數碼電子雷管在露天礦深孔預裂爆破中的應用

陳遠忠

（中鐵十九局集團礦業投資有限公司新巴爾虎右旗分公司，內蒙古呼倫貝爾 021300）

0 引言

數碼電子雷管為民用爆破器材領域的高尖端產品，具有操作方便、性能優越、安全監管可控、延時精度高等突出優點。在國家對露天采礦爆破用物品安全管控要求日益提升的背景下，數碼電子雷管有效滿足了露天礦精準安全管控的要求，在露天礦深孔預裂爆破中得到了廣泛應用?；诖?，結合露天礦深孔預裂爆破施工要求，分析數碼電子雷管的應用，具有非常重要的意義。

1 露天礦深孔預裂爆破作業基本情況

某露天礦產物類型主要為石灰石，擬采用臺階深孔預裂爆破技術，設計單位臺階高度為12.0 m，臺階坡面角為85.0°，超深為1.5 m，為連續裝藥結構。通過進一步調查該露天礦現場爆破作業情況，發現存在大塊率過高、周邊區域振動幅度大、炸藥單次損耗大、雷管使用量超標和成本高等問題，不僅影響鏟裝作業及后續一系列作業的有序開展，而且對周邊居民及采礦作業效益造成較大不利影響。為解決上述問題，擬在露天礦爆破中采用數碼電子雷管，開展爆破試驗。

2 數碼電子雷管在露天礦深孔預裂爆破中的應用流程及要點

2.1 工藝參數設計

為保證鉆孔質量，基于孔徑小則半孔率高的特點，可以采用TQ458B 型潛孔鉆機鉆設115.0 mm 孔徑的預裂孔[1]。同時考慮到某露天礦爆破用2 號Φ90 mm×450 mm 巖石乳化炸藥，可以設定其不耦合系數為1.280。

根據給定孔徑，選擇孔徑7～12 倍的數值作為炮孔間距，即最小炮孔間距為805 mm，最大炮孔間距為1380 mm。根據臺階高度（12.0 m）、臺階坡面角、超深，根據公式：預裂孔深=臺階高/sin 臺階坡面角+超深，計算預裂孔深度為13.5m。

鑒于預裂炮孔深對底部夾制力的較高要求，應增加3 倍或者5 倍的裝藥密度，達到提高預裂縫貫穿質量、阻振效果的目的。具體操作時，可以設定底部裝藥長度為1.85 m，線裝藥密度為6.67 kg/m，預裂孔底部加強部位、中部正常裝藥段裝藥量分別為12.5 kg、6.0 kg，則在預裂爆破孔為20 孔時，同段起爆藥量為370 kg（20 孔×12.5 kg+20 孔×6 kg）。

2.2 裝藥結構及孔網布置

基于炸藥能量合理利用需求，可以采用空氣間隔裝藥技術，最大限度延長爆轟波作業時間并控制炮孔周邊巖體粉碎程度。具體操作時，首先，需要作業人員在底部加強裝藥段裝填乳化炸藥，將數碼電子雷管與起爆具組合成起爆藥包，利用綁繩將其緩慢向下塞填到藥柱中間位置，避免直接垂直下放導致的藥卷之間擠壓變形，對空氣徑向不耦合裝藥效果的影響。其次，在孔內距離端口8.0 m 位置下放提拉式氣體間隔器后提拉測繩促使其充氣膨脹完全，正常裝藥后，再次下放起爆藥包并裝藥至距離孔口2.50 m 位置。最后，下放第二個氣體間隔期，利用孔口細碎巖石渣密實填塞炮孔。

根據臺階高度及炮孔直徑，可以設定主爆孔孔網為三角形布置方式，參數為5.0 m×4.5 m，超深為1.5 m，塞填長度為5.0 m。具體裝藥結構需要在現場混裝車的支持下進行連續耦合模式下的乳化類炸藥炸藥裝填，單孔內具有2 個發電雷管、2 發起爆具，單耗為0.38 kg/m3；輔助孔孔網則借鑒垂直預裂孔爆破中主炮孔、預裂孔間一排設置，控制孔間距離為主爆孔的1/2～2/3，與預裂孔間距離為1.50～2.40 m，與主爆孔間排距離為3.0 m，超深為1.5 m。單孔裝藥量在133.56～180.24 kg，塞填高度在7.60～9.45 m，預裂爆破輔助孔數量為6 孔。

2.3 起爆網路設置

為最大限度降低爆破振動有害效應，可以設定主爆孔間、排間延時分別為24.0 ms、64.0 ms。輔助起爆孔在臨近正常炮孔后方，延時時間與正常炮孔一致。預裂孔同時起爆，時間為0.0 ms，早于主爆孔100.0 ms。在孔內起爆藥包應用的基礎上，孔外采用電子雷管專用雙股銅母線，沿著預裂孔、主爆孔、輔助孔的順序，進行孔外網路順次連結起爆。

3 數碼電子雷管在露天礦深孔預裂爆破中的應用監測及效果

3.1 監測方案設計

鑒于露天礦爆破危害涉及空氣沖擊波、爆破振動效應、噪聲、飛石等多種類型，對周邊生態環境及生物體生命健康均具有較大威脅。特別是爆破振動效應不僅影響邊坡穩定性，而且會威脅臨近建筑物、設施安全性[2]。針對這種情況，露天礦深孔預裂爆破作業人員可以采用TC-4850 振動測振儀，在爆區相同臺階上沿直線進行6 個測點設置，監控側向爆破振動變化規律、振動強度。同時提前24 h 利用手錘清除振動體上破碎巖土，露出原巖面后利用石膏牢固設置傳感器。此時，在爆破開始后，振動波就可以傳播至測點。一旦測點振動幅度達到觸發值，振動測振儀就會自動記錄波形，直至振動結束達到指定采樣時間長度。

3.2 監測結果分析

（1）爆破振動頻譜（表1）。將數碼電子雷管應用于露天礦深孔預裂爆破，橫向、軸向、垂向的爆破振動頻帶較寬、頻率較高，距離建筑物共振易發生的范圍較遠。

表1 爆破振動頻譜（局部）

（2）爆破振動強度（表2）。橫向、垂向、軸向持續振動強度均在4.3 cm/s 以內，垂向、橫向振動強度較接近。

表2 爆破振動強度范圍

（3）爆破效果。面對同一工作面，利用高精度導爆管雷管進行規模一致的爆破，通過分析爆破振動強度得出：在距離一定的情況下，采用數碼電子雷管代替導爆管雷管，可以促使橫向振動速度下降約0.085 cm/s，垂直振動速度下降約0.18 cm/s，軸向振動速度下降約0.07 cm/s。采用數碼電子雷管后，振動強度約降低44.5%。分析兩者爆破主要頻率得出：數碼電子雷管應用背景下的露天礦深孔預裂爆破橫向、軸向、垂向頻率提升幅度在1.20～3.20 Hz，可以保證爆破堆內部無大塊根底，提高挖掘、裝載效率，為成本控制提供依據[3]。

4 總結

數碼電子雷管內部具有先進的電子芯片，可以將延時誤差控制在1 ms 內，杜絕跳段、竄斷問題，在起爆前期任意設置炮孔延時時間，保證整個爆破操作過程的靈活性。因此，露天礦深孔預裂爆破作業人員可以綜合考慮巖層、巖土條件等地質結構參數，結合爆破方法特點，恰當設置爆破參數。同時從控制爆破工程危害入手，設置爆破振動監測方案，從爆破振動強度、爆破振動頻譜和爆破效果等方面入手，開展立體監控，保證數碼電子雷管在露天礦深孔預裂爆破中的安全應用，降低露天礦爆破的有害效應。