高精度長(zhǎng)延期雷管及Shoutplus-T軟件在井巷掘進(jìn)爆破中的應(yīng)用

郭維揚(yáng) 孫銘貴 韓貞陶 田小寶

(澳瑞凱(威海)破器材有限公司)

·材料與裝備·

高精度長(zhǎng)延期雷管及Shoutplus-T軟件在井巷掘進(jìn)爆破中的應(yīng)用

郭維揚(yáng) 孫銘貴 韓貞陶 田小寶

(澳瑞凱(威海)破器材有限公司)

為提高掘進(jìn)爆破效率，加快工期，增加巷道圍巖穩(wěn)定性，減少拒爆事故，降低綜合施工成本，采用高精度毫秒長(zhǎng)延期導(dǎo)爆管雷管代替普通導(dǎo)爆管雷管，使用Shoutplus-T軟件對(duì)原井巷掘進(jìn)爆破施工設(shè)計(jì)中的炮孔布置、起爆順序、時(shí)間間隔、裝藥結(jié)構(gòu)和藥量等參數(shù)進(jìn)行綜合優(yōu)化。通過先期試爆和后期的大量生產(chǎn)驗(yàn)證，在提高進(jìn)尺率，減少超挖，提高光面效果，降低圍巖擾動(dòng)，增加圍巖穩(wěn)定性，保障施工進(jìn)度等方面效果顯著，證明了高精度毫秒長(zhǎng)延期導(dǎo)爆管雷管和配套爆破設(shè)計(jì)軟件Shoutplus-T在井巷掘進(jìn)爆破中發(fā)揮了重要作用，并具有很高的推廣價(jià)值。

高精度導(dǎo)爆管雷管 Shoutplus-T 進(jìn)尺率 圍巖穩(wěn)定性

某金礦圍巖主要以似層狀石英砂巖為主，節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖石硬度中等，可爆性好；礦體硬度屬中等，結(jié)構(gòu)較完整，可爆性較好，礦體里有大小不等的空洞，對(duì)掘進(jìn)鉆孔和爆破造成一定的影響。采用Boomer282型雙臂鑿巖臺(tái)車鉆孔，鑿巖效率高；TORO007型鏟運(yùn)機(jī)出礦；Boomer型鑿巖臺(tái)車支護(hù)；JY-5型多功能服務(wù)車輔助作業(yè)。

整個(gè)地下礦山處在基建期，掘進(jìn)巷道工作量大，工期緊。巷道斷面尺寸為5 m×5.2 m，4.6 m×4.8 m、4 m×4.5 m等。掏槽方式均為平行空孔直線掏槽(五梅花布孔)，掏槽空孔直徑為76 mm，其余孔徑為45 mm；起爆系統(tǒng)采用國(guó)產(chǎn)半秒系列導(dǎo)爆管雷管。掏槽孔、輔助孔、底板孔采用φ32 mm 巖石乳化炸藥，周邊孔采用φ25 mm巖石乳化炸藥，平均孔深2.7 m。

1 存在問題

(1)巷道掘進(jìn)單循環(huán)平均進(jìn)尺率低，據(jù)礦山半年期掘進(jìn)生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)，平均掘進(jìn)爆破進(jìn)尺率為81%，施工進(jìn)度緩慢，延誤工期，同時(shí)爆破施工成本較高。

(2)圍巖超挖現(xiàn)象較嚴(yán)重，局部超挖達(dá)20～30 cm，出渣量增大，支護(hù)成本提高，爆破后圍巖裂隙多，穩(wěn)定性變差，施工安全性降低。

(3)雷管拒爆率高，增加了二次爆破成本，影響了施工進(jìn)度，給施工帶來安全隱患。

2 原因分析

2.1 掏槽孔設(shè)計(jì)和施工問題

采用平行空孔直線掏槽，掏槽中心布孔為五梅花掏槽，中間孔為φ45 mm裝藥孔，四周為φ76 mm空孔。爆破設(shè)計(jì)掏槽相鄰空孔間距為40 cm，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)掏槽空孔的間距為40～50 cm。掏槽部位的4個(gè)空孔間距過大，造成孔隙率不足，但中間裝藥孔起爆后，所破碎的巖石體積增長(zhǎng)超出了周圍的空孔所能提供的補(bǔ)償空間，破碎的部分巖體會(huì)壓實(shí)空孔，不能完全由氣體排出，造成掏槽效果不佳，降低后續(xù)炮孔的進(jìn)尺。圖1為掏槽孔布置及效果示意。

圖1 掏槽布孔布置及效果示意

2.2 雷管質(zhì)量和性能問題

該礦山選用普通半秒系列導(dǎo)爆管雷管組網(wǎng)起爆，半秒系列導(dǎo)爆管雷管延期時(shí)間見表1。

表1 普通半秒系列導(dǎo)爆管延期時(shí)間 ms

段別12345678910延期時(shí)間050010001500200025003000350040004500

普通半秒導(dǎo)管雷管只有10段位，段位少，延期時(shí)間不夠精確，無法實(shí)現(xiàn)掏槽空孔外圍第一圈炮孔的逐孔起爆，4個(gè)空孔與中間裝藥孔形成的槽腔容納不下4個(gè)裝藥孔同時(shí)爆破產(chǎn)生的碎巖，再一次造成孔隙率不足，導(dǎo)致掏槽區(qū)各炮孔的破碎巖石未能充分拋出，相鄰炮孔接著起爆就會(huì)擠死掏槽區(qū)。由此會(huì)形成2個(gè)方面的問題，一是由于補(bǔ)償空間不足造成爆破震動(dòng)很大，擾動(dòng)圍巖；另一方面，由于掏槽區(qū)未能充分形成，因而對(duì)后續(xù)的擴(kuò)槽孔、輔助孔及周邊孔的夾制作用很大，造成爆破根底，影響了掘進(jìn)循環(huán)進(jìn)尺。掏槽部位殘留的根底見圖2。

圖2 掏槽部位殘留的壓實(shí)巖粉

周邊孔的延期時(shí)間為4500ms，而普通導(dǎo)爆管雷管在大延期系列的精度非常低，影響光爆效果，超欠挖現(xiàn)象嚴(yán)重。

3 優(yōu)化方案設(shè)計(jì)

針對(duì)以上問題，選用澳瑞凱(威海)爆破器材有限責(zé)任公司生產(chǎn)的高精度毫秒長(zhǎng)延時(shí)導(dǎo)爆管雷管，輔助以隧道掘進(jìn)專用爆破設(shè)計(jì)軟件Shotplus-T進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，高精度毫秒長(zhǎng)延期導(dǎo)爆管雷管段別及延期時(shí)間見表2。

表2 高精度毫秒長(zhǎng)延期導(dǎo)爆管雷管段別及延期時(shí)間 ms

段別12345678910111213時(shí)間25100200300400500600700800900100012001400段別141516171819202122232425時(shí)間160018002100240027003000340038004200460050005500

該種雷管延期精度準(zhǔn)確,誤差為±2%,選用1，3， 5，7，9，10，11，12，13，14，15，16，17，18，19段共15個(gè)段位的產(chǎn)品，延期時(shí)間間隔達(dá)到200ms,滿足掏槽部位炮孔實(shí)現(xiàn)逐孔起爆的延期時(shí)間要求。該種高精度雷管拒爆率很低，大大減少拒爆事故的發(fā)生，同時(shí)由于該品種導(dǎo)爆管雷管的腳線具有450N的抗拉性能，耐磨性能優(yōu)異，使用過程的方便性和可靠性大大提高。

Shoutplus-T掘進(jìn)爆破設(shè)計(jì)專用軟件功能齊全，能夠根據(jù)設(shè)定的參數(shù)，自動(dòng)優(yōu)化炮孔布置，驗(yàn)算掏槽部位的孔隙率,裝填炸藥和雷管，核算裝藥量,演示炮孔起爆次序、巖石初始移動(dòng)方向,匯總單次爆破的爆破器材使用量等。

以5m×5.2m斷面為例，采用Shoutplus-T進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。掏槽方式均為平行空孔直線掏槽(五梅花布孔)，掏槽空孔直徑為76mm，其余孔徑為45mm，直眼掏槽相鄰空孔間距由原設(shè)計(jì)的40～50cm控制在24～28cm，中心裝藥孔處于4個(gè)空孔正中心；五梅花掏槽孔中的5個(gè)裝藥孔逐孔起爆；擴(kuò)槽眼與內(nèi)側(cè)相鄰裝藥孔夾角控制在90°～60°，并且保持在中垂線上；裝藥孔孔深由原設(shè)計(jì)的2.7m調(diào)整為3m，空孔深度由原有設(shè)計(jì)的2.7m調(diào)整為3.2m；輔助孔的間距由50～60cm調(diào)整為80～90cm；周邊孔間距控制在50～60cm。設(shè)計(jì)過程及參數(shù)詳見圖3、圖4及表3。

圖3 5 m×5.2 m巷道鉆孔設(shè)計(jì)和炮孔起爆順序

圖4 掏槽位置孔隙率計(jì)算

4 應(yīng)用效果

利用Shoutplus-T軟件對(duì)5 m×5.2 m斷面巷道優(yōu)化設(shè)計(jì)，炮孔數(shù)由原來的73個(gè)優(yōu)化至61個(gè)，單循環(huán)炸藥節(jié)省約18 kg，實(shí)際鉆孔深度為3 m，平均進(jìn)尺2.7～2.8 m，平均進(jìn)尺率超過90%。通過隧道專用設(shè)計(jì)軟件Shoutplus-T的優(yōu)化設(shè)計(jì)及高精度毫秒長(zhǎng)延期導(dǎo)爆管雷管的使用，巷道平均進(jìn)尺率由81%提高至91%，工程進(jìn)度加快，實(shí)施爆破優(yōu)化的當(dāng)月便順利完成月開拓進(jìn)度計(jì)劃。隨著產(chǎn)品的持續(xù)使用，巷道輪廓的平整度增加，光爆效果逐漸顯現(xiàn)，巷道質(zhì)量有明顯提高，據(jù)統(tǒng)計(jì)最大超挖尺寸不超過18 cm，較優(yōu)化前顯著改善。沒有出現(xiàn)過產(chǎn)品拒爆現(xiàn)象，補(bǔ)炮現(xiàn)象基本消失，爆破震動(dòng)明顯降低，圍巖質(zhì)量提高，本質(zhì)提高了爆破施工安全性。產(chǎn)品現(xiàn)場(chǎng)操作便捷，一定程度降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，優(yōu)良的爆破效果降低了巷道支護(hù)成本，減少工人處理松石的工作量，單循環(huán)作業(yè)時(shí)間減少，提高了生產(chǎn)效率。

表3 裝藥參數(shù)

5 結(jié) 語

高精度毫秒長(zhǎng)延期雷管取代半秒延期雷管應(yīng)用于井巷掘進(jìn)爆破有著極大優(yōu)勢(shì)，可選段別多、延期時(shí)間精確，為設(shè)計(jì)人員帶來了極大設(shè)計(jì)靈活性，最終實(shí)現(xiàn)了提高爆破進(jìn)尺、改善爆破效果的目的，同時(shí)在降低爆破振動(dòng)、縮短工期方面也極為有利；配套的Shotplus-T爆破設(shè)計(jì)軟件能事先模擬、預(yù)估爆破效果，給方案設(shè)計(jì)帶來了極大的便利。高精度毫秒長(zhǎng)延期雷管配套爆破設(shè)計(jì)軟件的使用，為快速通過地質(zhì)復(fù)雜地段或振動(dòng)敏感地段提供了有效手段，具有很大的推廣應(yīng)用價(jià)值。

Application of High Precision Long Delay Detonator and Shoutplus-T Software in Excavation Blasting of Mine

Guo Weiyang Sun Minggui Han Zhentao Tian Xiaobao

(Orica (Weihai) Blasting Equipment Co.,Ltd.)

In order to enhance tunnelling blasting efficiency, shorten the construction period, increase the stability of roadway surrounding rock, reduce misfired accidents, reduce the comprehensive construction costs, the ordinary detonating tube detonators are replaced by high precision long millisecond delay detonating tube detonator, some parameters such as hole layout, detonating sequence, time interval, charging structure and dosage in the original mine tunnelling blasting design are optimized comprehensively by Shoutplus-T software. The early testing blasting and the late mass production verification results show that, the high precision long delay detonator and Shoutplus-T software are help to improve penetration rate, reduce the over-break, improve the effect of smooth surface, reduce the disturbance of surrounding rock, increase the stability of surrounding rock and guarantee construction progress. It further demonstrates that, the high precision long delay detonator and Shoutplus-T software can play an important role in excavation blasting of mine, therefore,the promotion value of them is high.

High precision detonating tube detonators, Shoutplus-T, Penetration rate, Stability of surrounding rock

2014-12-17)

郭維揚(yáng)(1976—)，男，經(jīng)理，工程師，264207 山東省威海市崮山鎮(zhèn)九家疃西。