露天采場臺階干擾降震爆破技術試驗研究

張 溢，徐 敏

（江西銅業民爆礦服有限公司，江西 德興 334200）

數碼電子雷管是一種利用電子延時芯片取代過去延期藥的一種新型爆破器，在上世紀80年代，南非和瑞典等多個公司發布了第1代電子延期起爆系統，之后澳大利亞和德國也陸續開發出電子起爆系統，我國是于2006年開始將數碼電子雷管起爆系統應用于三峽圍堰爆破中，之后市場上也出現了多種類型的數碼電子雷管系統。在上世紀90年代，我國開始針對數碼電子雷管進行深入研究，并于2006年自主研發了隆芯1號數碼電子雷管，同年召開數碼電子雷管產品鑒定會，當前數碼電子雷管起爆系統主要運用于工程爆破過程中[1]。

1 數碼電子雷管的可靠性分析

圖1 數碼電子雷管

爆破優化實驗使用某公司生產電子起爆系統該系統是由數碼電子雷管（如圖1），起爆器以及編碼器共同構成的（圖2）。專用漏電檢測主要是為檢測在雷管下孔，連線，堵塞等過程中，由于雷管角線受到外部作用力出現漏電，短路等問題，使用數碼雷管可以設置1000毫秒之內的延期時間，其誤差可實現2‰，其中另一臺起爆器其能力可以達到1680，每分支的連接管起爆次數可達到100法，電壓為42伏，起爆器的使用軟、硬件密碼可構成安全裝置。從主管上來看，雷管絞線采用并聯，能夠直接連接到爆區主線上，在電子起爆器系統操作過程中，主要涉及兩個部分，分別是起爆前和起爆中的操作。爆前操作主要包括分支檢測，漏電檢測，雷管分發和鉆孔，聯網，將信息傳輸到起爆器，起爆前的準備工作包括起爆前開機，輸入密碼，網絡檢測，充電等。比如對于某露天礦臺爆破來說，由于屬于高臺階，大孔徑，現場混裝的大規模爆破作業，且通常使用預裝藥的方式，爆區周邊有電產和鉆機高壓線，這對于抗高溫，抗腐蝕，抗電能力都具有較高要求，一旦出現拒爆或者早爆的問題將會帶來大爆炸安全事故并影響最終的爆破生產。因此在開采露天臺階爆破時通常使用數碼電子雷管的方式，能夠保障起爆的穩定性，可靠性，同時在使用數碼電子雷管前還需要考慮到該雷管在深孔爆破實際使用條件，對數碼電子雷管專用設備進行抗電能力以及延期精度的檢測，同時還需要分析起爆可靠性。

靜電感度的檢測：需要隨機抽取數碼電子雷管將其作為樣品，測試將其處于不同電容放電條件下其相應的抗靜電能力。同時對其進行抗雜散電流檢測，抽取一定量的數碼電子雷管作為樣品，將其置于不同模式下，分析電子雷管抗雜散電能力。數碼電子雷管的可靠性分析：在開展該實驗時可將其分為兩組，其中第1組檢測電子雷管是否能夠安全引爆起爆具和其他起爆管雷管，需要對第2組采用數碼電子雷管檢測，在現場炸藥車混裝預裝藥的條件下，測量其起爆可靠信，結果第1組電子雷管共檢測20發，且每發電子雷管延期時間平均間隔為500毫秒，其中10發連接起爆具，1發連接雷管，一發連接三發雷管，經過起爆之后沒有發生任何數碼電子雷管拒爆，無法起爆道具的問題，或者地表雷管不良問題，但由于相對來看數碼電子雷管長度要比普通雷管長，因此和起爆器連接匹配度不高，為解決這一問題需要特殊設計橡膠墊。

圖2 數碼電子雷管結構

2 具體案例分析

過去主要采用的爆破技術，無論平均降震率和降震成功率在段間起爆時間間隔為40毫秒時效果最好，其次為15毫秒，時間間隔為25和30毫秒時降震效果較差。合理選擇時間間隔，僅管測定速度波形并不是完全呈現正弦波分布的，但受兩個地震波干擾過程中，同樣可以參照正弦波在介質中的傳播情況進行理論分析。當所設周期為T0時，兩段間起爆時間為Δt，我們以第二地震波介入周期比為根據。結果表明當周期比低于0.67時，此時能夠獲得不同干擾降震效果，而當周期比介于0.33和0.5時，此時隨周期比的增加平均降震率也會顯著增加，當周期比等于0.5時，此時能夠獲得最佳的干擾降震效果，當周期比介于0.5和0.67時，此時隨周期比的增加平均降震率將會相應降低、。如果傳播過程中正弦波沒有衰減，在第二周期如果該周期比需要滿足1.35到1.67的要求，這種情況下也能夠獲得良好的干擾降震效果，而當該周期比介于1.33和1.5之間時，隨周期比增加平均降震率也會增加，當周期比等于1.5時此時能夠獲得最佳的干擾降震效果，當周期比介于1.5和1.67之間時，隨周期比增加平均降震率會相應減少。而在今后具體應用中使用時，通過改變起爆順序或者改變抵抗線方向，會使地震波的傳播方向與坡面成一定角度，而并不是垂直于邊坡的，這種情況下對于邊坡的穩定性以及降震效果來說是十分有利的。在起爆排數以孔數較多的情況下可以使用雙側相錯起爆順序，進而能夠增加相鄰排間的實際時間間隔，有利于在多排起爆條件下形成新自由面。根據實驗所確定的時間間隔最佳為15毫秒，因此要求訂購標稱延期時間為0，15，30，45等段別高精度導爆管毫秒雷管，由于考慮實際情況，每個雷管所帶導爆管長度需要結合實際情況進行考慮，通常可以設置為20到22米的范圍內[2,3]。

相對來看，數碼電子雷管，可將其起爆系統分為兩個部分，起爆前的準備工作和起爆中的操作，在具體使用過程中可以將其分為以下步驟：首先進行裝孔和雷管發放，在雷管發放時相比普通雷管和其他型號的雷管在發放上有一定的差別，由于數碼電子雷管其延期是通過炮孔邊到編碼器之間的距離，根據其設計延期時間能夠在現場開展延期設置，因此在數碼電子雷管發放過程中不需要考慮雷管和炮孔匹配以及段位等多種問題，通常電子雷管角線使用的是線圈方式，在裝孔時很難出現角線等問題，相對來說裝孔速度快，能夠滿足實際現場裝藥速度。雷管編程操作時需要對雷管針孔后由工作人員手持編碼器對相應的電子雷管進行延時設置，將其信息導入到相應的編碼器中。

聯網檢測以及分支檢測。電子雷管網絡使用并聯方式連入到主網中，角線末端通過線卡打開后將其連接到連接線上，操作簡便，由于在操作過程中可能會遇到堵塞或者裝藥問題，進而對網絡存在一定破壞，因此在實驗時當連接一方網絡后，需要利用編碼器完成分支網絡檢測，便于及時發現分支網絡的問題，做好故障處理。當雷管信息傳輸到起爆器中之后，利用編碼器能夠對電子雷管進行煙氣設置和信息獲取，將編碼器信息傳送到起爆器并完成相應的起爆操作。完成網絡連接裝藥堵塞流程后，電子雷管的角線和分支網絡需要通過線卡直接連接到連接線中，主線可以實現起爆器，雷管信息讀取確保雷管的完整性，一旦雷管出現問題時，起爆器會顯示故障問題，需提醒工作人員及時處理故障并完成檢測后進行起爆。

從其起爆效果上來看，對于爆后爆堆實地分析爆堆表面破碎性程度良好，而且沉降溝比較明顯，后拉整齊，之后在電鏟挖掘時出現爆堆內部并沒有大塊，能夠消除根底，快速改善，可以從一定程度上提高挖掘和裝載效率，同時也能夠為露天礦剝離半連續開采工藝提供有效的爆破技術。

3 結論

在本研究中主要闡述了對于某露天礦臺階爆破中使用數碼電子雷管的方式，分析其可靠性研究，同時利用數碼電子雷管延期時間精度較高，可以隨意設置延期時間等特點能夠對露天礦臺階爆破進行優化，改善爆破效果，進一步展示了在工程爆破中數碼電子雷管的應用前景和優勢。