數(shù)碼電子雷管在水廠鐵礦深孔爆破中的應(yīng)用

蔡文華 尹芝足 康福軍 關(guān)曉鋒

（首鋼集團(tuán)有限公司礦業(yè)公司水廠鐵礦）

數(shù)碼電子雷管是一種以電子芯片作為延期元件的新型雷管，內(nèi)置雷管身份信息碼和起爆碼，安全性更高，公安部門要求自2020年開始，露天礦山停止使用非電導(dǎo)爆管雷管，全部改用數(shù)碼電子雷管。數(shù)碼電子雷管相比非電導(dǎo)爆管雷管，具有精準(zhǔn)控制、微差時間任意可調(diào)、聯(lián)網(wǎng)檢測、密碼起爆等技術(shù)性能特點，在減少爆破震動、提高爆破效果等方面具有獨特的技術(shù)優(yōu)勢［1-5］。

隨著電子雷管全面替代非電導(dǎo)爆管雷管，如何利用更加精準(zhǔn)的起爆微差時間有效控制爆破前沖、爆破后沖、提升爆破能量利用率，進(jìn)而提升爆破質(zhì)量，成為必須解決的問題。因此，水廠鐵礦對數(shù)碼電子雷管合理起爆微差時間的確定進(jìn)行了爆破試驗研究。

1 工程概況

水廠鐵礦于2019年11月購進(jìn)山西壺化集團(tuán)生產(chǎn)的數(shù)碼電子雷管，雷管材質(zhì)為鋁殼，直徑7.0 mm，長度80 mm；腳線靜拉力35 kg 以上；延期時間范圍為0～5 000 ms；延期誤差1 ms；防水性能為30 m 水深、72 h，且對雷管的地表連接裝置做了防水密閉處理。于11月16 日，在北區(qū)采場溝底-230 m 水平有水環(huán)境通過100 發(fā)地表檢測試驗，發(fā)現(xiàn)該類電子雷管在防水性和抗拉性上存在缺陷，隨后要求廠家進(jìn)行了提高防水和抗拉防磨的改進(jìn)；到2019 年12 月底，完成了1 000 發(fā)雷管的工業(yè)應(yīng)用試驗，試驗結(jié)果雷管性能穩(wěn)定、無拒爆，雷管抗拉、抗砸能力適應(yīng)機(jī)械化炮孔填塞的需要，爆破人員熟練掌握了基本應(yīng)用技術(shù)和流程。

國產(chǎn)數(shù)碼電子雷管廣泛應(yīng)用前，水廠鐵礦多排孔微差斜線起爆一般使用普通非電導(dǎo)爆管1～8 段，通過不同段別地表管和孔內(nèi)管進(jìn)行組合起爆。逐孔起爆采用國產(chǎn)高精度雷管，孔內(nèi)管為400 ms，地表管為17，25，42，65，100 ms，通過孔外地表延期的方式進(jìn)行聯(lián)線，使得炮孔按照合理順序逐一起爆。使用國產(chǎn)普通和高精度非電導(dǎo)爆管雷管進(jìn)行深孔臺階爆破，受段別、精度限制，在通過優(yōu)化微差時間控制爆破前沖和后沖、提高爆破質(zhì)量等方面受到限制。如在爆破前沖控制上，因微差時間相對固定，導(dǎo)致爆破前沖控制誤差大，無法滿足控制爆破需求；前期使用非電導(dǎo)爆管雷管控制爆破后沖難度大，為提升爆破質(zhì)量，有時后沖達(dá)到7～9 m，增加了輔助設(shè)備處理接爆區(qū)的工程量，同時增加了爆破質(zhì)量風(fēng)險；在巖石節(jié)理裂隙發(fā)育部位，起爆微差時間不合理，會導(dǎo)致爆破能量利用率低、大塊率升高。

2 試驗思路

為加快試驗進(jìn)度和提高試驗結(jié)果的準(zhǔn)確性，試驗采用爆破分區(qū)原則，即根據(jù)可爆性進(jìn)行分組，條件基本類似的爆區(qū)分為一組。如Ⅱ組試驗爆區(qū)的地質(zhì)條件為正變質(zhì)巖系的混合花崗巖，普氏系數(shù)f=8～10，可爆性分級為Ⅱ級中等。該組試驗爆區(qū)采用310 mm直徑的炮孔，爆破段高15 m，采用的爆破參數(shù)除微差時間外其余保持一致。

（1）深孔臺階清碴爆破，選取17～125 ms 不同的代表性微差時間值進(jìn)行試驗，爆破后測量統(tǒng)計整體平均前沖距離，分析孔間、排間微差時間與前沖距離之間的關(guān)系。

（2）深孔臺階壓渣爆破，選取15～150 ms 不同的代表性微差時間進(jìn)行試驗，爆破后測量統(tǒng)計平均爆破后沖距離，分析孔間、排間微差時間與后沖距離之間的關(guān)系。

（3）深孔臺階壓渣爆破，選取15～150 ms 不同的代表性微差時間進(jìn)行試驗，爆破后大塊率按照一個電鏟采掘帶寬度統(tǒng)計，分析微差時間與大塊率之間的關(guān)系。

3 試驗爆破參數(shù)

以Ⅱ組為例，穿孔設(shè)備為YZ-55型牙輪鉆機(jī)，孔徑D=310 mm，試驗爆區(qū)巖石f=8～10，爆破階段高度H=15 m，超深h=2.5 m，孔網(wǎng)采用邊長9 m的正三角形布孔。

3.1 深孔臺階清渣部位爆破參數(shù)

爆破規(guī)模40～50 孔，爆破排數(shù)3～4 排，清渣底盤抵抗線W=9 m，采用逐孔起爆的方式進(jìn)行爆破，平均炮孔填塞長度l=9 m，單孔裝銨油炸藥Q=550 kg，炸藥單耗q=0.19 kg/t。在上述爆破參數(shù)保持一致的情況下，不同試驗爆區(qū)炮孔孔間微差時間分別按照17，30，42，55，65，80，100，125 ms 進(jìn)行設(shè)置，進(jìn)行爆破效果對比試驗。為加快試驗進(jìn)度，以原來沒采用過且無歷史跟蹤數(shù)據(jù)的30，55，80，125 ms共4種微差時間為重點進(jìn)行試驗。

3.2 中深孔壓渣部位爆破參數(shù)設(shè)計

爆破規(guī)模40～50 孔，爆破排數(shù)3～5 排，壓渣厚度不小于15 m，壓渣底盤抵抗線w=8 m，采用逐孔起爆的方式進(jìn)行爆破，炮孔填塞長度l=8.5 m，單孔裝銨油炸藥580 kg，炸藥單耗0.2l g/t。在上述爆破參數(shù)保持一致的條件下，每個爆區(qū)炮孔排間微差時間分別按照17，30，42，50，65，80，100，125，150 ms 進(jìn)行設(shè)置，進(jìn)行爆破效果對比試驗。為加快試驗進(jìn)度，以原來沒采用過且無歷史跟蹤數(shù)據(jù)的30，55，80，125，150 ms共5種微差時間為重點進(jìn)行試驗。

4 爆破效果分析

4.1 清碴爆破效果

水廠鐵礦通過試驗研究，發(fā)現(xiàn)中深孔臺階清碴爆破前沖距離主要與炸藥單耗有關(guān)。此外，還與前排炮孔孔間微差時間有關(guān)。如Ⅱ組試驗中，炸藥單耗按照松動爆破取小值，選取不同的孔間微差時間，統(tǒng)計整體爆破前沖距離，發(fā)現(xiàn)前排炮孔孔間微差時間對爆破前沖有較大影響。如圖1所示。

同時還發(fā)現(xiàn)，雖然中深孔臺階清渣爆破增加孔間延期時間，能夠在一定程度上減少爆破前沖距離，但是大塊率卻相應(yīng)增加，如前排孔間延期時間設(shè)置35～45 ms的微差時，前沖約為段高的2 倍，爆破前沖大塊較少，爆破質(zhì)量好；前排孔間數(shù)碼雷管延期時間設(shè)置100～125 ms 的微差時（改變起爆方向），前沖約為一倍段高，但爆破前沖大塊較多，爆破質(zhì)量較差?？组g微差時間對爆破大塊率的影響如圖2所示。

4.2 壓碴爆破效果

水廠鐵礦通過試驗研究，發(fā)現(xiàn)中深孔爆破后沖距離主要與后排孔裝藥單耗有關(guān)系，此外，還與后排孔排間延期時間有關(guān)，如圖3所示。

國內(nèi)爆破經(jīng)驗認(rèn)為，一般情況下，壓碴爆破較清碴爆破前排減少大塊產(chǎn)出率20%～30%，主要原因是由于前面有碴堆阻擋，包含第一排孔在內(nèi)的各排鉆孔都可以增加裝藥量，并在碴堆的擠壓下充分破碎。水廠鐵礦通過試驗研究，發(fā)現(xiàn)中深孔爆破大塊率除與壓渣厚度、孔網(wǎng)參數(shù)、超深、炸藥單耗、巖石硬度、裝藥結(jié)構(gòu)及填塞高度有關(guān)外，還與炮孔排間微差時間有關(guān)。試驗表明，合理選取排間微差間隔時間，可以有效果降低爆破大塊率。如Ⅱ組試驗中，增加后排排間延期時間控制后沖效果明顯，但延期時間偏長時，會影響爆破質(zhì)量，造成貨源硬、大塊多，排間微差時間選取為50～60 ms 時，可見爆破后沖距離控制在5～7 m，微差擠壓爆破效果相對較好，大塊率相對其它微差時間有所降低，如圖4所示。

5 結(jié)論

（1）增加數(shù)碼電子雷管的延期時間能夠在一定程度上減少爆破前沖距離，水廠鐵礦孔間微差時間較前期調(diào)整了25～40 ms，在一定程度上有效控制了爆破前沖距離。

（2）在其他爆破參數(shù)不變的情況下，孔間微差時間較前期調(diào)整了5～15 ms，排間微差時間調(diào)整了15～30 ms，后沖距離由之前的7～9 m 減少至5～7 m，有效控制了爆破后沖。

（3）采用壓縮多排孔微差間隔時間提高爆破能量利用率的方法，改進(jìn)了水廠鐵礦節(jié)理裂隙發(fā)育部位的爆破質(zhì)量，大塊率降低30%以上，提高了深孔爆破效果。