數碼電子雷管隧道爆破中盲炮問題淺析

戚天新，魏 琳，陳小偉，肖明輝

（1.新疆維吾爾自治區公安廳，新疆烏魯木齊830000；2.新疆維吾爾自治區柯爾克孜克孜勒蘇自治州公安局，新疆阿圖什845000；3.新疆維吾爾自治區哈密市公安局，新疆哈密839000）

1 概述

數碼電子雷管是指在原有雷管裝藥的基礎上，采用具有電子延時功能的專用集成電路芯片實現延期的電子雷管。利用電子延期精度可靠、可校準的特點，使雷管的延期精度和可靠性極大提高，數碼電子雷管的延期時間可精確到1ms，且延期時間可在爆破現場由爆破作業人員對爆破系統實施編程設定和檢測。數碼電子雷管必須使用專用的起爆器引爆。起爆器的控制邏輯碼比編碼器高一個級別，它能夠觸發編碼器，反之則不能。起爆網路編程與觸發起爆所必須的程序命令設置在起爆器內。起爆器通過雙絞線與編碼器連接后，起爆器會自動識別所連接的編碼器，首先將它們從休眠狀態喚醒，然后分別對各個編碼器回路的雷管進行檢查。起爆器可以用通過編碼器把起爆信息傳遞給每個雷管，保證每個雷管準確引爆；可抵御靜電、雜散電流、射頻電等各種外來電，具有很高的安全性。即便是同廠家的數碼雷管和起爆器，也只能在設定的地理區域內引爆，超出設定區域，數碼雷管也不會被引爆，具有很高的社會安全性。

2 問題提出

在烏魯木齊地鐵和巴音郭楞蒙古自治州和靜縣菱鎂礦隧道掘進施工中，反復出現數碼電子雷管盲炮，位置多出現在掏槽孔和輔助孔，有時也會出現在周邊孔。從爆破網絡連接檢測階段檢查，所有數碼雷管注冊成功，搜索均在線；爆破后再檢查，所有數碼電子雷管均被起爆，但是爆破效果經常達不到設計預期效果，后期清渣過程中，幾乎每一個爆破作業循環，均發現雷管不引爆情況，嚴重影響爆破施工質量和進度。

3 爆破因素造成數碼雷管拒爆分析

數碼電子雷管在隧道掘進中，和露天爆破相比較，環境有比較大的變化，體現在：夾制作用大，隧道爆破，包括平巷豎井爆破，僅有一個臨空面，而且臨空面積?。慌诳字g距離小，毫秒爆破時相互影響大；數碼電子雷管受前期爆破雷管影響大。

3.1 隧道掘進中炮孔距離作用

隧道掘進屬于地下爆破一種，跟蹤調查和靜縣菱鎂礦隧道掘進與烏魯木齊地鐵隧道掘進兩個爆破施工情況，兩個案例工程均為手風鉆掘進穿孔作業，臨空面就是掘進工作面，由于夾制作用的存在，隧道掘進爆破中，通常要通過掏槽孔布設與爆破，創造出一個新的臨空面，以便為后續爆破的輔助孔和周邊孔創造臨空面，從而達到使裝藥和臨空面平行達到更加好的爆破效果，降低單位炸藥消耗量，節約成本目的。在實際爆破過程中，掏槽孔爆破成功后，形成的空腔臨空面，仍然是一個“拱券”，由于輔助孔在掏槽孔外部起爆，“拱券”的抵抗作用仍然很大，所以臨近掏槽孔的輔助孔仍需要進行加密，從而提高單位炸藥消耗量來降低爆破塊度，這就造成掏槽孔和第一第二圈的輔助孔炮孔仍然比較密集。造成掏槽孔和鄰近掏槽孔的輔助孔出現盲炮，嚴重影響爆破效果。詳見圖1。

圖1 隧道掘進炮孔布置示意圖

3.2 爆破沖擊波的影響

沖擊波在巖體內傳播時，它的強度隨傳播距離的增加而減小。波的性質和形狀也產生相應的變化。根據波的性質、形狀和作用性質的不同，可將沖擊波的傳播過程分為三個作用區，如圖2所示。在離爆源約3~7倍藥包半徑的近距離內，沖擊波的強度極大，波峰壓力一般都大大超過巖石的動抗壓強度，故使巖石產生塑性變形或粉碎。沖擊波作用距離通常為裝藥半徑的3~7倍，藥卷直徑為32mm，沖擊波作用范圍為48~112mm之間，詳見圖2，這個區間為沖擊波破壞區，也稱為粉碎區，這個區域內數碼電子雷管會受到強烈沖擊波影響，從而造成盲炮。

圖2 沖擊波應力波地震波作用范圍示意圖

3.2 爆破應力波的影響

沖擊波通過粉碎區以后，由于能量大量消耗，沖擊波衰減成不具陡峻波峰的應力波，波陣面上的狀態參數變化的比較平緩，波速接近或等于巖石中的聲速，巖石的狀態變化所需時間大大小于恢復到靜止狀態所需時間。由于應力波的作用，巖石處于非彈性狀態，在巖石中產生變形，可導致巖石的破壞或殘余變形。其范圍可達到120~150倍藥包半徑的距離，達到1920~2400mm，該區域稱為應力波破壞區，也稱為破裂區，該區域內數碼電子雷管會受到應力波較強烈作用，導致數碼電子雷管破壞造成盲炮。

3.4 應力波疊加影響

應力波在傳播過程中，遇到自由面或節理、裂隙、斷層等薄弱面時都要發生波的反射和透射。當波遇到界面時，一部分波改變方向，但不透過界面，多個炮孔在某一位置產生疊加后，應力波超過數碼電子雷管破壞能力，也會造成雷管損傷出現盲炮，通常出現在距離隧道中心點較遠的部位，周邊孔出現的盲炮通常由此造成。

4 數碼雷管結構特點造成盲炮原因

數碼雷管主要由電子芯片、儲能電容、主副裝藥，插入副裝藥的電極柱、管殼組成，其中電子芯片是脆弱的電子元件，在沖擊波和應力波作用下各部件極容易被振裂、變形、折斷，從而造成芯片無法正常工作。解剖四發拒爆的數碼電雷管，有三發直插式電極柱從起爆藥中脫落，一發芯片失效。

4.1 電子芯片

一旦電子芯片被破壞，就失去了儲能電容給數碼雷管供電的功能，當芯片遭到破壞，芯片就無法按照編程正常工作。

4.2 電極柱

由于數碼電子雷管的副裝藥部分為起爆藥，通常是粉狀的，爆破震動以后，極易造成電極柱從藥粉中脫落。

4.3 管殼

管殼是單質結構金屬制成，通常是銅殼雷管或者是鋼殼敷銅雷管，沖擊波應力波極易穿透金屬管殼進入內管內部造成對各部件破壞。

5 結語

通過使用數碼雷管在隧道掘進爆破實踐與分析可知，由于隧道掘進爆破臨空面少，夾制作用大，炮孔比較密集，炮孔起爆先后時差，造成先起爆的裝藥對后起爆的裝藥影響大，導致了較多盲炮出現，尤以掏槽孔、輔助孔為甚，也會造成周邊孔盲炮。目前認為數碼雷管在隧道掘進中適應性有待提高。為了探索改進后讓數碼電子雷管更好地適應，擴展其各種爆破環境下適應性，為期開拓更寬廣的使用空間，得到以下認識：

（1）隧道掘進爆破時應慎用數碼電子雷管。

（2）插入起爆藥的極柱增加深度，可插入到主裝藥內部，端頭加大，增加摩擦力，避免震動使其脫離雷管內部裝藥；也可以在內部裝藥中添加凝固劑并進行端頭絕緣連接使其不容易脫離。

（3）數碼電子芯片應進行覆膜、抗震材料包裹處理，增強抗震性能，同時也可以反射沖擊波應力波，降低對芯片的震動。

（4）提高出廠驗收標準。模擬實際爆破過程，設計生產出震動試驗臺，對雷管進行高強度試驗以使其接近實際爆破環境產生的震動。