装配式激发管燃烧、激发特性研究

夏 军,周明安,徐添福

(1.国防科技大学 军事基础教育学院， 湖南 长沙 410072；2.湖南省训保军训器材有限公司， 湖南 浏阳市 410300)

CO2膨胀爆破是一种污染小的做功能源，其相变膨胀破岩无需火工品,引起的危害较炸药爆破破岩小,在露天台阶破岩、基坑开挖、岩石破碎及隧道掘进等工程中得到较为广泛的应用。CO2膨胀爆破激发装置为激发管，也称活化器、加热剂、加热管等，激发管主要由电点火头及发热药剂组成，在一定围压作用下，电点火头激发能够引起发热药剂快速放出热量。CO2膨胀爆破技术应用涉及激发管的生产、储存、运输、及使用安全，已引起相关管理部门高度关注，激发管性能特性亟待研究。装配式激发管产品性能目前已通过中国爆破行业协会专家论证与评定，产品使用效果也通过多个工程实践得到验证，下面就其燃烧、激发特性予以研究。

1 装配式激发管

传统激发管主要由绝缘端头、挡片、壳体、密封塞、连接脚线、电点火头、发热药组成，如图 1所示。绝缘端头用于固定壳体并保证连接脚线与外界绝缘，保护壳体内装发热药并起到防潮、防静电的作用；密封塞保证药剂不松动并起到防潮、与外部隔离作用；连接脚线与电点火头串联，并可与其他激发管实现连接。

图1 传统激发管结构示意

装配式激发管结构设计是将激发管的电点火头与发热药分离，在使用前，使电点火头与发热药物理隔离、分开，在CO2膨胀爆破作业时，再将电点火头与发热药装配成成品，从根本上解决激发管在储存、运输、装卸等环节可能存在的安全隐患。

2 燃烧特性分析

对装配式激发管进行了明火旁燃药剂试验、明火底部燃烧药剂试验、明火底部燃烧激发管成品试验，并与高氯酸钾、英国产激发管药剂及成品进行了对比。

2.1 明火旁燃药剂试验

用明火从侧面对裸露药剂进行燃烧，试验药量200 g，查看试验药剂的点燃特性、传火特性，图2为试验场景。可见：

（1）高氯酸钾药剂在火焰接触处快速分解，发出“嘶嘶”声；

（2）英国产激发管药剂在火焰接触处发出“呲呲”声并伴有火星；

（3）装配式激发管药剂在火焰接触处难以着火。

2.2 明火底部燃烧药剂试验

用明火从底部对裸露药剂进行燃烧，试验药量200 g，查看试验药剂的燃烧特性、剧烈程度，图3为试验场景。可见：

（1）高氯酸钾药剂快速分解，程度剧烈；

（2）英国产激发管药剂稳定燃烧，燃速时快时慢但不剧烈；

（3）装配式激发管药剂缓慢燃烧，内部药剂燃烧不充分，有大量残留物。

2.3 明火底部燃烧成品试验

用明火从底部对激发管成品进行燃烧，试验成品数量1根，查看激发管成品的点燃特性、燃烧特性，图4为试验场景。可见：

（1）高氯酸钾成品快速着火，向管体外喷射火焰，成品燃烧彻底；

（2）英国产激发管稳定燃烧，成品燃烧较充分；

（3）装配式激发管燃烧缓慢，未见火焰剧烈情形，成品燃烧不充分，有较多残留物。

图2 明火侧燃烧试验

图3 明火底部燃烧药剂试验

图4 明火底部燃烧成品试验

3 激发特性分析

对装配式激发管进行了电点火头激发药剂试验、电点火头激发成品试验、膨胀管内预设压力激发试验。

3.1 电点火头激发药剂试验

将电点火头置于药剂侧面、中央进行激发，试验药量200 g，查看药剂的电点火头激发特性，图5为试验场景。可见：

（1）电点火头被可靠激发；

（2）药剂不能被激发，与电点火头接触处药剂由白色变为灰黑色。

图5 电点火头激发药剂试验

3.2 电点火头激发成品试验

对激发管成品进行露天激发，试验用装配式激发管单根、串联3根，查看激发管的电点火头激发特性，图6为试验场景。可见：

（1）电点火头被可靠激发；

（2）激发管不能被激发，与电点火头接触处激发管壳体有破裂、损伤。

图6 电点火头激发成品试验

3.3 膨胀管内电点火头激发成品试验

对预设围压激发管成品进行激发，试验用装配式激发管单根，查看预设围压（≥8 MPa）膨胀管内激发管的激发特性，图7为试验场景。可见：

（1）激发管被可靠激发；

（2）膨胀管定压破裂片破裂，高压气体瞬间泄出。

图7 膨胀管内电点火头激发试验

4 结 语

通过对装配式激发管药剂及成品的燃烧、激发试验，可见，装配式激发管药剂及成品在露天条件下，明火难以将其点燃，装配式激发管药剂的着火性能、传火性能、燃烧速度低于英国产激发管药剂，远低于高氯酸钾药剂。装配式激发管药剂及成品在露天条件下，电点火头不能将其激发，激发管成品在预设围压（≥8 MPa）膨胀管内能被可靠激发，性能稳定。

装配式激发管通过结构优化，消除了其在储存、运输、装卸等环节可能存在的安全隐患，其药剂及成品燃烧、激发试验也表明，改型产品具有良好的安全稳定性，为CO2膨胀爆破技术的推广应用奠定了良好的技术基础。