數(shù)碼電子雷管在預(yù)裂爆破中的應(yīng)用研究

崔立明，隋湘濱，周義德

(1.淄博市市場(chǎng)監(jiān)督管理局，山東 淄博255000；2.淄博圣世達(dá)爆破工程有限公司，山東 淄博255000)

預(yù)裂爆破是工程爆破中常用的一種控制爆破方法，特別是在礦山邊坡治理，高速路路基邊坡處理，地下高質(zhì)量隧道開(kāi)挖工程等發(fā)揮了關(guān)鍵性作用。傳統(tǒng)的預(yù)裂爆破主要采用導(dǎo)爆索、成形炸藥、繩索、膠帶、支撐物、起爆雷管等材料，沿開(kāi)挖邊界密集布孔采用不耦合裝藥，先于主爆孔起爆，采用齊爆的方法，按預(yù)定的方向形成炮孔之間貫穿裂隙，達(dá)到保護(hù)邊坡、穩(wěn)定圍巖、降低施工成本的目的。在復(fù)雜環(huán)境下特別是周?chē)嬖谄髽I(yè)、住戶(hù)等復(fù)雜情況下使用傳統(tǒng)的預(yù)裂爆破，導(dǎo)爆索起爆會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的沖擊波和噪聲的危害，預(yù)裂爆破作業(yè)面大部分在高處，爆炸后往往噪聲很大且傳得很遠(yuǎn)，爆炸沖擊波傳得很遠(yuǎn)，而且齊發(fā)爆破產(chǎn)生的振動(dòng)危害非常大。我們研究使用的數(shù)碼電子雷管編制爆破網(wǎng)路，科學(xué)劃分爆破單元，減小各個(gè)單元的間距，徹底消除了沖擊波和振動(dòng)波危害。該項(xiàng)技術(shù)的推廣使用，將拓展預(yù)裂爆破的適用范圍，有助于工程爆破的發(fā)展。

1 預(yù)裂爆破的危害與消除

預(yù)裂爆破的危害主要有：①噪聲來(lái)源主要是連接各個(gè)炮孔之間的導(dǎo)爆索裸露在空氣中，而且爆破作業(yè)面大部分在離地面10～30 m的較高地段，地下隧道受邊壁約束，在爆炸后產(chǎn)生噪聲和沖擊波往往會(huì)傳得很遠(yuǎn)，對(duì)周?chē)沫h(huán)境造成較大的危害；②預(yù)裂爆破為了達(dá)到預(yù)期的效果必須采用齊發(fā)爆破，當(dāng)作業(yè)面較長(zhǎng)時(shí)裝藥量就較大，導(dǎo)爆索使用量也大，這樣爆炸形成的振動(dòng)波很強(qiáng)，容易對(duì)周?chē)^近建筑物造成危害；③預(yù)裂爆破炮孔頂部填塞過(guò)短或者不填塞炮孔，炸藥和導(dǎo)爆索爆炸后的沖擊波傳到空氣中對(duì)周?chē)赡墚a(chǎn)生危害。

消除危害的方法有：①取消連接各個(gè)炮孔裸露的導(dǎo)爆索及導(dǎo)爆索編制的爆破網(wǎng)路，加強(qiáng)炮孔填塞質(zhì)量，各個(gè)炮孔內(nèi)的導(dǎo)爆索不裸露在外，徹底消除爆破網(wǎng)路中裸露的導(dǎo)爆索，這樣就消除了爆破噪聲和沖擊波的主要來(lái)源，為此，本研究引入了數(shù)碼電子雷管。數(shù)碼電子雷管是近幾年發(fā)展起來(lái)的高端智能雷管，延時(shí)精度高、安全性能好等優(yōu)點(diǎn)，每個(gè)炮孔內(nèi)組裝一個(gè)數(shù)碼電子雷管，孔內(nèi)藥串仍用導(dǎo)爆索連接，頂部藥卷捆扎數(shù)碼電子雷管，各個(gè)電子雷管設(shè)置同一時(shí)間起爆，各個(gè)炮孔頂部填塞2～3 m，各個(gè)炮孔之間和炮孔之內(nèi)的爆破網(wǎng)路連接就不需使用導(dǎo)爆索編制網(wǎng)路而達(dá)到齊爆的目的，而且可以適當(dāng)劃分爆破單元，徹底從源頭上消除了爆破噪聲和沖擊波的危害。預(yù)裂爆破裝藥結(jié)構(gòu)如圖1所示。②預(yù)裂爆破。為了達(dá)到預(yù)期的效果，必須使用齊發(fā)爆破的方法，當(dāng)作業(yè)面較長(zhǎng)時(shí)，齊爆藥量很大，易造成振動(dòng)危害，但采用數(shù)碼電子雷管組成電爆網(wǎng)路代替導(dǎo)爆索組成的網(wǎng)路后，可以采用分單元毫秒延時(shí)爆破，10～20個(gè)炮孔一單元，每單元內(nèi)的延時(shí)時(shí)間一樣，各單元之間間隔20～100 ms，調(diào)整工藝參數(shù)，相鄰兩單元之間留一個(gè)空孔，與前后兩孔之間的距離是正常預(yù)裂孔距離的一半，以縮短抵抗線加強(qiáng)預(yù)裂效果，這樣既消除了振動(dòng)危害，又方便作業(yè)，較長(zhǎng)距離作業(yè)面的預(yù)裂爆破可以一次完成，并達(dá)到預(yù)期的效果。

2 數(shù)碼電子雷管在露天大孔徑中的應(yīng)用

2.1 工程概況

淄博潮玩基地位于山東省淄博市淄川區(qū)寨里鎮(zhèn)，為多個(gè)廢棄石料廠改造而成，集旅游、娛樂(lè)、住宿等大型的游玩景點(diǎn)，占地面積5 000畝，橫跨5個(gè)山村，起點(diǎn)高、要求嚴(yán)，為了保證潮玩基地石質(zhì)邊坡穩(wěn)定和觀光需要，杜絕地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，必須將原石料廠開(kāi)采形成的邊坡進(jìn)行預(yù)裂爆破處理。潮玩基地入口處的爆破點(diǎn)東側(cè)80 m有村居需要保護(hù)，北側(cè)100 m有正常經(jīng)營(yíng)的飯店，有些爆破點(diǎn)離洪山鎮(zhèn)也只有300 m，條件極為復(fù)雜。整個(gè)工程座落在丘嶺地帶，巖石為f=8～10的石灰?guī)r，巖層走向南北，巖石較致密，裂隙比較發(fā)育，層理明顯，水文地質(zhì)簡(jiǎn)單。

2.2 爆破參數(shù)

鉆孔直徑90 mm，鉆孔傾角90°，鉆孔間距1 m，炮孔深度10～12 m，預(yù)裂孔線裝藥密度0.55 kg/m，單孔裝藥量4～6 kg，填塞長(zhǎng)度大于2 m。

2.3 爆破網(wǎng)路

將預(yù)裂孔劃分成多個(gè)齊爆單元并進(jìn)行編號(hào)，每個(gè)齊爆單元的所有雷管的延時(shí)時(shí)間設(shè)定同一時(shí)間，第1個(gè)單元的延時(shí)時(shí)間可設(shè)定為0 ms，依次將每個(gè)單元的延時(shí)時(shí)間按50 ms遞增，把所有的預(yù)裂孔的數(shù)碼電子雷管用連接線連成電爆網(wǎng)路，一次進(jìn)行起爆。

2.4 預(yù)裂效果和爆破振動(dòng)

采用上述技術(shù)措施，爆破后的坡面半孔率達(dá)到90%以上，符合業(yè)主對(duì)邊坡的要求，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)振如表1所示，現(xiàn)場(chǎng)效果如圖3所示爆破振動(dòng)速度符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，周邊居民也沒(méi)有反映振動(dòng)問(wèn)題。

表1 爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)

3 數(shù)碼電子雷管在地下小孔徑中的的應(yīng)用

電子雷管在露天大孔徑、寬網(wǎng)路爆破中已廣泛地使用，但在地下小孔徑爆破中的應(yīng)用還存在著拒爆、壓死的諸多問(wèn)題，特別是在小斷面、小鉆孔、密集網(wǎng)路參數(shù)的條件下，拒爆率很高。在認(rèn)真學(xué)習(xí)相關(guān)單位先進(jìn)技術(shù)和施工經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選用了煤礦許用型電子雷管(見(jiàn)圖4)的專(zhuān)利技術(shù)，成功地解決了小井、小斷面拒爆、壓死的問(wèn)題。煤礦許用型電子雷管的關(guān)鍵技術(shù)是在既有火雷管和電子芯片點(diǎn)火藥頭之間加一延期體，該延期體的延期時(shí)間為130 ms，當(dāng)電子芯片按要求從1～120 ms時(shí)間間隔點(diǎn)火后，每發(fā)雷管爆炸順延130 ms，當(dāng)?shù)?段別雷管爆炸時(shí)，最后一段別雷管延期體已經(jīng)被點(diǎn)燃，不會(huì)存在拒爆、壓死。

3.1 工程概況

將煤礦許用型電子雷管應(yīng)用于某煤礦頂板軌道巷預(yù)裂爆破，該礦頂板軌道巷為中央1煤的采區(qū)軌道系統(tǒng)巷道，設(shè)計(jì)長(zhǎng)度1 000 m。巖性主要為粉細(xì)砂巖、中細(xì)砂巖等，粉細(xì)砂巖抗壓強(qiáng)度為14.95 MPa、中細(xì)砂巖22.6～76.91 MPa。涌水量約4 m3/h，巷道斷面尺寸如圖5所示。

3.2 爆破參數(shù)

采用數(shù)碼電子雷管和三級(jí)煤礦水膠炸藥；消焰炮泥的配比為水∶消焰劑=28∶72；炮孔直徑42 mm，具體爆破參數(shù)如表2所示。

表2 爆破參數(shù)

3.3 爆破效果

采用原有煤礦許用電雷管爆破技術(shù)，人工裝藥、封孔起爆，平均進(jìn)尺為1.84 m、平均炮孔利用率為76.5%；改用數(shù)碼電子雷管預(yù)裂爆破技術(shù)，延時(shí)準(zhǔn)、段別可增加調(diào)整，平均炮孔利用率為90%?？梢?jiàn)將數(shù)碼電子雷管應(yīng)用于地下隧道周邊孔不耦合裝藥預(yù)裂爆破，中間孔耦合裝藥有序、精準(zhǔn)起爆，可以明顯提高單循環(huán)進(jìn)尺。爆后粉塵明顯減少，周邊半孔率達(dá)80%，圍巖穩(wěn)定，沒(méi)有超挖、欠挖，爆破效果如圖6所示。

4 結(jié)語(yǔ)

1)數(shù)碼電子雷管代替裸露的導(dǎo)爆索，取消了導(dǎo)爆索編制的爆破網(wǎng)路，徹底根除裸露的導(dǎo)爆索爆炸帶來(lái)的噪聲和沖擊波危害，從而使復(fù)雜環(huán)境下預(yù)裂爆破得以有效實(shí)施。

2)使用數(shù)碼電子雷管編制爆破網(wǎng)路，可以方便劃分爆破單元，能夠?qū)㈩A(yù)裂爆破的齊發(fā)爆破藥量降低到幾個(gè)基本爆破單元甚至單個(gè)炮孔，徹底解決了導(dǎo)爆索爆破網(wǎng)路齊發(fā)藥量大引起的振動(dòng)危害；而且數(shù)碼電子雷管編制爆破網(wǎng)路更簡(jiǎn)單、方便，能夠有效降低工程勞動(dòng)強(qiáng)度，提高施工效率。數(shù)碼電子雷管引入到預(yù)裂爆破工程中，推動(dòng)了預(yù)裂爆破技術(shù)的發(fā)展。

3)在各個(gè)爆破單元間，留一不裝藥的炮孔，降低了預(yù)裂作用面的距離，保證了預(yù)裂效果，使長(zhǎng)距離的預(yù)裂爆破可以一次爆破完成，達(dá)到了預(yù)期的目的。

4)數(shù)碼電子雷管及其預(yù)裂起爆技術(shù)成功應(yīng)用于煤礦井下爆破，提高了炮孔利用率，保證了圍巖的穩(wěn)定性，尤其適用于復(fù)雜環(huán)境下的預(yù)裂爆破，為貫徹國(guó)家2022年全面推廣使用數(shù)碼電子雷管的政策提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。