數碼電子雷管在某露天礦爆破中的應用

韓金潮

（云南華聯鋅銦股份有限公司，云南 都龍 663700）

目前銅街-曼家寨采場使用的高精度導爆管雷管，受到段別的限制，只能局限性的使用其相應段別的固定延期時間。如此固定微差時間的的延長時間隨著礦山地質圍巖的巖性等不同很難達到理想的延長時間，同時，高段位的導爆管雷管在生產過程中存在一定的允許巖石誤差，往往容易產生跳段現象的發生。進而應用在不同礦巖性質的區域，使用同一個延期時間，爆破質量難以有效控制。而如果運用數碼電子雷管，則可以任意的設定延期時間。便于靈活的調整其延期時間設定，多次試驗確定對于不同礦巖性質的區域其相對應最佳的微差爆破延期時間。

近年來隨著礦山安全生產形勢的愈發嚴峻，銅-曼采場東幫F0斷層下盤邊坡穩定性的安全問題逐漸成為制約礦山安全生產運行的一大隱患。根據銅曼采場爆破作業對邊坡穩定性影響的初步研究成果，發現采場歷次爆破作業產生的震動波及對周圍巖體的累計損傷效應是造成采場東幫F0斷層帶邊坡穩定性發生不可逆變化的一個客觀因素，因此，如何在現有的不良地質狀況條件下，通過控制爆破震動的方法減少對斷層及露天采場邊坡的不良影響，對現有露天礦山采礦有著十分重要的研究意義。

1 試驗背景

1.1 同參數試驗

為了對導爆管雷管及數碼雷管各參數的比較，現在該露天礦某個區域內的同一地段進行爆破現場試驗，對批次雷管性能檢測基礎上，選擇以18個設計孔深為5m、孔徑152mm、設計裝藥24kg進行試驗，孔網參數5x4m2，巖性大理巖為主；試驗分別使用7m腳線數碼電子雷管與高精度導爆管雷管進行起爆，在同距離爆區后側方100m處設置爆破振動監測點，以便爆破時對振動波數據進行實時監測收集。

一號試驗爆區炮孔使用7m腳線數碼電子雷管，孔間延時時間設定為17ms和42ms，起爆點炮孔初始起爆時間設定為400ms起，每孔使用一發雷管，底部裝藥24kg；二號試驗爆區炮孔使用7m腳線導爆管雷管，雷管段別選用17段，該段別雷管固定延期時間400ms，每孔內使用一發雷管，孔外以2段和4段導爆管雷管連線（其固定延期時分別為17ms和42ms），底部裝藥24kg；結合上述兩組試驗條件，在全參數要素基本相同的情況下，僅是使用雷管類型不同，通過爆后觀察爆堆情況以及測振儀器收集到數據、兩組不同振動波形圖可看出明顯的差異，數碼電子雷管，質點振動振幅及振動速度均遠低于導爆管雷管，且振動主頻峰值到達的間隔時間明顯叫導爆管雷管的長[1]。

1.2 擴大性試驗

鑒于目前采場內的地質條件及巖石的特性有所差別，其開采時所采取的爆破參數也不盡相同，為了進一步獲得各巖性下導爆管雷管及數碼電子雷管的性能，本次采用正交試驗方法，進行爆破參數試驗。按照銅曼采場地形地質現狀分別選擇以大理巖為主少量矽卡巖、以矽卡巖為主少量片巖、以片巖為主少量矽卡巖等三種巖性組分的爆區分別進行爆破試驗。

（1）生產試驗研究方法。a）、起爆網絡及聯線組網方式

首先室內借助3Dmine軟件對實測炮孔坐標導入，并結合實際爆區地形狀況進行預先起爆網路設計，最后打印成圖，并應用于爆破作業現場進行連線操作。

通過對斜線型起爆網絡圖的比較，可以看出使用數碼電子雷管的起爆網絡較為簡便，無論是何種類型的起爆網絡，使用電子數碼雷管都只需一種簡單直接的連接方式。

從雷管的使用數量上看，使用高精度導爆管雷管每個孔孔外仍然需要使用一枚雷管進行孔間連接；而使用電子數碼雷管，孔外只需要將孔內雷管腳線上的線卡直接連接在組網的起爆母線上即可，無需使用多余的雷管進行連接[2]。

b)、雷管延期時間及精度比較。使用兩種雷管均能做到微差逐孔起爆，但從延期時間的精度來看，因數碼電子雷管使用內置微型電子芯片作為發火延期體，運用高科技數字化控制延時時間，比高精度導爆管雷管的采用普通化學材料作為發火延期體的延時時間更為精確，誤差值更小，據參考資料該型數碼電子雷管，其理論延期時間精度誤差為每1000ms產生±1ms的誤差，而高精度導爆管雷管延期時間誤差則為每1000ms產生±8～20ms。

針對銅曼采場地質條件和巖石性質來看，現目前要選擇更加合理的微差爆破延時時間還有待探討和研究。目前使用的高精度導爆管雷管，受到段別的限制，只能局限性的使用其段別的固定延期時間。這些固定的延時時間不一定是該區域微差爆破最理想的延期時間。在最佳微差時間范圍內，使用電子數碼雷管是完全可以任意設定微差延時時間的，在實際生產爆破中可以在該范圍內調節以達到最佳點，從而最大限度的提高爆破質量。與數碼電子雷管相比，高精度毫秒延時導爆管雷管是不具備此能力的，它的爆破延時時間已經固定不能進行調節。相比之下，數碼電子雷管在高精度任意設定延時時間方面有著不可替代的優勢和能力。

c)、炸藥單耗及平均年炸藥消耗量的對比分析。根據爆破的破碎機理和滿足銅曼采場礦山生產需求的松動爆破漏斗理論，采用不耦合裝藥，確?？组g距在巖石裂隙圈范圍內。巖石爆破中的裂隙區是受拉破壞的效果，通過爆破理論的推導可得出，不耦合裝藥時裂隙圈的半徑計算公式為：以銅曼采場不同巖石性質、炮孔直徑，將相關數據代入進行計算便可得出理想狀態下裂隙圈的半徑數值。

抵抗線是確定排間距一個重要的因素。通過形成標準爆破漏斗的力學條件表述：漏斗邊緣處入射波產生的切向拉應力與反射拉伸波產生的徑向拉應力之和等于巖石的拉伸強度。故根據形成標準爆破漏斗的最小抵抗線表達式可推導出松動爆破的漏斗理論的計算公式為：將相關數據代入經計算可得出抵抗線的數值，則可選取排間距。由于是理想狀態下的推導計算，以及參數取值的差異性，因而，計算的結果較實際情況偏大[3]。

根據現目前銅曼采場各類巖石區域炸藥單耗的情況，在不改變單孔裝藥量和裝藥結構的前提下。通過使用數碼電子雷管設定最佳的延時時間進行微差爆破，根據理論計算得出松動爆破的孔網參數，單孔使用同樣的炸藥量是可以降低一定量的炸藥單耗。使用數碼電子雷管可以綜合降低平均炸藥單耗14.3%。由于給出所收集相關數據量較大，計算時采取均量平均值算法，因此，對應的取值存在一定的誤差，以及均衡取值情況下的計算值較實際偏大的情況。故按照均衡修正系數0.8計算，則實際平均降低炸藥單耗應為11.4%左右。

2 成本分析

a)、起爆器材消耗量及的成本對比。銅曼采場雷管使用量按年均40000枚計算，若使用電子數碼雷管則可以節省三分之一的雷管用量，約合13200枚?，F目前使用的高精度導爆管雷管單價平均為30元/枚，年消耗雷管的經濟成本為120萬元。而數碼電子雷管的單價同樣為30元/枚，若使用數碼電子雷管，則可節省雷管直接經濟成本為13200×30=39.6萬元。

另外，由于使用數碼電子雷管可減少穿孔量，則年使用雷管的數量上還可以進一步減少。減少比例為11.4%，減少雷管的數量為40000×2/3×11.4%=3040（枚）。進一步減少年消耗雷管的經濟成本為30×3040=9.1（萬元）。

因此合計為：39.6+9.1=48.7萬元

b)、炸藥消耗量及成本對比。按上述計算結果，銅曼采場炸藥單耗降比為11.4%，若采場年均爆破礦巖總量不變的情況下，采場年炸藥消耗量（按以往平均年炸藥消耗量3000t左右）進行估算，則使用數碼電子雷管一年可減少炸藥用量合計為 ：3000＊11.4%=342（t）。

另外使用數碼電子雷管還可以避免由于爆破質量差而帶來的二次穿孔爆破的炸藥用量和穿孔工程量。按照以往統計以3%的二次穿孔爆破比例計算，其減少量合計為：3000＊3%=90（t）；其對應減少的二次穿孔量合計為：165000×3%=4950m（按每年均總穿孔量16.5萬m估算）。則，每年可降低炸藥用量合計為：342+90=432（t）。

現目前每噸炸藥的總成本（包括炸藥運輸、儲存及勞務工程服務費用）為7250元/t。使用數碼電子雷管爆破，則每年可減少炸藥的直接經濟成本為0.725×432=313.2（萬元）。降低年炸藥消耗量比例為432/3000=14.4%，反過來講，也就是相應的提高了原有炸藥能效利用率14.4%。

c)、穿孔量及成本的對比。穿孔量的多少受到孔網參數的直接影響。根據上面的計算結果可知道，減少年平均穿孔量的數值基本上和減少炸藥單耗的數值一致。所以使用數碼電子雷管也可減少年穿孔量11.4%。根據近幾年穿孔量統計數據，其年均穿孔量約為165000m。

d)、爆破振動的對比分析。雖然現目前使用高精度毫秒延時導爆管雷管進行微差爆破也可以做到逐孔起爆，但是由于銅曼采場采用大孔徑中深孔爆破方式作業，其單孔裝藥量大，爆破時產生的爆破振動對邊坡的破壞影響也較為突出。

3 結語

通過對兩次在同一試驗平臺區域、相鄰區域和相同的最大單孔裝藥量的兩次爆破作業在相同的四個監測點對爆破振動進行監測后，研究發現：①和使用導爆管雷管相比，在相同的爆心距，使用數碼電子雷管的爆破振動速度較；②使用數碼電子雷管能夠有效的降低爆破振動速度，改善單孔爆破振動波的疊加情況，提高振動信號的主振頻帶，在一定程度上提高高邊坡的安全允許爆破振動速度，也可以在一定程度上降低爆破振動引起礦山邊坡巖體共振的幾率，避免危險的生。③根據實際數據統計，自試驗開展以來，累計進行了長達2個半月的各項生產試驗，取得顯著效果的同時，也創造了較大的經濟效益。僅炸藥、雷管等爆破器材的直接成本消耗就節省約49.1萬元，再加上同等爆破方量且爆破大塊和根底數量得到有效控制的情況下，因調整其孔網參數的變化差異而減少的直接穿孔成本累計約31.3萬元（包括潛孔鉆機和牙輪鉆機的）?？傆媱撛炝思s80.4萬元經濟效益。若持續推廣應用該型數碼電子雷管，預計每年可節約合443.8萬元的爆破總成本。