A New Safety Electric Initiating System

Based on the analysis of weakness on the safety of traditional electric detonators, a BJ-l safety electric detonator initiatingsystem and its corresponding safe examination technique were successfully developed. By leading false foot wires and taking advantageof the transmitting frequency band of Mo-Zn ferrite, detonators in this new system can completely impede the direct induction of outsidecrosstalk that may cause casual firing in the ordinary as well as eleclromagnetic ones. Possible causality by lightning was discussed. Results are presented, of its safety tests on resistance to direct and alternating current, electrostatic, and crosstalk induced by damp leakagein saturated salty water.

低压发火环境下爆炸箔电爆炸性能测试

针对直列式安全起爆系统中冲击片雷管充电电压高且不易满足常规武器使用要求等问题,设计了一种多功能电爆炸起爆及测试仪器,建立了爆炸箔模型进行仿真,开展了在低压发火环境下三种相同形状不同材料爆炸箔的爆发电压、爆发电流测试试验,利用高速摄影机和电子显微镜观察电爆炸过程,仿真结果与试验结果相互印证得出:Al箔在低压起爆环境下的能量利用率更高在1000 V可达到28.6%、峰值功率更大,电爆炸性能更好。以低压发火为试验条件,起爆仪器验证了不同材料的爆炸箔的电爆炸特性,为冲击片雷管低能化的电爆性能研究提供一定的参考价值。

非电传爆系统中不同尺寸雷管输出性能研究

为合理设计非电传爆系统用雷管,研究了不同尺寸对雷管输出性能的影响。基于不同尺寸雷管起爆两路导爆索的试验结果,建立了雷管起爆两路导爆索的计算模型;采用非线性有限元动力学方法,对不同尺寸雷管起爆导爆索过程进行了数值模拟计算,分析了起爆药厚度、传爆药厚度和雷管直径变化对雷管输出性能的影响。结果表明:Φ3.0 mm×3.8 mm雷管不足以起爆Φ1 mm导爆索,Φ3.85 mm×6.50 mm雷管可以可靠起爆Φ1 mm导爆索;针对Φ3.0 mm×3.8 mm雷管,增加起爆药厚度、传爆药厚度和雷管直径均可以可靠起爆Φ1 mm导爆索,其中增大雷管直径还可以保证雷管体积最小,对于提高雷管输出性能的贡献更大。

高钝感电起爆器的结构设计及性能研究

针对双桥电起爆器钝感要求,使用桥带升温数学模型和三维建模编程的方法,进行了相关结构设计及性能试验验证。研究表明:采用防静电板和接线板的结构设计,防静电性能稳定,能够承受16 A直流电流的冲击而不失效;当桥带厚度为0.02 mm、桥带宽度为0.32 mm时,能够满足桥路熔断时间不大于60 ms的要求;锆/高氯酸钾和D8型硼/硝酸钾点火药配合使用,能够满足安全电流1A、1 W、5 min的要求,且发火可靠。

磁电雷管编码式分级射孔起爆技术

在电缆泵送桥塞分簇射孔作业中,采用大电阻雷管进行分级射孔时存在误爆安全隐患。磁电雷管具备良好的抗环境电能力,需要特定频率的电压信号才能起爆,以使其安全性更高。设计了磁电雷管的编码式分级射孔系统,采用固定地址编码技术、双向双频通讯方法,实现地面系统与电子模块的选择功能;采用单片机程序语言控制金属氧化物半导体场效应晶体管开关状态,在井下将地面直流供电信号转换成100 kHz的脉冲信号,实现磁电雷管起爆功能;利用电压门槛控制技术,极大地提高了施工安全性。对磁电雷管编码式分级射孔系统进行地面模拟试验,测试可知导爆索爆速均达到7800 m/s,表明磁电雷管编码式分级射孔起爆技术具有较高的可靠性。该技术在中国多口井成功应用,表明其具有较强的适用性,这为泵送分级射孔提供一种新的起爆技术,对降低射孔施工安全风险具有重要意义。

水电工程石方洞挖数码电子雷管联网方案及耗量分析方法研究

自2021年在水电工程爆破开挖中强制推行应用数码电子雷管后,关于数码电子雷管的爆破联网设计方案、实际消耗量、成本分析等研究尚处于空白阶段。笔者从数码电子雷管与非电毫秒雷管爆破联网设计方案对比分析入手,研究两者的爆破联网方式差异,理论推导两者耗量调整系数。同时采用无约束支持向量机模型构建雷管耗量与岩石级别、开挖断面的函数关系,计算数码电子雷管替换非电毫秒雷管后的耗量调整系数,并采用单一变量试验验证计算数据的准确性。结果表明,实测数据结果与理论推导结果、数学模型分析结果保持一致,证明两种研究方法的可靠性。

电雷管脚线(多发)绕把机动力学特性分析与研究

为精确掌握电雷管脚线绕把机系统动力学及运动学特性并对系统进行优化设计,建立了运动学和动力学模型,采用多体动力学数值分析方法对整机系统动力学及运动学特性进行了数值模拟研究,对PLC控制程序联动设计、整机系统的运动学及动力学性能优化起到了指导作用,实现了产品性能的动态优化设计。

非电传爆产品模块化仿真设计与分析

为确保非电传爆产品的传爆可靠性和结构安全性,基于非电传爆产品的工作原理,建立了产品的模块化仿真设计方法,设计了两路非电传爆产品,并进行了试验验证。结果表明:各模块的仿真计算可以描述非电传爆的工作过程,仿真设计的两路非电传爆产品可以实现可靠传爆和结构安全;模块化仿真计算方法可以为高效合理设计非电传爆产品提供理论指导。

井震联合地震采集技术在加纳热带丛林的应用

加纳某区块处于热带丛林地区,面积广、地表复杂、旱雨季交替。地震勘探处于初始阶段,没有现代地震勘探采集方法可以参考。针对加纳热带丛林地区的特点及施工难点,2019年到2021年东方公司某项目开展了采集技术攻关,施工过程中采用井震联合激发的采集方法,采用EV56高精度可控震源激发,有效拓展了地震资料频带宽度。雨季施工中因地制宜改造钻机、电子雷管及配套启爆系统的应用,提高了施工效率,保证了钻井和下药质量,提升了激发质量效果。

含能材料的密度、爆速、爆压和静电感度的理论研究

用密度泛函理论(DFT)B3LYP方法,在6-31G*基组水平下,全优化计算了系列硝胺类和硝基芳烃类爆炸物的几何构型,用Monte-Carlo方法和自编程序,基于0.001e·bohr-3等电子密度面所包围的体积空间求得分子平均摩尔体积(V)和理论密度(ρ).用Kamlet-Jacobs方程基于理论密度(ρ)和PM3计算生成焓(△Hf)估算标题物的爆速(D)和爆压(p),发现多环硝胺类化合物的爆轰性能优于芳烃硝基类化合物,故此,在寻求高能量密度材料(HEDM)时,我们应特别关注多环硝胺化合物.与ρ和D文献值比较,表明本理论计算方法和结果是适用可靠的.将爆速(D)和爆压(p)计算值与静电感度实验值(EES)进行比较和关联,发现:若对化合物进行细致分类讨论,则它们之间存在较好的线性关系.据此建议,在含能材料分子设计中,可通过理论计算爆轰性质(D或p)去预估难以定量求得或尚未合成的含能材料的静电火花感度值(EES).此外,我们还讨论了取代基对ρ,D和p的影响,也有助于分子设计.

导爆管雷管孔内外微差爆破网络的研究

对用 m+1个段位的微差导爆管雷管组成 n排孔、每排 m孔单孔单响的微差爆破网络的约束条件进行了讨论 ,探讨了雷管起爆误差对这种爆破网络的影响 ,指出采用国产导爆管雷管每排孔不超过 3孔才能达到单孔单响目的 。

爆轰产物导电性的实验测量

建立了炸药爆轰产物电导率的测量方法,测量以HMX和TNT为主体的混合炸药爆轰产物的电导率。研究了铝粉含量对爆轰产物导电性的影响。实验结果表明:添加金属Al后其炸药的电导率明显高于不含铝炸药,TNT(密度1.520g·cm-3)最大电导率为18000Ω-1·m-1。TNT80/Al20(密度1.628g·cm-3)电导率为1.136×107Ω-1·m-1。通过爆温、爆轰产物电子浓度计算发现:同类炸药随着铝粉的添加,爆温增加,电子浓度增加,从而导致爆轰产物电导率增加。

非电传爆系统无起爆药传爆接头的性能研究

为提高非电传爆系统的安全性,将猛炸药HNS-Ⅱ应用于系统输出端,研究了装药密度和限制性导爆索(CDF)埋入长度对输出性能的影响。研究表明采用合理的设计,限制性导爆索可以起爆HNS-Ⅱ,柔性导爆索(MDF)埋入长度为3～4mm、炸药密度在1.50～1.70g/cm3时输出传爆接头具有稳定的爆轰输出。

一种高精度爆速测量方法

为精确测量炸药拟定态爆速,设计了尖形探针和相应的实验测量方法,测量了有机玻璃、不锈钢、铝合金约束下片状TATB为基钝感炸药的拟定态爆速,结果为(7.527±0.017)km.s-1。表明:采用尖形电探针测量钝感炸药爆速的不确定度为19 m.s-1,相对不确定度为0.25%,与洛斯阿拉莫斯国家实验室(LANL)精密爆轰物理实验结果相当,为精密爆轰物理实验提供了一种新的爆速测量方法。

苦味酸钾点火药在电点火头中的应用

通过理论分析和试验,从机械感度、燃烧精度、热安定性、性能、长贮等方面,对比分析了苦味酸钾点火药与DDNP点火药。结果表明:在电点火头制造中,采用苦味酸钾作为点火药的主要组分,具有热稳定性好、药头机械强度高、生产过程废品少、无环境污染等优点,尤其有利于提高电雷管的发火可靠性和一致性。

射频电流对桥丝式电雷管安全性与可靠性影响数值计算

为了研究射频电流对桥丝式电雷管在贮存与使用过程中可能出现的意外发火、迟发火与瞎火现象,选取了一种桥丝式电雷管进行热分析数值计算。首先建立了热分析的数理模型,然后根据所建立的模型对电雷管接受射频电流作用后药剂的性能变化进行了计算。确定了所研究的电雷管在受到0.09A以上电流作用时,出现意外发火现象,影响其贮存安全性;在受到0.08A以下电流作用时,出现迟发火与瞎火现象,影响其使用可靠性。

内聚爆轰加载下金属圆管的自由面速度测量初探

利用不等长"刺猬"状电探针布局方法,对滑移内爆加载下金属圆管的自由面(内表面)速度历程作了探索性测量,获得了不同装药厚度下自由面粒子速度v随空间半径R的变化关系,并对结果进行了简单讨论。数据分析初步显示了装药厚度对钢管自由面粒子速度的影响;针对40mm厚硝基甲烷装药条件下实验所得的初始自由面速度v0比基于CJ理论的理论值高,用"爆压增长现象"进行了初步解释。上述工作为进一步开展内爆驱动轴对称结构运动的定量测量奠定了基础。

冲击片雷管电烤爆安全性研究

为评估冲击片雷管在意外电能刺激作用下的安全性,开展了以HNS-Ⅳ为装药的冲击片雷管电烤爆试验研究,先后完成了直流28V、交流380V两项烤爆试验。试验结果表明:两种工况下爆炸箔换能元均未气化形成等离子体,也未形成飞片;然而在交流380V通入情况下,电极两端形成的电弧导致了部分HNS-Ⅳ装药发生燃烧,但整个主装药未发生爆轰性输出。

矿井10MHz以下通信射频设备安全距离的研究

建立了工作频率在10 MHz范围内的煤矿井下射频设备与雷管间安全距离的计算模型,将雷管脚线视为回路天线,得出了雷管脚线的内阻抗、回路线的互感系数以及外电感系数的计算公式,和流经回路线上的总电流公式,建立了射频设备与雷管间安全距离的计算公式。基于该模型,分析了射频发射设备的工作频率和雷管脚线面积变化对安全距离的影响。结果表明:煤矿井下射频设备与雷管之间的本安距离为3 m,即只要相距大于3 m,工作频率在10 MHz以下的射频设备,其辐射能量就不会对雷管构成安全隐患。

用弹簧探针法测试含硼铝炸药的爆轰性能

为探索硼铝复合粉在热固PBX中的应用,以HMX为基,加入氧化剂高氯酸铵(AP)、硼铝复合粉和聚氨酯黏结剂,设计和制备了6种配方的含硼铝炸药;分别制备3种带壳体及3种不带壳体的Φ50mm含硼铝炸药柱;用弹簧探针法测试了无壳体药柱和带壳体药柱的爆速,分别用经验公式和相对凹坑深度法计算了爆压,讨论了硼铝复合粉含量对其爆轰性能的影响。结果表明,炸药GH-4、GH-5和GH-6用手工浇注成型,Φ50mm×150mm炸药柱密度在1.530~1.570g/cm3之间,爆速在6.900~7.400mm/μs之间,爆压约19GPa,适用于含硼铝炸药配方筛选;炸药PF-1、PF-2和PF-3用真空振动浇注成型,Φ50mm×110mm炸药柱密度约1.693g/cm3,爆速在7.800~8.000mm/μs之间,爆压约24GPa。炸药PF-3中含质量分数20%、硼铝质量比1∶1的复合粉,含金属炸药的组合效应使少量硼铝复合粉在反应区参加反应,其爆速和爆压值较其他配方高,表明弹簧探针法可作为炸药爆速测试的一种补充电测法,在无法实施铜箔探针法的情况下,可以考虑用弹簧探针法。