国内延期雷管制造

第十二章国内延期雷管制造
普通延期电雷管common delay electric detonator）
普通延期电雷管简称延期电雷管，是指装有延期元件或延期药的电雷管。

根据延期时间的不同，延期电雷管又分为秒延期电雷管、半秒延期电雷管、1/4秒延期电雷管和毫秒延期电雷管。

我国延期电雷管的段别及其延期时间见表12－1。

延期电雷管与瞬发电雷管的区别主要在于延期电雷管在电点火元件与火雷管之间安置有延期元件或延期药。

1、秒延期电雷管（second delay electric detonator）
秒延期电雷管是段延期间隔时间为1～2s的延期电雷管，其延期元件为精制导火索。

根据导火索在雷管中的装配位置，秒延期电雷管的结构可分为两种：一种为内置式，即将精制缓燃导火索装配在雷管内，不同的段别采用不同燃速和不同切长的缓燃导火索，如下图所示。

图12－1秒延期电雷管
秒和半秒延期电雷管结构
图12－2秒和半秒延期电雷管结构
2、毫秒延期电雷管（millisecond delay electric detonator）
毫秒延期电雷管是段间隔为十几毫秒至数百毫秒的延期电雷管。

由于毫秒延期电雷管的延时精度高，不能采用导火索作延期元件。

图12－3毫秒延期电雷管
我国早期毫秒延期电雷管的延期元件是具有一定燃烧速度和燃烧精度的延期药，延期药
的装填方式主要有装配式图（a ）和直填式图（b ）。

装配式是将延期药先在延期内管装压好，然后将它装入火雷管内，直填式则是将延期药
装入火雷管内，再反扣长内管后，直接在雷管内加压。

目前我国毫秒延期电雷管的延期元件更多的是采用铅质延期体，同时取消了加强帽，如
图（c ）所示。

铅质延期体主要经过以下工序加工而成：首先在壁厚3mm 左右、长度300mm 左右、内径大于10mm 的铅锑合金管内装入定量延期药。

图12－4毫秒延期电雷管
1-金属壳体；2-铅质延期体；2’-传火孔；3-延期药芯；
3’-反扣长内管；4-脚线；5-卡口塞；6-桥丝；7-引火头；
8-卡痕；8’-延期药；9-副装药；10-二遍主装药；11-头遍主装药
图12－5毫秒延期电雷管结构
图12－6火雷管半成品和延期电雷管结构图
经专用模具引拔至一定细度后切成一定长度的中间料管，然后再将三根（或五根）这样的中间料管装入一根铅锑合金大套管内，经多次引拔后到外径为6.15mm～6.27mm，然后按要求的延期时间切成一定长度，这样就形成了三芯（或五芯）的铅锑合金延期体，简称铅质延期体。

由于铅质延期体内的延期药分布均匀，延期精度高，所以在毫秒延期雷管中得到了广泛的应用。

3、1/4秒延期电雷管和1/2秒延期电雷管
1/4秒延期电雷管（s－delay electric detonator）和1/2秒延期电雷管（half-second delay electric detonator）是指段间隔为1/4秒和1/2秒的延期电雷管。

这两个品种延期电雷管的结构、电点火元件、电发火参数与毫秒延期电雷管相近，只是引火药头和延期药的组分有所不同。

1/4秒延期电雷管多采用铅质三芯或五芯延期体；1/2秒的延期电雷管则采用秒级延期药，其延期元件有装配式和直填式两种。

4、延期电雷管的作用原理
电雷管通电后，桥丝电阻产生热量点燃引火药头，引火药头迸发出的火焰引燃延期元件或延期药，延期元件或延期药按确定的速度燃烧并在延迟一定时间后将雷管引爆。

5、煤矿许用电雷管
允许在有瓦斯和煤尘爆炸危险的环境中使用的电雷管统称煤矿许用电雷管。

煤矿许用电雷管分为瞬发和毫秒延期两种类型
煤矿许用电雷管（威海武岭爆破器材有限公司）
煤矿许用毫秒延期电雷管
为确保雷管的爆炸不致引起瓦斯和煤尘的爆炸，煤矿许用电雷管在普通电雷管的基础上采取了以下措施：
1）．为消除雷管爆炸时产生的高温和火焰的引燃作用，在雷管的主装药内加入适量的消焰剂或采用其它有利于控制起爆药的爆温、火焰长度和火焰延续时间的添加剂。

2）.为消除雷管爆炸飞散出的灼热碎片或残渣的引燃作用，禁止使用铝质管壳。

3）. 采用铅质五芯延期体，减少了延期药用量，并能吸收燃烧热，同时具有抑制延期药燃烧残渣喷出的作用。

4）.采用燃烧温度低、气体生成量少的延期药。

加强雷管的密封性，避免延期药燃烧时，火焰喷出管体引爆瓦斯或煤尘。

5）.煤矿许用毫秒延期电雷管的段别分为五段，最长延期时间不超过130ms。

6、电雷管的性能参数
电雷管的性能参数是国家制定与爆破相关的法规、标准，生产厂家进行质量检验，用户进行验收，爆破工程技术人员进行进行电爆网路设计、选用起爆电源和检测仪表的重要依据。

电雷管的性能参数主要有：电阻、安全电流、发火电流、串联准爆电流和发火冲量等。

（1）电阻（resistance）
电雷管的电阻就是桥丝电阻与脚线电阻之和，又称全电阻。

2m长铁脚线电雷管的全电阻不大于6.3Ω，上下线差值不大于2.0Ω；当采用铜脚线时，其全电阻不大于4.0Ω，上下线差值不大于1.0Ω。

电雷管在使用之前，要用爆破专用电表逐个测定每个电雷管的阻值，剔除断路、短路和阻值异常的电雷管。

《爆破安全规程》规定：用于同一爆破网路的电雷管应为同厂同型号产品，康铜桥丝雷管的电阻值差不得超过0.3Ω，镍铬桥丝雷管的电阻值差不得超过0.8Ω。

（2）安全电流（safety current）
1). 最大不发火电流。

对于某批或某个品种的电雷管，在5min内达到0.9999的不发火概率所能施加的最大恒定直流电流称为该批或该品种电雷管的最大不发火电流。

2). 安全电流，根据电雷管的最大不发火电流和要求的设计裕度，对其规定的在5min 内不发火的恒定直流电流称为安全电流。

国家标准规定电雷管的安全电流不小于0.18A。

安全电流的试验测试方法为：20发电雷管串联连结，测量电阻后，对该组电雷管通以0.18A的恒定直流，通电时间5min，电雷管均不爆炸为合格。

安全电流是电雷管对电流安全的一个指标。

在设计爆破专用仪表时，作为选择仪表输出电流的依据。

为确保安全，《爆破安全规程》规定：爆破专用电表的工作电流应小于30mA。

（3）发火电流（firing current）
1). 最小发火电流。

对于某批或某个品种的电雷管，达到0.9999的发火概率所需施加的最小恒定直流电流称为该批或该品种电雷管的最小发火电流。

不同厂家不同型号电雷管的最小发火电流不尽相同，国家标准也未对其做出具体规定。

在生产的常规检验中，厂家也不测定这个数值。

最小发火电流表示了电雷管对电流的敏感程度，是限定电雷管单发发火电流的重要依据。

2). 单发发火电流。

根据电雷管的最小发火电流和要求的设计裕度，对单发电雷管规定的在30s内发火的恒定直流电流称为单发发火电流。

国家标准规定电雷管的单发发火电流上限不大于0.45A。

单发发火电流的数值是通过采用数理统计的方法进行试验和数据处理而得到的，是可靠引爆单发电雷管的最小准爆电流。

3). 百毫秒发火电流。

通电时间100ms，电雷管达到0.9999的发火概率所需施加的最小
恒定直流电流称为百毫秒发火电流。

(4) 串联准爆电流（series firing current ）
在一批电雷管中，单独对每个雷管通以最小发火电流，它将逐个全部爆炸。

如果将同一
批雷管，若干个串联起来，通过调整电源电压使流过网路的电流恰好等于最小发火电流，结果会发现并不是所有串联着的雷管都能爆炸，总会有一些雷管不爆炸。

串联的雷管数目越多，这种不爆的雷管（俗称“丢炮”）也越多。

如果将这些丢炮再逐
个通入最小发火电流，则它们又单独地都爆炸了。

产生上述现象的原因在于电雷管电学性质的不均匀性。

就是说，即使是同一批合格产品，
由于桥丝电阻、桥丝焊接质量及引火药的物理状态存在着一定的差异，各雷管之间的各项电学特性参数值都不可能完全一样，因而表现为对电具有不同的敏感度。

在串联情况下，当电流通过时，总是最敏感的雷管先得到足够的电能而爆炸，造成串联
网路断路，此时，敏感度较低的一些雷管，还没有获得足够的能量来点燃引火药，但由于网路已断，这些雷管因不能继续获得电能而形成丢炮被遗留下来
试验表明：通过串联网路的电流越大，丢炮就越少，当电流增大至某一数值时，就不再有丢炮。

能使规定发数的串联电雷管全部起爆的规定恒定直流电流称为串联准爆电流。

国家标准规定：对于串联连接的20发电雷管通以1.2A 恒定直流电流，应全部爆炸。

其
中的1.2A 恒定直流电流就是国家标准规定的串联准爆电流，它是选用起爆电源以及进行电爆网路设计的重要依据。

《爆破安全规程》规定：电力起爆时，流经每个雷管的电流为：一般爆破，交流电不小
于2.5A ，直流电不小于2A ；大爆破，交流电不小于4A ，直流电不小于2.5A 。

（5）发火冲能（firing impulse ） 电雷管在发火时间内，每欧姆桥丝提供的热量称为发火冲能。

若通过桥丝的电流为I ，
发火时间为t I ，则发火冲能可用下式来表示：
⎰=I
t I dt I K 02 （12-1）
电流为直流时，（12-1）式可写成：
I I t I K 2
= （12-2）
电雷管的发火冲量不是固定值，而与电流大小有关。

由于电流越小，散失的热能越多，
所以电流越小，所需的发火冲量越大。

对应于两倍百毫秒发火电流的发火冲量，称为标称发火冲量Ks 。

标称发火冲量是表征
雷管发火性能的一个重要参数，其值越大，电雷管的引爆就越困难。

国家标准规定电雷管的标称发火冲量不大于8.7A 2ms 。

标称发火冲量的试验测定方法为：以百毫秒发火电流两倍的恒定直流电流向电雷管（可
用引火药头代替）通电不同时间，求出发火概率为0.9999的通电时间，然后按式（3-2）计算发火冲量 7 电雷管的性能测试
电雷管在出厂前要经过一系列的参数测定和性能试验。

参数测定包括：电阻、单发发火电流、发火冲量和延期时间的测定。

性能试验包括：安全电流试验、串联准爆电流试验、震动试验、铅板试验和封口牢固性试验，对于煤矿许用电雷管还必须通过瓦斯安全性试验。

这里只简单介绍一下铅板试验
铅板穿孔试验是用以判断雷管起爆能力的一种试验方法。

试验装置如图所示。

试验时，将测试雷管直立在直径30～40mm 的铅板中央。

引爆雷管后，8号雷管应炸穿5mm 厚铅板，6号雷管应炸穿4mm 厚铅板。

穿孔直径不应小于雷管
外径。

铅板试验装置
1-雷管脚线；2-雷管；3-铅板；
4-钢管；5-铅衬；6-防爆箱
电子延期雷管
电子雷管是一种可以任意设定并准确实现延期发火时间的新型电雷管，电子雷管的基本原理与传统延期药雷管相同，可以把它看作由传统瞬发雷管外挂电子电路构成。

其本质是采用一个微电子芯片取代普通电雷管中的化学延期药与电点火元件，不仅大大地提高了延时精度，而且控制了通往引火头的电源，从而最大限度地减少了因引火头能量需求所引起的延时误差。

其示意图1如下：
图
图2是电子雷管的基本控制原理图。

为保持同传统电子雷管接线方式的一致性，电子雷管通常采用供电县和通信线复合实用的方式；为提高电子雷管的使用可靠性，保证在爆破过程中，供电线路由于某种原因出现故障的情况下，仍能按设定的延期时间完成爆破操作，采用储能电容C1和C2分别储存控制芯片工作、点火药头所需的能量；为提高电子雷管的抗干扰（静电、射频、杂散电流）能力，提高电子雷管的安全性，采用电子开关K3控制对起爆能电能的充电，使其只有在起爆准备（连接、检测、延期时间设定等）完成后，才处于待起爆状态。

在紧急情况下，需要终止爆破操作时，由电子开关K2把C2 的储能释放;在延期时间到达后，电子开关K1控制把C2的储能释放到电子点火头上，从而完成电子雷管的起爆工作。

延期/控制电路是电子雷管的核心控制部分，由于各公司对电子雷管的认识上的差异性，以及采取的技术手段的不同，生产的电子雷管不同，但其延期和控制的功能是雷管的基本功能。

其他功能（如内部检测和通信管理功能）是附加的，如Orica 公司和AEL 公司EletroDet 电子雷管为了对电子雷管在线操作，均在电子雷管内部增加了通信管理电路，而且I-Kon TM 电子雷管增加了用于提高雷管可靠性的内部电路。

电子延期雷管的技术发展
目前，电子延期雷管所采用的延时方法有两种：一种是利用电容器和电阻组合的时间常数；一种是利用晶体振荡器和计数器组合而成。

前者的延时电路用的是模拟设备方式，构造简单廉价，然而由于各元件值有误差，所以要想得到指定的延时是比较难的。

后者的延时电路用的是数字方式，构造稍复杂，且费用高，但因其晶体振子的质量稳定，延时误差小，所以特别适用于要求高精度的延时装置。

采用晶体振荡为延时集成电路的电子延期雷管的基本原理图如下：
国内的电子雷管
冶金部安全环保研究院从1985 年开始研制电子延期超高精度雷管，通过与上海元件五厂与云南燃料一厂合作，于1988 年完成了我国第一代电子雷管。

如图，目前，西安213 所、南京理工大学、中国兵器工业系统总体部和贵州久联民爆器材发展股份有限公司等单位也相继开展了此项研究工作。

国内第一个自主研发的电子雷管专用集成电路“隆芯1 号”已研制成功，该集成电路应用于雷管产品，具有电磁兼容性好、安全性高、可靠性好、延期精确、使用简单等特点。

它的通信功能可实现雷管与爆破装置之间双线制双向通信的能力，实现网络化现场检测、下载参数或重复进行参数化编程。

双线制通信功能实现了不改变传统电雷管外形结构和简单的使用连接特点的前提下，具有网络化大规模起爆的能力。

2006 年5 月贵州久联民爆器材发展股份有限公司的电子雷管通过了技术鉴定，具备了工业规模批量试生产的条件。

我国第一代电子雷管的延期体
下图是云南燃料一厂的磁电电子延期雷管电
基本原理是利用磁环的阻抗转化特性和选频特性，通过对起爆电能的电、磁、电转化及电雷管中储能电容等电路。

采用晶振体为震荡源，，对震荡脉冲进行移位，分频，继频达到延期的目的，最终实现雷管选频延期起爆。

磁电电子延期雷管对安全频率，安全电流，静电感度，以及延期精度等技术参数都有严格的要求。

磁电电子延期雷管具有较高的防水性，可靠性，抗电安全性，延期精度，以及无损检测等优点，但该产品成本高，需用专业起爆器。

电子雷管的发展
21 世纪，随着科学技术的不断进步，在雷管技术研究和应用领域，高精度电子雷管有着广阔的应用前景。

其不足之处是目前电子雷管的成本较高，组网能力较小，发火可靠性和安全性还有待提高，不能满足大规模爆破作业对起爆网络的要求。

但电子雷管的先进性、可靠性、灵活性和安全性是显而易见的。

随着高精度电子雷管的大批量生产和价格的降低，电子雷管将会有更大的发展并得到广泛的应用，其取代电和非电雷管，占据市场是必然的趋势。