一种测试电子雷管耐冲击波作用能力的试验装置及方法
阅读说明：本技术 一种测试电子雷管耐冲击波作用能力的试验装置及方法 (Test device and method for testing shock wave action resistance of electronic detonator ) 是由 张同来 韦争何 李晓宇 张连壮 岳彩新 余迅猛 夏光 杨力 杨利 于 2021-08-24 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种测试电子雷管耐冲击波作用能力的试验装置及方法,试验装置包括起爆用电子雷管、炸药包、容器、传递介质及电子雷管起爆器；被测电子雷管试样均匀分布固定在容器外壁上,容器顶端开口、内部充满传递介质,所述炸药包设置在容器内中轴线上；电子雷管起爆器用于起爆起爆用电子雷管和被测电子雷管试样；起爆用电子雷管用于起爆炸药包,且所述炸药包先于被测电子雷管试样起爆；根据经过炸药包冲击波透射扫描作用后同时被起爆的被测电子雷管试样数量判断电子雷管耐冲击波作用能力。本发明能够直接模拟被测电子雷管试样遭受到高威力爆炸冲击波作用的状态、考察被测电子雷管试样的耐受冲击波作用的能力。(The invention discloses a test device and a method for testing shock wave action resistance of an electronic detonator, wherein the test device comprises an electronic detonator for detonation, an explosive package, a container, a transmission medium and an electronic detonator exploder; the tested electronic detonator samples are uniformly distributed and fixed on the outer wall of the container, the top end of the container is opened, the interior of the container is filled with a transmission medium, and the explosive package is arranged on the central axis in the container; the electronic detonator initiator is used for initiating the electronic detonator for initiation and the tested electronic detonator sample; the electronic detonator for detonation is used for detonating an explosive package, and the explosive package is detonated before the test sample of the electronic detonator to be tested; and judging the shock wave action resistance of the electronic detonator according to the number of the samples of the tested electronic detonator which are detonated simultaneously after the transmission scanning action of the explosive shock wave. The invention can directly simulate the state of the tested electronic detonator sample under the action of high-power explosion shock wave and investigate the shock wave resistance of the tested electronic detonator sample.)
技术领域
本发明涉及民用爆炸物品性能测试技术领域，具体涉及一种测试电子雷管耐冲击波作用能力的试验装置及方法。
背景技术
电子雷管是近20年来新兴起的一种高技术、高性能民用爆炸物品，具有延期时间准确、爆炸物品流向易控制、使用方便、矿山爆破精准控制等特点，已经广泛地应用于各种矿山爆破工程中。
由于电子雷管是采用大规模集成电路、多种电气元器件、火工药剂、猛炸药组成的具有易受外界干扰、易爆炸的特殊产品，在生产装配、货物运送、矿山使用过程中都要严格注意安全防范，确保使用安全，便于公安监管和全寿命周期流向跟踪，确保社会安全。
电子雷管需要满足各种爆破作业环境下的使用要求，但在实际使用过程中发现爆破作业现场的工况对电子雷管的使用效果影响明显，其中环境地质条件、爆破孔网参数和延期方案、电子雷管和配套炸药的匹配性及装药结构等都会影响到电子雷管的使用安全性和作用可靠性。
目前，特别是在隧道掘进爆破、小断面开挖爆破、地下硬矿岩开采时丢炮现象尤为突出，由于导致电子雷管使用过程中出现瞎火或丢炮的因素是多种多样的，而很多影响因素是与爆破现场环境和爆破瞬间的相互作用有关，导致无法复制和重现，因此，迫切需要研究一种简单易行、可重复、可重现模拟爆破现场工况的测试工装及方法，对电子雷管耐外力作用、耐电磁作用等能力进行测试，用来评估电子雷管在各种爆破环境及受到爆破瞬间相互作用情况下的可靠性，确保使用过程安全可靠。
目前，常规评价雷管耐外力作用的方法主要是震动试验法、振荡试验法、跌落试验法，但这些方法的过载作用弱小，无法模拟还原电子雷管在爆破瞬间受到的相互作用。因为在矿山上实际应用时，电子雷管在爆破条件下经受的过载是多种多样的，如：相邻炮孔大装药量炸药首先爆炸产生的冲击波向周围扩散、使相邻炮孔中正处于延期计时过程的雷管及电子控制模块受到冲击波的扫描透射作用、周边不同密度的岩石将冲击波反射使正处于延期计时过程的雷管及电子控制模块受到冲击波的扫描透射作用，周边不同密度、不同孔隙岩面冲击波反射、又叠加于正处于延期计时过程的雷管及电子控制模块，受到冲击波的扫描、叠加、多向受力、挤压作用，受爆炸力作用的矿岩向周边炮孔挤压使正处于延期计时过程的雷管及电子控制模块受机械挤压变形等等多种非常复杂的受力过程，就会导致相邻炮孔中正处于工作状态而没有起爆的电子雷管掉电、停止工作，出现瞎火、丢炮现象，使这些相应炮孔中的炸药不能被起爆，为后续矿渣的处理和工程的进行留下安全隐患。
因此，需要探究分析电子雷管在使用过程中出现瞎火、丢炮的原因，制定出相应的对策，解决相应的问题，实现产品的安全可靠性能优化。故而需要研究一种简单易行、可重复、可重现模拟爆破现场工况的测试工装及方法，对电子雷管耐外力作用、耐电磁作用等能力进行测试，用来评估电子雷管在各种爆破环境及受到爆破瞬间相互作用情况下的可靠性和安全性。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种测试电子雷管耐冲击波作用能力的试验装置及方法，能够直接模拟被测电子雷管试样遭受到高威力爆炸冲击波作用的状态、考察被测电子雷管试样的耐受冲击波作用的能力。
本发明采用的技术方案如下：
一种测试电子雷管耐冲击波作用能力的试验装置，包括起爆用电子雷管、炸药包、容器、传递介质及电子雷管起爆器；
被测电子雷管试样均匀分布固定在容器外壁上，容器顶端开口、内部充满传递介质，所述炸药包设置在容器内中轴线上；所述电子雷管起爆器用于起爆起爆用电子雷管和被测电子雷管试样；所述起爆用电子雷管用于起爆炸药包，且所述炸药包先于被测电子雷管试样起爆；根据经过炸药包冲击波透射扫描作用后同时被起爆的被测电子雷管试样数量判断电子雷管耐冲击波作用能力。
进一步地，所述炸药包由被测电子雷管试样的基础雷管组成。
进一步地，所述炸药包的基础雷管采用5发至100发，可根据所需输出冲击波强弱调整。
进一步地，所述炸药包底端在容器开口处向下110mm至120mm的范围内。
进一步地，所述容器为椭球形封头的钢桶或顶端开口的液化石油气钢瓶。
进一步地，所述冲击波试验装置还包括支座、垫板，所述支座设置于容器底部，支座放置在垫板上；所述垫板水平放置。
进一步地，所述传递介质采用空气或水或油或细砂或粘土或混凝土。
进一步地，所述被测电子雷管试样与容器开口面垂直，其电子雷管卡口塞上沿距离容器开口端面在1mm至5mm范围内；被测电子雷管试样为4发～12发。
一种测试电子雷管耐冲击波作用能力的方法，采用上述的试验装置，方法步骤如下：
步骤1，起爆用电子雷管和被测电子雷管试样同时得到电子雷管起爆器发出的起爆指令，并进入延期起爆过程；
步骤2，起爆用电子雷管首先爆炸、带动炸药包爆炸输出冲击波；
步骤3，冲击波通过传递介质、透射过容器壁以及正在延时工作的被测电子雷管试样后，被测电子雷管试样到达设置延期后，发出点火指令，使被测电子雷管试样点火起爆；
步骤4，通过检查被测电子雷管试样实际爆炸数量，判断被测电子雷管试样耐冲击波作用能力。
进一步地，步骤4中若被测电子雷管试样全爆，则增加炸药包的药量，直至有被测电子雷管试样不爆炸，此时的炸药包药量表征为被测电子雷管试样的抗冲击波性能阈值，通过比较不同种类或批次的电子雷管试样的阈值大小来判断被测电子雷管试样耐受冲击波作用的能力。
有益效果：
1、本发明通过检查中心设置的炸药包起爆后，周边被测电子雷管试样实际爆炸的数量，相应地发现冲击波透射被测电子雷管试样作用对被测电子雷管试样的破坏作用和对延期点火工作过程的影响作用，以实际测试结果来评定被测电子雷管试样耐冲击波作用的能力，直接反映电子雷管试样遭受到高威力爆炸冲击波作用的状态，模拟了矿山爆破实际应用中相邻炮孔的作用状态、相邻炮孔电子雷管的相互影响状态，能够考察被测电子雷管试样的耐受冲击波作用的能力，该模拟方法具有易实现、易操作、具有定量描述结果、可重复、可重现的优点，是一种可行的、可靠的测试方法。
2、本发明炸药包由被测电子雷管试样的基础雷管组成，与用于装配被测电子雷管试样所使用的基础雷管型号、规格、性能均相同。通过简单地调整所使用的基础雷管的用量，就可以便捷准确的定量调整炸药包的爆轰输出威力，产生不同强度的冲击波，实现对试样进行不同载荷和作用条件下的测试。
3、本发明炸药包的总药量通过控制所使用的雷管数量方便控制，可以在5发至100发(相当于5gTNT当量～100gTNT当量)范围内按需要调节，以使用的炸药包中雷管的数量表示冲击波的强度，能够定量表述测试结果，使测试结果具有统一基准，具有可比性。
4、本发明的容器采用椭球形封头的钢桶，是由钢板经过冷冲压成型的一体化、水密性桶体，测试装置简单易得、降低测试成本；优选的可采用顶端开口的液化石油气钢瓶，其材质、水密性、强度、尺寸都符合测试使用要求，简单易得、降低测试成本。
5、本发明的容器中可填充不同的介质，比如水或砂石或浇筑混凝土或其他，可以方便的模拟在不同爆破环境地质条件下的测试条件。
附图说明
图1为冲击波试验装置立面布置图。
图2为冲击波试验装置平面布置图。
图3(a)、图3(b)分别为测试用容器的主视图、俯视图。
图4为测试装置用垫板结构图。
其中，1-起爆用电子雷管，2-炸药包，3-容器，4-传递介质，5-被测电子雷管试样，6-支座，7-垫板，8-电子雷管起爆器。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本发明提供了一种测试电子雷管耐冲击波作用能力的试验装置，如图1、图2所示，包括起爆用电子雷管1、炸药包2、容器3、传递介质4及电子雷管起爆器8。
容器3顶端开口、内部充满传递介质4，炸药包2设置在容器3内中轴线上，炸药包2底端在容器3开口处向下110mm至120mm的范围内固定。在一个优选实施例中，炸药包2的底部与容器3开口的距离为120mm。被测电子雷管试样5均匀固定在容器3外壁上，被测电子雷管试样5与容器3开口面垂直，被测电子雷管试样5为4发～12发。
电子雷管起爆器8用于起爆起爆用电子雷管1和被测电子雷管试样5；起爆用电子雷管1用于起爆炸药包2，且炸药包2先于被测电子雷管试样5起爆。即当炸药包2产生的冲击波通过透过被测电子雷管试样5时，被测电子雷管试样5还处于延时控制过程中，使工作状态中的被测电子雷管试样5经受冲击波的透射和破坏作用。
炸药包2采用纯单质猛炸药为宜，以TNT、RDX、HMX压成的炸药柱为最佳。本实施例中，炸药包2由被测电子雷管试样5的基础雷管组成，通过塑料胶带捆扎在一起。一发雷管的装药量按1gTNT当量(标准规定)计算，使用方便简单；炸药包2的总药量通过控制所使用的雷管数量方便控制，可以在5发至100发(相当于5gTNT当量～100gTNT当量)范围内按需要调节，可根据所需输出冲击波强弱调整，以使用的炸药包2中雷管的数量表示冲击波的强度。
容器3采用椭球形封头的钢桶或顶端开口的液化石油气钢瓶。椭球形封头的钢桶是由钢板经过冷冲压成型的一体化、水密性桶体；液化石油气钢瓶符合GB5842标准要求的YSP35.5规格。如图3(a)、图3(b)所示，容器3底部设有支座6，支座6底面为环形结构。容器3通过支座6放置在垫板7上，垫板7放置在硬质地面上、调整至水平状态。支座6和垫板7均为钢质材料。本实施例中，如图4所示，垫板7尺寸为：长500mm×宽500mm×厚20mm。
传递介质4可以为空气或水或油或细砂或粘土或混凝土。其中，细砂指粒径大于0.075mm的颗粒，超过全重85％，细度模数为2.2～1.6。容器3内充填的传递介质4在正常情况下是空气，为了确保炸药包2爆炸产生的冲击波以最少的损耗传递到容器3器壁和穿过器壁，需要传递介质4采用不可压缩的密实介质。本实施例中传递介质4采用水。
本实施例中被测电子雷管试样5数量采用偶数，以便使被测电子雷管试样5处于对称位置上，通过试验验证最佳测试数量为8发，故都布置在45°间隔的径线位置处，被测电子雷管试样5的底部与容器3的开口端面相距120mm，用三层透明胶带将被测电子雷管试样5固定在容器3的外表面，使被测电子雷管试样5牢靠地固定在容器3器壁外侧面上。被测电子雷管试样5的电子雷管卡口塞上沿距离容器3开口端面在1mm至5mm范围内。
测试方法步骤如下：
步骤1，起爆用电子雷管1和被测电子雷管试样5同时得到电子雷管起爆器8发出的起爆指令，并进入延期起爆过程；设定的炸药包2起爆雷管的起爆延期时间为50ms，被测电子雷管试样5的延期时间为800ms。
步骤2，起爆用电子雷管1首先爆炸、带动炸药包2爆炸输出冲击波。
步骤3，冲击波通过传递介质4、透射过容器3器壁以及正在延时工作的被测电子雷管试样5后，被测电子雷管试样5到达设置延期后，发出点火指令，使被测电子雷管试样5点火起爆。
步骤4，通过检查被测电子雷管试样5实际爆炸数量，判断被测电子雷管试样5耐冲击波作用能力。
测试程序就是试探测试过程，若炸药包2产生的冲击波能够破坏处于工作状态的被测电子雷管试样5，则测试结果是：有不爆炸的被测电子雷管试样5；若炸药包2产生的冲击波对处于工作状态的被测电子雷管试样5影响弱、没有破坏被测电子雷管试样5的工作程序，则测试结果是：没有不爆炸的被测电子雷管试样5；若处于临界状态，则是有一部分的被测电子雷管试样5爆炸、有一部分的被测电子雷管试样5不爆炸。若被测电子雷管试样5在炸药包2某一装药量条件下全爆，则增加炸药包2的药量，直至测出临界条件，即有被测电子雷管试样5不爆炸，此时的炸药包2药量表征为被测电子雷管试样5的抗冲击波性能阈值，通过比较不同种类或批次的电子雷管试样的阈值大小来判断被测电子雷管试样5耐受冲击波作用的能力。
根据测试结果，判断被测电子雷管试样耐受冲击波作用的能力，表示为某型号品种的电子雷管能够耐受住多少gTNT当量冲击波的冲击还能正常工作，该数值越大、表明这个型号、品种、规格的电子雷管的性能越好，也可以使用被测电子雷管试样仍能全爆的最大的炸药包2当量数表示。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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