提高電子雷管在小斷面爆破效果

邱偉峰

（福建海峽科化股份有限公司永春分公司 福建泉州 362000）

0 引言

電子雷管是指［1］采用電子控制模塊，對起爆過程進行控制的雷管。起爆過程控制是指雷管狀態(tài)檢測、延期時間設(shè)定和延期起爆。電子雷管與傳統(tǒng)雷管結(jié)構(gòu)對比如圖1 所示。電子雷管相比于傳統(tǒng)電雷管和導(dǎo)爆管雷管具有以下幾個優(yōu)點［2］。

圖1 電子雷管與傳統(tǒng)雷管結(jié)構(gòu)對比圖

高安全性：普通電雷管在外界環(huán)境有靜電、交直流電的條件下，容易發(fā)生意外爆炸。電子雷管內(nèi)置產(chǎn)品序列號、抗干擾隔離電路和起爆密碼，可抗靜電（12 kV），抗交直流電（220 V AC、48V DC），抗射頻，抗雜散電流，采用專用起爆設(shè)備密碼授權(quán)起爆，確保雷管產(chǎn)品在使用環(huán)節(jié)的安全性。

高可靠性：導(dǎo)爆管雷管和電雷管在現(xiàn)場無法進行檢測，而電子雷管狀態(tài)可在線檢測，可實現(xiàn)斷線起爆，即起爆指令下達后，由芯片按設(shè)定的延期時間自行控制起爆，不受網(wǎng)絡(luò)連接線狀態(tài)的影響。防止傳統(tǒng)雷管（尤其是導(dǎo)爆管雷管）因起爆可靠性問題所帶來的安全隱患。

高精度性：傳統(tǒng)雷管通過延期藥對延期時間進行控制，無法設(shè)置特定的延時，并且延期時間有一定的誤差。電子雷管延期時間可在線設(shè)置，延期時間精準(zhǔn)（當(dāng)設(shè)置延期≤150 ms，誤差≤±1.5 ms；設(shè)置延期為＞150 ms，相對誤差≤±1%）。利用其延期時間的準(zhǔn)確性和可在線設(shè)置的特點，可優(yōu)化爆破設(shè)計方案，達到降低爆破震動和改善爆破效果的目的。

隨著電子雷管在工程應(yīng)用中的推廣使用，一些相關(guān)的問題也開始出現(xiàn)。比如在小斷面爆破、樁井爆破中會出現(xiàn)“盲炮”現(xiàn)象［3］。盲炮嚴重危害工程爆破的安全性，許多學(xué)者對盲炮產(chǎn)生的原因進行了相關(guān)的研究。江云星等［4］根據(jù)電子雷管的結(jié)構(gòu)、激發(fā)原理、芯片的抗拉性能等方面分析盲炮的產(chǎn)生原因，在裝藥結(jié)構(gòu)、延期時間、起爆網(wǎng)路等方面進行優(yōu)化，爆破方案優(yōu)化后能有效降低盲炮發(fā)生的概率。陳清選［5］分析盲炮產(chǎn)生的原因可能是電子控制模塊設(shè)計不合理、操作人員失誤等原因。曹昌偉等［6］分析盲炮產(chǎn)生多種因素，提出了在復(fù)雜環(huán)境條件下作業(yè)預(yù)防盲炮的方法與措施。

1 電子雷管使用新方式方法

目前市面上所使用的電子雷管大部分采用并聯(lián)型及現(xiàn)場設(shè)置型電子雷管，與傳統(tǒng)導(dǎo)爆管雷管的使用方法及起爆原理不一樣。按照使用導(dǎo)爆管雷管的爆破參數(shù)，應(yīng)用在電子雷管中，造成在小斷面爆破效果不佳；芯片抗震性差也是造成爆破效果不佳的原因之一，后起爆電子雷管被先起爆電子雷管震壞或干擾，造成拒爆，從而影響爆破效果。比如在小斷面爆破中會出現(xiàn)盲炮、拒爆、達不到預(yù)期爆破等［7-8］。對此本文提出使用通過改進使用電子雷管的方式方法、合理調(diào)節(jié)孔網(wǎng)參數(shù)，工程實踐證明，對提高小斷面的爆破作業(yè)有較好的效果。

實際工程運用中，通過分析對比電子雷管與導(dǎo)爆管雷管的結(jié)構(gòu)、使用方法、起爆原理等，再經(jīng)過現(xiàn)場跟蹤及驗證，提出以下6 點電子雷管使用的新方式方法。

1.1 調(diào)整孔網(wǎng)參數(shù)

導(dǎo)爆管雷管的延期時間誤差很大，少的幾十毫秒，大的幾百毫秒，具體如表1 所示。由于精度不夠高，因此在工程設(shè)計中選用較長的延期時間。而電子雷管延期時間準(zhǔn)確可靠，用導(dǎo)爆管雷管設(shè)計的方案套用在電子雷管顯然是不合適的，因此需要根據(jù)需要合理設(shè)置電子雷管的延期時間。

表1 導(dǎo)爆管雷管延期時間以及上下限規(guī)格

在小斷面爆破作業(yè)過程中，導(dǎo)爆管雷管延時設(shè)計如圖2所示，中央掏槽孔設(shè)置0 ms 延時（1 段半秒導(dǎo)爆管雷管延期時間名義值），左右最近兩個掏槽孔設(shè)置500 ms 延時（2 段半秒導(dǎo)爆管雷管延期時間名義值），上下最近兩個掏槽孔設(shè)置1 000 ms 延時（3 段半秒導(dǎo)爆管雷管延期時間名義值）。

圖2 導(dǎo)爆管雷管布孔圖延期時間（ms）

按設(shè)置導(dǎo)爆管爆破參數(shù)的方法，應(yīng)用于電子雷管進行爆破作業(yè)，爆破效果不佳。因為電子雷管延期時間精度高，左右兩個炮孔電子雷管起爆時差最多只有5 ms，上下兩個炮孔電子雷管起爆時差最多只有10 ms。相互之間拋擲時間及空間不夠，使掏槽孔底部的渣土未來得及拋擲出來，造成爆破效果不好?，F(xiàn)針對這種情況使用逐孔起爆，掏槽孔超深20 cm，孔與孔之間的延期間隔根據(jù)巖石硬度［7］不同來設(shè)置，目前常用的延期間隔有200 ms、300 ms、400 ms?；蛲沃g人為設(shè)置延期時間差別，如圖3 所示。

圖3 電子雷管布孔圖延期時間（ms）

1.2 改進網(wǎng)絡(luò)連接

炮孔裝藥完成后，導(dǎo)爆管雷管的連接起爆，主要通過一把抓方式，將所有導(dǎo)爆管同一發(fā)導(dǎo)爆管雷管捆扎在一起?？淄鈱?dǎo)爆管雷管起爆，引爆整個小斷面露在外面的導(dǎo)爆管，進而起爆孔內(nèi)雷管，同時孔外導(dǎo)爆管被炸散互不相連。

電子雷管的連接起爆方式較為簡便，只需將露在外面的腳線通過線夾與爆破母線連接在一起，通過控制器起爆電子雷管，如圖4 所示。為預(yù)防先爆孔的飛石拉扯電子雷管腳線，可能將后爆孔起爆藥包往外拉扯，造成殘孔、殘藥。使用電子雷管過程中，整個網(wǎng)絡(luò)連接爆破母線時，需要采取較為寬松的連接方式或選擇米數(shù)較長的腳線，最好連接有序，網(wǎng)絡(luò)檢測時便于查找個別通訊錯誤的雷管。

圖4 電子雷管的連接方式

1.3 加強填塞質(zhì)量

因?qū)П芾坠艿钠鸨绞教匦?，很多小斷面爆破作業(yè)過程中無填塞或使用塑料袋、紙皮填塞，建議改為使用炮泥填塞，并增加填塞長度和夯實度，可提高炮孔利用率，節(jié)約炸藥使用量，防止后爆雷管腳線被拉扯，增加殘孔、殘藥現(xiàn)象發(fā)生的可能性。

1.4 規(guī)范制作起爆藥包

因?qū)П芾坠艿钠鸨绞教匦?，很多小斷面爆破作業(yè)過程中為圖省事，采用正向裝藥的方式。電子雷管使用此種裝藥方式很容易使后爆雷管被先爆雷管拉扯帶出起爆藥包外甚至孔外，造成炸藥未起爆情況。因此使用電子雷管制作起爆藥包時，雷管使用軸向裝管，反向纏繞炸藥卷裝入孔內(nèi)，保證雷管爆轟被炸藥吸收，起爆藥包正常起爆。

1.5 使用標(biāo)準(zhǔn)輔材

在電子雷管使用過程中，爆破母線是一種很重要的輔材。它的材質(zhì)和尺寸會直接影響到電子雷管是否按計劃起爆，從而影響爆破效果。

工程實踐發(fā)現(xiàn)，使用與匹配不一致材質(zhì)的爆破母線無法確保帶載量，比如使用鐵線或鋁線作為爆破母線進行爆破作業(yè)，會導(dǎo)致起爆過程個別雷管拒爆。

使用銅線進行爆破作業(yè)時，個別銅線不符合0.5 mm 的標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)銅線直徑低于或等于0.47 mm 時，會出現(xiàn)接觸不良的問題，當(dāng)銅線直徑高于或等于0.53 mm 時，會出現(xiàn)卡不下去或卡斷線芯等問題。所以爆破母線的材質(zhì)以及尺寸也會影響爆破作業(yè)。

1.6 選擇適用的電子雷管類型

目前電子雷管針對各種作業(yè)環(huán)境及特性不同，分成5 種類型：①按爆破網(wǎng)路的連接方式：分為并聯(lián)型電子雷管和串聯(lián)型電子雷管；②按應(yīng)用環(huán)境：分為煤礦許用型電子雷管和普通型電子雷管；③按延期時間的設(shè)置方式：分為現(xiàn)場設(shè)置型電子雷管和預(yù)設(shè)置型電子雷管；④按現(xiàn)場使用環(huán)境：分為普通腳線型電子雷管和高強度腳線型電子雷管；及普通型電子雷管和防水型電子雷管；⑤按作業(yè)面大?。悍譃樾嗝嫘托酒娮永坠芎推胀ㄐ碗娮永坠?。

與普通地表爆破不同，在小斷面爆破環(huán)境中，不同延期炮孔起爆引起爆轟波相互疊加，對后爆炮孔產(chǎn)生強烈的振動沖擊，還由于電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生一定強度的電磁干擾［9］。

因普通地表爆破與小斷面爆破機理不同，小斷面爆破的專用芯片電路模塊在芯片電路設(shè)計上不同于普通地表爆破電路模塊。普通模塊適用環(huán)境：一般地表淺孔和中深爆破，炮孔間距大于40 cm。小斷面爆破適用環(huán)境：中深孔爆破、隧道掘進、基樁爆破、地下金屬礦采等。

小斷面爆破作業(yè)工程中，經(jīng)常遇到有水作業(yè)環(huán)境，或者是作業(yè)到一半時候才出現(xiàn)有水環(huán)境。因此根據(jù)實際需要在有積水的小斷面爆破作業(yè)過程中選用防水、小斷面型芯片電子雷管。

2 現(xiàn)場爆破作業(yè)

爆破作業(yè)中，為便于鑿巖鉆孔工作、使巖石爆堆集中且拋擲距離短，選擇垂直掏槽。掏槽孔是爆破作業(yè)中至關(guān)重要的第一步，掏槽孔爆破后為后續(xù)爆破創(chuàng)造自由面。輔助孔擴大和延伸掏槽的作用范圍、崩落巖石。周邊孔控制斷面形狀是否規(guī)格的關(guān)鍵，是邊孔布置遵循布孔均勻、充分利用炸藥能量、保證巖石按設(shè)計輪廓線崩落的宗旨［10］。

根據(jù)上述方法，在上云山井下掘進小斷面爆破作業(yè)中通過改進電子雷管的方式方法，某一作業(yè)面參數(shù)如表2 所示，施工現(xiàn)場如圖5 所示。

表2 某一作業(yè)面爆破參數(shù)

圖5 施工現(xiàn)場

這次小斷面爆破效果良好，破碎巖石塊度小且拋擲效果較好、未出現(xiàn)拒爆、殘藥等現(xiàn)象，爆破振動控制在規(guī)定值以下，沒有對周邊重要建筑物造成影響，隧道周邊輪廓成型效果良好。爆破現(xiàn)場如圖6 所示。

圖6 爆破現(xiàn)場

3 結(jié)論

通過改變使用電子雷管的方式方法，并選擇適用的電子雷管類型，使用電子雷管的爆破效果大大提高，已達到跟使用導(dǎo)爆管雷管一樣的爆破效果。通過合理調(diào)節(jié)孔網(wǎng)參數(shù)，爆破效果穩(wěn)定性比導(dǎo)爆管雷管還好。該方法優(yōu)化了電子雷管應(yīng)用，除了一般的露天爆破外，還能適用于小斷面爆破，減少盲炮發(fā)生的可能性，對將來推廣使用電子雷管具有重要意義。