(nèi)沖擊波，并使管內(nèi)壁藥粉燃燒，燃燒產(chǎn)物與管內(nèi)空氣混合產(chǎn)生氣相爆炸反應(yīng)，反應(yīng)熱支持波陣面前移，形成穩(wěn)定爆轟。管內(nèi)爆轟波及高溫爆轟產(chǎn)物流引發(fā)管末端雷管起爆，進(jìn)而引爆炸藥，達(dá)到起爆效果。

1.2導(dǎo)爆管起爆系統(tǒng)

導(dǎo)爆管起爆系統(tǒng)的主要部件為塑料導(dǎo)爆管，它與引爆雷管傳爆裝置相連接，組成導(dǎo)爆管起爆系統(tǒng)。

1.2.1塑料導(dǎo)爆管

　　塑料導(dǎo)爆管是由一種熱塑性塑料在擠出成型的同時(shí)將薄層炸藥敷設(shè)在管內(nèi)壁的塑料管。如沙林塑料、高壓聚乙烯、EVA等均可作為導(dǎo)爆管的材料。一般要求導(dǎo)爆管管材要有較好的透明度(便于檢測(cè)質(zhì)量與爆破與否)，內(nèi)壁藥層分布均勻，且附著牢固；傳爆過(guò)程中，無(wú)破壁現(xiàn)象發(fā)生；內(nèi)外徑波動(dòng)小，有較好的強(qiáng)度和剛度，耐老化性能好(以利較長(zhǎng)時(shí)間的貯存)；且低溫性能亦好(以利北方高寒地區(qū)使用)。

　　管內(nèi)炸藥成分為：高威力猛炸藥黑索金(RDX)或奧克托金(HMX)、鋁粉和少量附加物的均勻混合物，每米裝藥量16±1mg或20±1mg。

1.2.2起爆裝置

起爆裝置有多種形式，常規(guī)如起爆槍擊與擊發(fā)火帽、雷管、高壓電火花均能起爆導(dǎo)爆管。

1.2.3傳爆裝置

傳爆裝置是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)群爆的重要組成元件。可作傳爆裝置的有連接塊和傳爆雷管、雷管、導(dǎo)爆索，三、四通或多通連接元件等，有時(shí)也利用少量炸藥。

1.2.4導(dǎo)爆管與雷管連接

　　導(dǎo)爆管本身不能直接起爆炸藥，它必須與雷管連接才能達(dá)到起爆炸藥的目的。導(dǎo)爆管與雷管連接是通過(guò)塑料塞或橡膠塞經(jīng)卡口器卡口而成的。

2.尖端放電的原理與性質(zhì)

2.1尖端放電的原理

在強(qiáng)電場(chǎng)作用下，物體表面曲率大的地方(如尖銳、細(xì)小物的頂端)，電力線密集，電勢(shì)梯度達(dá)，電場(chǎng)強(qiáng)度劇增，致使它附近的空氣被電離而產(chǎn)生氣體放電，此現(xiàn)象稱電暈放電。尖端放電為電暈放電的一種。

2.2尖端放電的形式與性質(zhì)

尖端放電的形式主要有電暈放電和火花放電兩種。在導(dǎo)體帶電量較小而尖端又較尖時(shí),尖端放電多為電暈型放電。這種放電只在尖端附近局部區(qū)域內(nèi)進(jìn)行，使這部分區(qū)域的空氣電離,并伴有微弱的熒光和嘶嘶聲。因放電能量較小，這種放電一般不會(huì)成為易燃易爆物品的引火源,但可引起其它危害。在導(dǎo)體帶電量較大電位較高時(shí)，尖端放電多為火花型放電。這種放電伴有強(qiáng)烈的發(fā)光和破壞聲響,其電離區(qū)域由尖端擴(kuò)展至接地體(或放電體),在兩者之間形成放電通道。由于這種放電的能量較大，所以其引燃引爆及引起人體電擊的危險(xiǎn)性較大。

3.尖端放電在導(dǎo)爆管起爆網(wǎng)路中的應(yīng)用

3.1常規(guī)導(dǎo)爆管起爆網(wǎng)路的成本

目前工程隧道的常用導(dǎo)爆管起爆網(wǎng)路是：起爆器----導(dǎo)線----起爆針----導(dǎo)爆管----導(dǎo)爆管雷管----炸藥，其中導(dǎo)爆管雷管可多級(jí)聯(lián)接成網(wǎng)絡(luò)，按要求引爆藥包。

為確保安全，在隧道掌子面爆破時(shí)，爆破人員須撤離至爆破點(diǎn)200m開(kāi)外的安全地點(diǎn)方可引爆。如此，導(dǎo)爆管引爆線路則長(zhǎng)達(dá)200m以上，由于起爆器和操作人員在一起，與導(dǎo)爆管雷管分立兩端，則引爆線路由導(dǎo)線、起爆針和導(dǎo)爆管聯(lián)接而成。起爆針的位置不僅決定了起爆針自身的安全，也決定了導(dǎo)線和導(dǎo)爆管的長(zhǎng)度，進(jìn)而直接決定了導(dǎo)爆管引爆線路的成本。

工程隧道全斷面開(kāi)挖時(shí)，掌子面圍巖屬于單向拋擲，石渣滿覆范圍約50m左右，零星散落范圍約50m-80m范圍。常規(guī)導(dǎo)爆管引爆線路的導(dǎo)線是單塑護(hù)層絕緣導(dǎo)線，即俗稱的“花線”；起爆針與導(dǎo)爆管一般采用廠家生產(chǎn)的定型產(chǎn)品。具體的引爆線路構(gòu)成如下表：

 

起爆針引爆線路成本分析表
序號(hào)	材料	單位	數(shù)量	價(jià)格	成本	使用壽命	單次起爆成本	備注
				元/m或個(gè)	元		元/次
1	花線	m	150	0.6	90	平均爆破100次左右	0.9
2	起爆針	個(gè)	1	20	20	平均起爆15次左右	1.3
3	導(dǎo)爆管	m	50	0.45	22.5	單次	22.5
4	小計(jì)				132.5		24.7

 

3.2導(dǎo)爆管起爆線路的優(yōu)化

在隧道爆破實(shí)際操作過(guò)程中，專業(yè)爆破工人經(jīng)過(guò)實(shí)踐摸索，簡(jiǎn)化和優(yōu)化了導(dǎo)爆管引爆線路，將原來(lái)的花線----起爆針----導(dǎo)爆管----導(dǎo)爆管雷管網(wǎng)路簡(jiǎn)化和優(yōu)化成花線----電爆導(dǎo)線----導(dǎo)爆管雷管，直接采用電爆導(dǎo)線利用尖端放電引爆導(dǎo)爆管雷管，取得了良好的起爆效果的同時(shí)也降低了單次起爆成本。

電爆導(dǎo)線引爆網(wǎng)路是利用花線作為電源線，一端與高能脈沖起爆器或電容式起爆器聯(lián)接，另一端與電爆導(dǎo)線聯(lián)接。電爆導(dǎo)線在該網(wǎng)路中起雙重作用：一是起電源線作用，傳遞電源；二是起起爆針作用，利用相鄰正負(fù)極高壓下的尖端放電作用產(chǎn)生電火花以激發(fā)導(dǎo)爆管。因此，電爆導(dǎo)線居中，一端聯(lián)接花線，一端聯(lián)接導(dǎo)爆管。導(dǎo)爆管與導(dǎo)爆管雷管、炸藥聯(lián)接，完成起爆;具體起爆網(wǎng)路圖如下：

 

 

 

 

 

 

 

 

  4電爆導(dǎo)線引爆的論證

4.1電爆導(dǎo)線引爆的理論可行性

在電爆導(dǎo)線起爆網(wǎng)路中，電爆導(dǎo)線與導(dǎo)爆管聯(lián)接的一端的正負(fù)極導(dǎo)線被互相扭結(jié)在一起（如上圖所示），長(zhǎng)度15cm-20cm，絕緣外皮必須確保完好；端頭需剪切齊整，并將端頭的線芯剝開(kāi)外露約0.5cm左右，兩極線芯不得接觸，插入導(dǎo)爆管內(nèi)不少于10cm。

在起爆器的高電壓作用下（一般在1200V以上），作為正負(fù)極的兩根電爆導(dǎo)線在相互扭結(jié)端瞬間形成強(qiáng)大的電場(chǎng)，在插入導(dǎo)爆管內(nèi)的尖端處的兩極線芯由于距離近，在強(qiáng)大的電場(chǎng)下，兩極線芯間的空氣被電離，空氣中的帶電離子與導(dǎo)體電荷中和，出現(xiàn)放電火花，從而引爆導(dǎo)爆管內(nèi)壁的炸藥，炸藥爆炸后連續(xù)傳遞進(jìn)而引爆導(dǎo)爆管雷管，實(shí)現(xiàn)引爆。

電爆導(dǎo)線在高壓下利用尖端放電引爆導(dǎo)爆管是完全可行的：在福永高速公路茹蓮山隧道三車道斷面全斷面光爆施工中，全長(zhǎng)1884m均采用電爆導(dǎo)線引爆，未發(fā)生拒爆事件，完爆率100%。

4.2電爆導(dǎo)線引爆的安全性

電爆導(dǎo)線引爆網(wǎng)路的實(shí)質(zhì)依舊是導(dǎo)爆管起爆，區(qū)別僅在于利用電爆導(dǎo)線的尖端放電代替了常規(guī)的起爆針，其安全性與可靠性仍與導(dǎo)爆管起爆的性能一致。

由于導(dǎo)爆管引爆靠的是高壓尖端放電產(chǎn)生的電火花，則在有瓦斯和礦塵爆炸危險(xiǎn)的場(chǎng)所或環(huán)境內(nèi)是嚴(yán)禁使用的。

4.3電爆導(dǎo)線的優(yōu)越性

采用電爆導(dǎo)線尖端放電直接引爆導(dǎo)爆管爆破網(wǎng)路，最大的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)化了爆破網(wǎng)路，減少了聯(lián)接工序，進(jìn)而節(jié)省了爆破成本。

 

電爆導(dǎo)線引爆導(dǎo)爆管的成本分析表
序號(hào)	材料	單位	數(shù)量	價(jià)格	成本	使用壽命	單次起爆成本	備注
				元/m或個(gè)	元		元/次
1	花線	m	150	0.6	90	平均爆破100次左右	0.9
2	起爆針	個(gè)	0	0	0	單次	0.0
3	電爆導(dǎo)線	m	50	0.12	6	單次	6.0
4	小計(jì)				96		6.9

 

由此可見(jiàn)，采用電爆導(dǎo)線尖端放電直接引爆導(dǎo)爆管爆破網(wǎng)路，單次起爆成本較常規(guī)起爆針網(wǎng)路降低率達(dá)72%，具有強(qiáng)大的成本優(yōu)勢(shì)。

5結(jié)語(yǔ)

    利用電爆導(dǎo)線在高電壓下尖端放電產(chǎn)生的電火花直接激發(fā)導(dǎo)爆管，進(jìn)而引爆導(dǎo)爆管雷管起爆的方式不僅在福永高速公路茹蓮山隧道1884m的隧道施工開(kāi)挖中取得了良好的效果，而且在全國(guó)工程隧道施工中正普及開(kāi)來(lái)，具有廣闊的前景，對(duì)其引爆理論的研究、網(wǎng)路材料的改良以及網(wǎng)路系統(tǒng)的改進(jìn)有待進(jìn)一步的細(xì)化和深入。