起爆能力

起爆能力在分析炸藥衝擊起爆理論的基礎上，研究了凹球形和半球形傳爆藥柱裝藥結構。雷管起爆能力用雷管輸出能量對炸藥的作用來衡量。雷管能量以三種形式輸出衝擊波、爆炸氣體和殼的破片。三種形式以哪一種為主,要結合具體情況來討論。

基本介紹

• 中文名：起爆能力
• 外文名：Initiating ability
• 基礎：分析炸藥衝擊起爆理論
• 研究領域：凹球形和半球形傳爆藥柱裝藥結構
• 方法：主裝藥變組分實驗
• 領域：採礦

簡介

礦山炸藥的引爆主要採用工程雷管，要求工程雷管有效地引爆炸藥。所謂有效引爆就是使炸藥爆轟完全，從而使其發揮最大的威力。顯然，這與雷管的起爆能力有關。當雷管起爆能力不足時，炸藥爆炸不完全，甚至瞎炮。這樣，爆破作業就達不到預期的效果了。

工程雷管的種類很多，但不論那一種雷管（包括火雷管、電雷管、延期雷管、毫秒雷管等等），它們的起爆能力都主要決定於相當火雷管的那一部分。因此，討論雷管的起爆能力可以討論火雷管的起爆能力為例。

雷管的起爆能力大小過去曾用雷管號數來衡量。在德國有人曾提出表示起爆能力大小的標準雷管,它不改變雷管外形尺寸和裝藥量，即都採用號雷管殼，只是把其中裝的猛炸藥太安改為含有一定量氯化鈉的太安混合物。雷管的起爆能力隨著氯化鈉含量的增加而下降，用氯化鈉的含量來表示雷管的號數。這種標準雷管的優點是，有比較準確的衡量起爆能力的尺度,它可以用來鑑定炸藥爆轟感度的大小。雷管中起爆藥接受火焰的熱量後，由燃燒爆藥應有一定感度，能在微小的能量刺激下發生爆炸。雷管中的猛炸藥是決定雷管起爆能力的主要因素。

加強帽和雷管殼在一定程度上影響雷管的起爆能力。為便於討論雷管中起爆藥如何引爆猛炸藥，以及雷管裝藥如何引爆礦山炸藥，必須先了解兩個炸藥柱間能量傳遞情況。下面就這方面的問題進行簡單的討論。

衝擊波起爆

當一個藥柱從一端引爆時，用高速攝影技術就可以發現爆炸時從引爆端開始，以很高的速度傳到另一端。這樣高速的爆炸我們稱之為爆轟。

近代的爆轟理論認為，炸藥的爆轟可視為一個爆轟波在炸藥中的傳遞。爆轟波是一個有自持化學反應的衝擊波，當爆轟波通過炸藥時,在爆轟波前沿上衝擊波強烈地壓縮炸藥，使炸藥發生化學變化，化學反應放出的熱量，抵消了衝擊波在傳遞過程中的能量損失例如，粘性的損失等等，使衝擊波速度不衰減，能以一個穩定的速度傳遞。所以，爆轟波是一個自持的、穩定的、有化學變化伴隨著的衝擊波。炸藥的化學反應給爆轟波的能量越多，則爆轟波的速度也越高。在爆轟波後面，高溫高壓的爆炸氣體產物隨波向前運動。

雷管起爆能力

雷管起爆能力用雷管輸出能量對炸藥的作用來衡量。雷管能量以三種形式輸出衝擊波、爆炸氣體和殼的破片。三種形式以哪一種為主,要結合具體情況來討論。

雷管和炸藥直接接觸

這時雷管中，炸藥爆轟時的爆轟波首先作用於底殼上，爆轟波經過殼底衰減，以衝擊波的形式進入被發炸藥。這種衰減還應包括衝擊波在兩個分界面上由於衝擊阻抗匹配所造成的衰減，和衝擊波通過介質時受到介質的阻力所造成的衰減。在雷管中，衝擊波由爆炸產物進入金屬介質殼底,又由金屬介質進入炸藥，兩個界面的作用雖然不能完全抵消這是因為第一個界面使衝擊波的壓力上升，而第二個界面使衝擊波的壓力下降，上升和下降之值是不完全一致的，但差別不大。另外管殼底很薄，衝擊波經過時的衰減也小。為了簡化，忽略管殼底的這兩種衰減,認為爆轟波直接進入炸藥。這樣被發炸藥的起爆就可直接運用上面所討論的衝擊波起爆機理,即只要求被發炸藥接受的能量應大於該炸藥起爆沂需的臨界能量。

實際上，起爆時雷管底是有少量的衰減作用的。例如，實驗可以證明鋁殼底比銅殼底起爆能力更好些，這是因為鋁殼衰減較銅殼小。

雷管和被裝藥之間有空氣存在

這時起爆情況要比較複雜些。參與起爆作用的除了空氣衝擊波和爆炸氣體外，還有破片。空氣衝擊波和爆炸氣體的作用，在離爆炸中心較近的距離內（例如，相當於炸藥柱半徑巧倍左右的距離時），空氣衝擊波和爆炸氣體是聯合作用的，而在大約10-15倍半徑距離之外，爆炸氣體的壓力下降到接近大氣壓，此時衝擊波才脫離爆炸氣體而獨自向前運動。對雷管起爆炸藥來說，一般都小於這個距離範圍內。所以，衝擊波和爆炸氣體的作用都應該同時考慮。

衝擊波的強度和爆炸氣體的壓力都隨距離而迅速地下降。先從空氣衝擊波來看，在爆炸氣體和空氣分界面上產生的初始衝擊波強度是可以由空氣和爆炸氣體的阻抗匹配來估計的。

雷管起爆能力影響因素

側向起爆能力

前面討論的是雷管底面上（軸向）的起爆能力，而實用時雷管是放入藥包中起爆炸藥的，這樣也利用了側向的作用。如用側向起爆時的情況，是將主發炸藥橫放在被發炸藥柱的面上爆炸的。

對被發炸藥壓力作用方向和爆轟波方向基本垂直，這種側向的壓力幾乎只是爆轟波頭上壓力的一半，因此它的起爆能力也比較小。如果被發炸藥的感度過低,這時側向的作用就可不予考慮。但現在我們所使用的炸藥，其感度一般都是足以利用側向起爆能力的，所以雷管放入炸藥中對起爆更有利。當然，那也只有雷管中裝藥的那部分的側面有起爆能力。單位面積上側向起爆能力雖然比底部的小些，但側向有更大的面積，因此總的說來，側向的起爆也是有作用的。

殼底的形狀

現代使用的雷管有平底和凹底兩種。關於這兩種形狀的起爆能力，有不少人做過試驗，有的認為沒有什麼差別,也有的認為在不同的試驗條件下的結果不一致。分析一下凹底的作用可以說明一些問題。凹底有聚能作用。空氣中雷管爆炸時用高速攝影拍攝爆炸情況可以看到，凹底雷管金屬殼有金屬射流形成，這種射流由於直徑很小，在前進過程中的分散較快，因此起爆能力小，遠不如平底雷管的破片。所以在評定有空氣隙而距離較遠處的起爆能力時，平底雷管比凹底雷管更好些。但在近距離，尤其是凹底的焦點上,起爆能力是比較強的。也就是說在這個距離前後，凹底雷管起爆能力比平底的好，這在鉛板試驗上表現得比較明顯。但此距離不足以形成金屬流，而是由於聚能的作用，把底面上爆炸氣體聚攏於較小的面積上。這樣起爆的總面積減小了，而單位面積上強度增加了。因此只有對特別鈍感的炸藥來說，凹底的聚能作用是有效的。總的說來，雷管底部形狀在礦山炸藥的使用中，在起爆能力的區別上是不顯著的。所以現在在中國、日本等國家多用凹底的，而歐、美則多用平底的。我們也認為，在一般情況下,起爆能力上沒有特別的差別。

總結

工程雷管起爆礦山炸藥的機理仍以雷管給出的爆轟波為主雷管起爆能力大小以其給出的爆轟波的能量來衡量，影響爆壓和持續時間的因素都影響雷管的起爆能量（例如，裝藥的爆速、裝藥密度、藥量等等），不論對從事雷管制造的工作者和使用者都應予以注意。