濕度對隧洞巖塞爆破雷管性能影響分析

劉朝輝

(遼寧省水利水電勘測設計研究院有限責任公司，遼寧 沈陽 110006)

1 概述

在水利工程中常常會用到爆破技術，為保證施工質量，國內爆破技術日益完善[1- 3]。大型輸水工程由于水深較大，工程內水位水量較高，極大程度上提高了施工難度，對各項技術的要求較其他工程明顯更嚴格[4- 5]。目前國內關于巖塞爆破已有了部分研究，梁朝軍[6]在王快水庫對引水隧洞巖塞爆破技術進行了研究，指出預拆除了上游的磚砌擋墻和沉積物，為爆破施工提供了良好的臨空面，并采用爆破拆除的施工方案將剩余填塞體一次拆除，可達到預期效果；曾樹洲等[7]對汾河水庫隧洞工程多項爆破方案進行了比選，最終確定了最優爆破方案；同時對亭下水庫巖塞爆破[8]、清河發電廠水下巖塞爆破[9]開展了試驗研究，均取得了一定的成果。國內外雖然已經成功爆破很多巖塞，但是針對爆破器材性能的研究仍然較少，本文通過試驗研究了浸泡前后爆破器材炸藥和雷管的性能，得出的結論可為爆破工程的設計提供依據。

2 試驗設置

本文主要研究炸藥和雷管的抗水性能，將所需進行試驗的材料浸泡在45m水頭下，本工程采用在斜坡上敷設管路，使底部儲火工品的罐體的水頭達到45m以上(即水壓0.45M)的模擬浸泡方式[10]，浸泡裝置土質如圖1—2所示。本文的試驗均須經過地方公安機關許可才能進行。必須由公安人員進行24小時值班警戒。隨機抽取待檢測的火工品放入45m深水下浸泡10天以上，分別檢測炸藥浸泡前后炸藥在巖石及沙堆中的爆破漏斗性質及雷管的延時精度，分析其性能。

圖1 浸泡裝置示意圖

圖2 現場浸泡裝置圖

3 結果分析

3.1 炸藥巖石爆破漏斗試驗

爆破后測試爆破漏斗體積。共試驗6組，普通乳化炸藥3組，ORICA賽能系列乳化炸藥3組。根據爆破漏斗體積大小來換算炸藥單耗。

爆破漏斗試驗藥量計算公式如下：

Q=q×V

(1)

式中，Q—藥量，kg；q—單耗(比裝藥量)，爆破每單位體積巖石所消耗的炸藥，kg/m3；V—爆破巖石體積，m3。

當巖石條件相同時，不同性能的炸藥爆破同樣體積的巖石所消耗的炸藥不同，試驗時，可選用同樣質量的炸藥，在同一類巖石中爆破；以實測爆破后漏斗體積(即爆破巖石的體積)，來確定兩種炸藥的單耗之間的關系，由此確定爆破同一類巖石不同炸藥之間的單耗之比。

qT=q×V/VT

(2)

式中，qT，q—不同性能炸藥的單位藥量，kg/m3；VT，V—不同性能炸藥的爆破巖石體積，m3。

實際爆破的裝藥量Q，一部分是與被爆巖石的體積成比例，而另一部分與其表面積成比例，即藥量計算公式為：

Q=k2W2+k3W3

(3)

式中，k2，k3—分別為面積和體積常數，與炸藥性能和巖石性質有關；W—最小抵抗線。

試驗時各個鉆孔孔徑、深度、裝藥結構應該一致，試驗共需鉆孔6個，如圖3—4所示。所有試驗炮孔爆破后全部爆渣拋出，漏斗形狀如圖5—6所示，炸藥在巖體中爆破漏斗試驗結果見表1。由試驗結果可知，2種炸藥形成的漏斗深度差別不大，與漏斗半徑相比，ORICA乳化炸藥形成的漏斗較普通乳化炸藥更為均勻，漏斗橫截面更接近為圓形，表明ORICA乳化炸藥的性質要高于普通乳化炸藥。同時，在形成類似漏斗體積的情況下，ORICA乳化炸藥的耗藥量明顯高于普通乳化炸藥，ORICA乳化炸藥的威力較弱。

圖3 巖石中漏斗試驗1～3號孔

圖4 巖石中漏斗試驗4～6號孔

圖5 普通乳化炸藥漏斗試驗

圖6 ORICA乳化炸藥漏斗試驗

表1 炸藥在巖體中爆炸爆破漏斗試驗結果

注：鉆孔直徑Φ40mm，鉆孔深度0.6m，錨桿錨固劑堵塞。

表2 浸泡前后炸藥性能對比

表3 600ms延時雷管檢測結果 單位：ms

3.2 浸泡前后炸藥性能對比

將1節待檢炸藥裝好非電毫秒雷管并固定好，將炸藥和雷管綁扎在Ф10mmPVC管上，然后放入沙坑正中，深度0.5m。將沙坑表面抹平，做好周圍爆破警戒，聯接電雷管。確保安全后，在安全區起爆。比較浸泡前后2種炸藥的性能，結果見表2。浸泡后ORICA乳化炸藥的威力有所降低，較浸泡前降低了23%左右，而普通乳化炸藥，浸泡后的威力較浸泡前降低了8%左右，同時浸泡前后，ORICA乳化炸藥的威力均低于普通乳化炸藥。

3.3 雷管延時檢測試驗對比

將待檢測雷管串聯，并將它們均勻擺放在直徑4.0m的圓周上，將測試儀器擺放在圓心，雷管檢測布置示意圖如圖7所示。對浸泡和未浸泡的600ms、100ms精度非電雷管進行了抽檢，結果見表3—4。由表中可以看出，同組試驗中雷管延期時間偏差跳動范圍在10ms以內，同一試驗起爆網路中任意兩雷管間起爆時差較設定值的偏差不超過10ms，反應了數碼雷管網路起爆的高延時精度、高穩定性及高可靠度特性，同時浸泡將影響雷管的性能，600ms和100ms延時的雷管，在浸泡后其延時偏差分別提高了51.3%和21.4%，由以上結論可知，對于炸藥和雷管的日常管理維護十分重要，應時刻保持儲存環境的干燥度。

表4 100ms延時雷管檢測結果 單位：ms

圖7 雷管延時檢測示意圖

4 結語

本文研究結論表明，ORICA乳化炸藥的性質要高于普通乳化炸藥，但威力卻顯著低于普通乳化炸藥，浸泡將顯著降低炸藥的威力，同時浸泡對雷管延時的影響十分明顯，因此在對炸藥和雷管的保管控制要十分嚴格，避免長期暴露于濕潤的環境中。在今后的研究中，可在空氣中設置不同的空氣濕度梯度，找出最適合儲存炸藥和雷管的空氣濕度范圍。