數(shù)碼電子雷管在水廠鐵礦深孔爆破中的應(yīng)用

蔡文華 尹芝足 康福軍 關(guān)曉鋒

（首鋼集團(tuán)有限公司礦業(yè)公司水廠鐵礦）

數(shù)碼電子雷管是一種以電子芯片作為延期元件的新型雷管，內(nèi)置雷管身份信息碼和起爆碼，安全性更高，公安部門(mén)要求自2020年開(kāi)始，露天礦山停止使用非電導(dǎo)爆管雷管，全部改用數(shù)碼電子雷管。數(shù)碼電子雷管相比非電導(dǎo)爆管雷管，具有精準(zhǔn)控制、微差時(shí)間任意可調(diào)、聯(lián)網(wǎng)檢測(cè)、密碼起爆等技術(shù)性能特點(diǎn)，在減少爆破震動(dòng)、提高爆破效果等方面具有獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢(shì)［1-5］。

隨著電子雷管全面替代非電導(dǎo)爆管雷管，如何利用更加精準(zhǔn)的起爆微差時(shí)間有效控制爆破前沖、爆破后沖、提升爆破能量利用率，進(jìn)而提升爆破質(zhì)量，成為必須解決的問(wèn)題。因此，水廠鐵礦對(duì)數(shù)碼電子雷管合理起爆微差時(shí)間的確定進(jìn)行了爆破試驗(yàn)研究。

1 工程概況

水廠鐵礦于2019年11月購(gòu)進(jìn)山西壺化集團(tuán)生產(chǎn)的數(shù)碼電子雷管，雷管材質(zhì)為鋁殼，直徑7.0 mm，長(zhǎng)度80 mm；腳線靜拉力35 kg 以上；延期時(shí)間范圍為0～5 000 ms；延期誤差1 ms；防水性能為30 m 水深、72 h，且對(duì)雷管的地表連接裝置做了防水密閉處理。于11月16 日，在北區(qū)采場(chǎng)溝底-230 m 水平有水環(huán)境通過(guò)100 發(fā)地表檢測(cè)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)該類(lèi)電子雷管在防水性和抗拉性上存在缺陷，隨后要求廠家進(jìn)行了提高防水和抗拉防磨的改進(jìn)；到2019 年12 月底，完成了1 000 發(fā)雷管的工業(yè)應(yīng)用試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果雷管性能穩(wěn)定、無(wú)拒爆，雷管抗拉、抗砸能力適應(yīng)機(jī)械化炮孔填塞的需要，爆破人員熟練掌握了基本應(yīng)用技術(shù)和流程。

國(guó)產(chǎn)數(shù)碼電子雷管廣泛應(yīng)用前，水廠鐵礦多排孔微差斜線起爆一般使用普通非電導(dǎo)爆管1～8 段，通過(guò)不同段別地表管和孔內(nèi)管進(jìn)行組合起爆。逐孔起爆采用國(guó)產(chǎn)高精度雷管，孔內(nèi)管為400 ms，地表管為17，25，42，65，100 ms，通過(guò)孔外地表延期的方式進(jìn)行聯(lián)線，使得炮孔按照合理順序逐一起爆。使用國(guó)產(chǎn)普通和高精度非電導(dǎo)爆管雷管進(jìn)行深孔臺(tái)階爆破，受段別、精度限制，在通過(guò)優(yōu)化微差時(shí)間控制爆破前沖和后沖、提高爆破質(zhì)量等方面受到限制。如在爆破前沖控制上，因微差時(shí)間相對(duì)固定，導(dǎo)致爆破前沖控制誤差大，無(wú)法滿足控制爆破需求；前期使用非電導(dǎo)爆管雷管控制爆破后沖難度大，為提升爆破質(zhì)量，有時(shí)后沖達(dá)到7～9 m，增加了輔助設(shè)備處理接爆區(qū)的工程量，同時(shí)增加了爆破質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)；在巖石節(jié)理裂隙發(fā)育部位，起爆微差時(shí)間不合理，會(huì)導(dǎo)致爆破能量利用率低、大塊率升高。

2 試驗(yàn)思路

為加快試驗(yàn)進(jìn)度和提高試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，試驗(yàn)采用爆破分區(qū)原則，即根據(jù)可爆性進(jìn)行分組，條件基本類(lèi)似的爆區(qū)分為一組。如Ⅱ組試驗(yàn)爆區(qū)的地質(zhì)條件為正變質(zhì)巖系的混合花崗巖，普氏系數(shù)f=8～10，可爆性分級(jí)為Ⅱ級(jí)中等。該組試驗(yàn)爆區(qū)采用310 mm直徑的炮孔，爆破段高15 m，采用的爆破參數(shù)除微差時(shí)間外其余保持一致。

（1）深孔臺(tái)階清碴爆破，選取17～125 ms 不同的代表性微差時(shí)間值進(jìn)行試驗(yàn)，爆破后測(cè)量統(tǒng)計(jì)整體平均前沖距離，分析孔間、排間微差時(shí)間與前沖距離之間的關(guān)系。

（2）深孔臺(tái)階壓渣爆破，選取15～150 ms 不同的代表性微差時(shí)間進(jìn)行試驗(yàn)，爆破后測(cè)量統(tǒng)計(jì)平均爆破后沖距離，分析孔間、排間微差時(shí)間與后沖距離之間的關(guān)系。

（3）深孔臺(tái)階壓渣爆破，選取15～150 ms 不同的代表性微差時(shí)間進(jìn)行試驗(yàn)，爆破后大塊率按照一個(gè)電鏟采掘帶寬度統(tǒng)計(jì)，分析微差時(shí)間與大塊率之間的關(guān)系。

3 試驗(yàn)爆破參數(shù)

以Ⅱ組為例，穿孔設(shè)備為YZ-55型牙輪鉆機(jī)，孔徑D=310 mm，試驗(yàn)爆區(qū)巖石f=8～10，爆破階段高度H=15 m，超深h=2.5 m，孔網(wǎng)采用邊長(zhǎng)9 m的正三角形布孔。

3.1 深孔臺(tái)階清渣部位爆破參數(shù)

爆破規(guī)模40～50 孔，爆破排數(shù)3～4 排，清渣底盤(pán)抵抗線W=9 m，采用逐孔起爆的方式進(jìn)行爆破，平均炮孔填塞長(zhǎng)度l=9 m，單孔裝銨油炸藥Q=550 kg，炸藥單耗q=0.19 kg/t。在上述爆破參數(shù)保持一致的情況下，不同試驗(yàn)爆區(qū)炮孔孔間微差時(shí)間分別按照17，30，42，55，65，80，100，125 ms 進(jìn)行設(shè)置，進(jìn)行爆破效果對(duì)比試驗(yàn)。為加快試驗(yàn)進(jìn)度，以原來(lái)沒(méi)采用過(guò)且無(wú)歷史跟蹤數(shù)據(jù)的30，55，80，125 ms共4種微差時(shí)間為重點(diǎn)進(jìn)行試驗(yàn)。

3.2 中深孔壓渣部位爆破參數(shù)設(shè)計(jì)

爆破規(guī)模40～50 孔，爆破排數(shù)3～5 排，壓渣厚度不小于15 m，壓渣底盤(pán)抵抗線w=8 m，采用逐孔起爆的方式進(jìn)行爆破，炮孔填塞長(zhǎng)度l=8.5 m，單孔裝銨油炸藥580 kg，炸藥單耗0.2l g/t。在上述爆破參數(shù)保持一致的條件下，每個(gè)爆區(qū)炮孔排間微差時(shí)間分別按照17，30，42，50，65，80，100，125，150 ms 進(jìn)行設(shè)置，進(jìn)行爆破效果對(duì)比試驗(yàn)。為加快試驗(yàn)進(jìn)度，以原來(lái)沒(méi)采用過(guò)且無(wú)歷史跟蹤數(shù)據(jù)的30，55，80，125，150 ms共5種微差時(shí)間為重點(diǎn)進(jìn)行試驗(yàn)。

4 爆破效果分析

4.1 清碴爆破效果

水廠鐵礦通過(guò)試驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)中深孔臺(tái)階清碴爆破前沖距離主要與炸藥單耗有關(guān)。此外，還與前排炮孔孔間微差時(shí)間有關(guān)。如Ⅱ組試驗(yàn)中，炸藥單耗按照松動(dòng)爆破取小值，選取不同的孔間微差時(shí)間，統(tǒng)計(jì)整體爆破前沖距離，發(fā)現(xiàn)前排炮孔孔間微差時(shí)間對(duì)爆破前沖有較大影響。如圖1所示。

同時(shí)還發(fā)現(xiàn)，雖然中深孔臺(tái)階清渣爆破增加孔間延期時(shí)間，能夠在一定程度上減少爆破前沖距離，但是大塊率卻相應(yīng)增加，如前排孔間延期時(shí)間設(shè)置35～45 ms的微差時(shí)，前沖約為段高的2 倍，爆破前沖大塊較少，爆破質(zhì)量好；前排孔間數(shù)碼雷管延期時(shí)間設(shè)置100～125 ms 的微差時(shí)（改變起爆方向），前沖約為一倍段高，但爆破前沖大塊較多，爆破質(zhì)量較差。孔間微差時(shí)間對(duì)爆破大塊率的影響如圖2所示。

4.2 壓碴爆破效果

水廠鐵礦通過(guò)試驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)中深孔爆破后沖距離主要與后排孔裝藥單耗有關(guān)系，此外，還與后排孔排間延期時(shí)間有關(guān)，如圖3所示。

國(guó)內(nèi)爆破經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為，一般情況下，壓碴爆破較清碴爆破前排減少大塊產(chǎn)出率20%～30%，主要原因是由于前面有碴堆阻擋，包含第一排孔在內(nèi)的各排鉆孔都可以增加裝藥量，并在碴堆的擠壓下充分破碎。水廠鐵礦通過(guò)試驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)中深孔爆破大塊率除與壓渣厚度、孔網(wǎng)參數(shù)、超深、炸藥單耗、巖石硬度、裝藥結(jié)構(gòu)及填塞高度有關(guān)外，還與炮孔排間微差時(shí)間有關(guān)。試驗(yàn)表明，合理選取排間微差間隔時(shí)間，可以有效果降低爆破大塊率。如Ⅱ組試驗(yàn)中，增加后排排間延期時(shí)間控制后沖效果明顯，但延期時(shí)間偏長(zhǎng)時(shí)，會(huì)影響爆破質(zhì)量，造成貨源硬、大塊多，排間微差時(shí)間選取為50～60 ms 時(shí)，可見(jiàn)爆破后沖距離控制在5～7 m，微差擠壓爆破效果相對(duì)較好，大塊率相對(duì)其它微差時(shí)間有所降低，如圖4所示。

5 結(jié)論

（1）增加數(shù)碼電子雷管的延期時(shí)間能夠在一定程度上減少爆破前沖距離，水廠鐵礦孔間微差時(shí)間較前期調(diào)整了25～40 ms，在一定程度上有效控制了爆破前沖距離。

（2）在其他爆破參數(shù)不變的情況下，孔間微差時(shí)間較前期調(diào)整了5～15 ms，排間微差時(shí)間調(diào)整了15～30 ms，后沖距離由之前的7～9 m 減少至5～7 m，有效控制了爆破后沖。

（3）采用壓縮多排孔微差間隔時(shí)間提高爆破能量利用率的方法，改進(jìn)了水廠鐵礦節(jié)理裂隙發(fā)育部位的爆破質(zhì)量，大塊率降低30%以上，提高了深孔爆破效果。