深水條件下雷管的環(huán)境適應(yīng)性研究

LI Hongqi，LI Qijia， ZOU Yongsheng Changjiang Chongqing Waterway Engineering Bureau （Chongqing， ）

[ABSTRACT]In the waterwayconstruction project，theconstruction focus ison thecomprehensive regulationof theobstructed section.At present，underwaterdrilingand blastinghas become the most eficientapproach for waterwayregulation.During underwaterdriling and blasting，the influenceof water depth should beconsidered firstto determine the suitable explosives and blasting equipment forthe project，ensuring the blasting outcomes.Based onthe waterway regulation project of the Liantuo section between Three Gorges Damand Gezhouba Dam，the environmental adaptabilityof detonatorsunder dep water conditions was studied，with aspecific focus on the impact of water depth onthe performanceof detonators.Theresults indicate thathigh-precision plastic nonel detonators anddigital detonators arerecommended forunderwaterdrilingand blasting construction whenthewaterdepth is O-4O meters.Detonatorsshould beselectedaccording to the actual situationof the project.When thewaterdepth is 5O metersor more，itisrecommended touse digital detonators. Becauseunder high presureand prolonged immersion conditions，theperformance degradationof digital detonators isrelatively small.

[KEYWORDS]deep water condition； underwater driling blasting；performance of detonator

0 引言

三峽-葛洲壩兩壩間蓮沱段航道整治工程位于湖北省宜昌市夷陵區(qū)三峽樞紐和葛洲壩樞紐之間，全長約 6.5km ，按內(nèi)河I級(jí)航道標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)。建設(shè)內(nèi)容主要為炸除水下礙航巖嘴和河床，改善蓮沱段通航水流條件。配套建設(shè) 15.0m 鋼質(zhì)浮標(biāo)船29座，8.5m 鋁合金塔標(biāo)84座，水位站10座。工程施工難點(diǎn)主要有：大部分炸礁點(diǎn)周邊環(huán)境復(fù)雜，涉及民房、沿江公路、過江渡口和橋梁；水下鉆孔爆破時(shí)，施工水位較深；爆破巖層厚度大。

深水條件下，雷管能否起爆、起爆時(shí)的延時(shí)精度和起爆網(wǎng)路的可靠性等會(huì)受到深水壓力的影響。為確保爆破效果，在深水施工中如何選擇合適的雷管等問題，目前沒有相關(guān)資料可供查閱[1-6] O

在水下鉆孔爆破中，對(duì)延時(shí)精度要求較低的情況下，常使用普通塑料導(dǎo)爆管雷管；而施工現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜、施工難度較大、需精確控制單段藥量的起爆延期時(shí)間時(shí)，常使用的是高精度塑料導(dǎo)爆管雷管以及數(shù)碼雷管。以云南燃料一廠的 8^# 高精度塑料導(dǎo)爆管雷管和數(shù)碼雷管為例，了解深水條件下雷管的環(huán)境適應(yīng)性。

1 起爆性能

為研究水下鉆孔爆破施工中，水壓對(duì)高精度塑料導(dǎo)爆管雷管和數(shù)碼雷管性能的影響，對(duì)雷管進(jìn)行起爆性能試驗(yàn)。

1.1 高精度塑料導(dǎo)爆管雷管

目前，常用鉛板測試、隔板測試、鋼塊凹痕測試、輸出壓力測試等方法評(píng)價(jià)雷管對(duì)介質(zhì)的破壞效果[7-8]。結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，將采用鉛板測試探究導(dǎo)爆管雷管在不同水深下的起爆性能

1.1.1 試驗(yàn)方案

以三峽-葛洲壩兩壩間蓮沱段航道整治工程為工程依托，分別在長江流域 10.0，20.0，36.5m （接近河底）水深處進(jìn)行試驗(yàn)。測量鉛板穿孔大小，可驗(yàn)證導(dǎo)爆管雷管在深水條件下能否完全爆破，從而研究導(dǎo)爆管雷管的抗水性和抗壓性。為減小試驗(yàn)誤差，在每一水深處測試3次。

1.1.2 試驗(yàn)準(zhǔn)備及過程

1）試塊的準(zhǔn)備。試驗(yàn)鉛板直徑為 35mm ，厚度為 5mm 。首先，在鉛板靠近邊緣處鉆一個(gè)小孔，從而能使鋼絲穿過后系上繩索，方便下沉與撈起；用絕緣膠布將雷管固定在鉛板中心，雷管底部需貼緊鉛板；最后，將鉛板試塊放入塑料袋中。塑料袋可避免鉛板的丟失，且袋中可加入石塊，使之下沉。

2）試驗(yàn)中采用CHA-1000高能脈沖起爆器

3）雷管爆炸后，對(duì)鉛板逐一進(jìn)行檢查，記錄未能正常起爆的發(fā)數(shù)。

4）用游標(biāo)卡尺測量穿孔直徑，每塊鉛板垂直測量2次。鉛板的穿孔直徑取2次測量結(jié)果的算數(shù)平均值。

1.1.3 試驗(yàn)結(jié)果

在 10.0，20.0m 和 36.5m3 個(gè)不同水深條件下，分別對(duì)雷管的爆破性能進(jìn)行3次測試，分別記為1^#，2^#，3^# ，結(jié)果見表1。其中， 1^# 鉛板試驗(yàn)的穿孔效果見圖1。

1.1.4 結(jié)果分析

由表1可知，鉛板穿孔直徑與水深負(fù)相關(guān)。導(dǎo)爆管雷管在深水中爆炸產(chǎn)生的能量總體上是微量下降的。在水深 10.0，20.0m 處，鉛板均被穿透；而在水深 36.5m 處，鉛板未完全穿透。起爆性能研究主要是驗(yàn)證導(dǎo)爆管雷管在深水條件下是否出現(xiàn)拒爆現(xiàn)象。從試驗(yàn)數(shù)據(jù)中可以看出，鉛板的變形量波動(dòng)較小，說明導(dǎo)爆管雷管試樣的測試誤差相對(duì)較小，且均能正常起爆，未出現(xiàn)拒爆，抗水、抗壓性能較好。

1. 2 數(shù)碼雷管

結(jié)合現(xiàn)場的實(shí)際情況，采用鉛板試驗(yàn)研究數(shù)碼雷管在不同水深條件下的起爆能力。鉛板試驗(yàn)前，用環(huán)氧樹脂或密封膠對(duì)數(shù)碼雷管的腳線接頭進(jìn)行防水處理，并采用浮體將雷管線夾浮于水面，避免線夾浸水。

參照高精度塑料導(dǎo)爆管雷管的鉛板試驗(yàn)步驟，在 10.0，20.0m 和 36.5m3 個(gè)不同水深條件下，對(duì)雷管的爆破性能進(jìn)行3次測試，分別記為 4^#，5^# 、6^* ，結(jié)果見表2。

試驗(yàn)結(jié)果表明，在 10.0，20.0，36.5m 水深條件下，鉛板均被穿透，試驗(yàn)過程中未出現(xiàn)拒爆，數(shù)碼雷管均能正常起爆，抗水和抗壓性能較好。

2 延時(shí)精度

2.1 高精度塑料導(dǎo)爆管雷管

2.1.1 浸水前測試

采用延時(shí)測試儀，隨機(jī)從15、25、40、65ms和400ms5 個(gè)段別中各抽取10發(fā)高精度塑料導(dǎo)爆管雷管進(jìn)行測試。實(shí)際延期時(shí)間 χ_t 用斷開法檢測，浸水前高精度塑料導(dǎo)爆管雷管的延期時(shí)間見表3。

由表3可知：15、25、40ms和 400ms 段別雷管的標(biāo)準(zhǔn)值比實(shí)測延期時(shí)間偏小; 65ms 段別雷管的標(biāo)準(zhǔn)值比實(shí)測延期時(shí)間偏大； 40ms 段別雷管的標(biāo)準(zhǔn)差和平均偏差最小。

2.1.2 浸水后測試

隨機(jī)從 15、25、40、65ms 和 400ms5 個(gè)段別中各抽取20發(fā)高精度塑料導(dǎo)爆管雷管浸入 36.5m 水深中。再平均分成兩組，分別浸泡 8h 和 24h 后進(jìn)行試驗(yàn)。兩組雷管的延期時(shí)間測試結(jié)果分別見表4、表5。

對(duì)比表4、表5的數(shù)據(jù)可知：在 36.5m 水深中分別浸泡 8h 和 24h 后， 15、25、40ms 和 400ms 段別雷管的標(biāo)準(zhǔn)值比實(shí)測延期時(shí)間均偏?。?65ms 段別雷管的標(biāo)準(zhǔn)值比實(shí)測延期時(shí)間偏大； 40ms 和65ms段別的實(shí)測延期時(shí)間平均偏差最小。各段別的雷管浸泡 8h 組比浸泡 24h 組的平均實(shí)測延期時(shí)間偏小，但兩組平均實(shí)測延期時(shí)間相差不大。兩組雷管的延期時(shí)間偏差滿足設(shè)計(jì)精度（偏差不超過15% ）要求。

浸泡后的實(shí)測延期時(shí)間的平均偏差比不浸泡的平均偏差大，但兩者差值較小，具體影響原因還有待研究。

2.2 數(shù)碼雷管

隨機(jī)抽取4批數(shù)碼雷管浸入 36.5m 深水中，前2批浸泡 8h ，后2批浸泡 24h 。浸水8、 24h 后，數(shù)碼雷管的延期時(shí)間見表 6～ 表9。

表6中的最大偏差為 -2.77ms ，最小偏差為-0.06ms ;表7中的最大偏差為 -4.21ms ，最小偏差為 -0.04ms ;表8中的最大偏差為 -2.84ms ，最小偏差為 -0.05ms ;表9中的最大偏差為-4.37ms，最小偏差為 -0.07ms 。數(shù)碼雷管的延期時(shí)間偏差符合設(shè)計(jì)精度（偏差不超過 15% ）的要求。

3 起爆網(wǎng)路的可靠性

為研究水下鉆孔爆破施工中水壓對(duì)高精度塑料導(dǎo)爆管雷管和數(shù)碼雷管的性能影響，對(duì)雷管進(jìn)行可靠性試驗(yàn)。

3.1 高精度塑料導(dǎo)爆管雷管

3.1.1 露天起爆網(wǎng)路的準(zhǔn)爆性

從 15、25、40、65ms 和 400ms5 個(gè)段別的高精度塑料導(dǎo)爆管雷管中隨機(jī)抽取10發(fā)，在 36.5m 水深下浸泡 24h 后，全部取出，進(jìn)行網(wǎng)路測試。首先，用工具刀將導(dǎo)爆管剖開。觀察發(fā)現(xiàn)，管壁無潮濕現(xiàn)象，沒有發(fā)生漏水。然后，將導(dǎo)爆管雷管密封好，并聯(lián)成網(wǎng)路后起爆。所有雷管全部準(zhǔn)爆。

3.1.2水下起爆網(wǎng)路的準(zhǔn)爆性

從 15、25、40、65ms 和 400ms5 個(gè)段別的高精度塑料導(dǎo)爆管雷管中隨機(jī)抽取60發(fā)進(jìn)行試驗(yàn)。其中，30發(fā)雷管在 36.5m 水深下浸泡 8h 后取出，檢查外觀是否嚴(yán)密、無破損；然后，在傳爆網(wǎng)路主線上布置30個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)支路布置1發(fā)雷管，分成3組平行網(wǎng)路組成接力試驗(yàn)網(wǎng)路;最后，將整個(gè)網(wǎng)路固定在鐵絲網(wǎng)上，浸入 36.5m 水深后起爆；待起爆完畢后，將網(wǎng)路取出。觀察發(fā)現(xiàn)，整個(gè)網(wǎng)路完全準(zhǔn)爆，雷管塑料卡口無明顯損壞現(xiàn)象。另外30發(fā)雷管在 30m 水深下浸泡 24h 后取出，按同樣的方法聯(lián)接水下起爆網(wǎng)路，浸入 36.5m 水深后，起爆網(wǎng)路，得到相同效果。

3.2 數(shù)碼雷管

試驗(yàn)前，用環(huán)氧樹脂或密封膠對(duì)數(shù)碼雷管的腳線接頭進(jìn)行防水處理，并采用浮體將雷管線夾浮于水面，避免線夾浸水。參照高精度塑料導(dǎo)爆管雷管的起爆網(wǎng)路可靠性試驗(yàn)步驟進(jìn)行起爆。觀察發(fā)現(xiàn)，整個(gè)網(wǎng)路完全準(zhǔn)爆，雷管塑料卡口無明顯損壞現(xiàn)象。抽檢網(wǎng)路的延時(shí)精度發(fā)現(xiàn)，整體起爆網(wǎng)路的延時(shí)偏差滿足施工要求。

4結(jié)論

1）試驗(yàn)表明，在深水條件下，高精度塑料導(dǎo)爆管雷管和數(shù)碼雷管整體起爆網(wǎng)路均具有較好的準(zhǔn)爆性和可靠性。2）在深水條件下，高精度塑料導(dǎo)爆管雷管的延期時(shí)間與標(biāo)準(zhǔn)值相差不大，偏差滿足設(shè)計(jì)精度要求。數(shù)碼雷管的延期時(shí)間與標(biāo)準(zhǔn)值的偏差符合設(shè)計(jì)精度要求，且延期時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)偏差小于高精度塑料導(dǎo)爆管雷管。

3）在水下鉆孔爆破施工時(shí)，當(dāng)水深為 0～40m 時(shí)，推薦使用高精度塑料導(dǎo)爆管雷管與數(shù)碼雷管。

同時(shí)，需根據(jù)工程實(shí)際情況選用雷管。當(dāng)水深為50m及以上時(shí)，推薦使用數(shù)碼雷管，在高壓與長時(shí)間浸水條件下，數(shù)碼雷管性能的下降程度相對(duì)較小，適用于大水深條件下水下鉆孔爆破施工.

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