數(shù)碼電子雷管在峨口鐵礦爆破中的應用

郭鵬杰

(太原鋼鐵集團代縣礦業(yè)有限公司，忻州 034207)

隨著爆破技術的發(fā)展，數(shù)碼電子雷管已經(jīng)廣泛應用于爆破工程，應用結果表明，數(shù)碼電子雷管不僅具有精確的延時和本質安全性能，而且在降低爆破振動、改善巖石破碎度、巷道斷面光面爆破上有明顯效果。因此在實際礦山爆破工程中，通過對比數(shù)碼電子雷管與非電塑料導爆管雷管在控制爆破中的爆破效果，在礦山露天及巷道掘進爆破中廣泛推廣使用數(shù)碼電子雷管。

代縣礦業(yè)有限公司自2013年一直采用非電塑料導爆管雷管(進行露天中深孔爆破網(wǎng)路連接，爆破質量取得很大提高，但有時會出現(xiàn)爆破振動較大，爆破后會出現(xiàn)破碎塊度不均勻，側翻、后翻較嚴重的現(xiàn)象。礦部從2019年11月引進數(shù)碼電子雷管，由于數(shù)碼電子雷管具有高精度性：100 ms內誤差<1 ms。能精確控制逐孔微差起爆時間，提高炸藥爆炸能量利用率，增加巖石碰撞，降低大塊率，有效控制爆破振動，提高爆破質量，降低炸藥單耗，減少爆破成本。所以逐步取代了非電塑料導爆管雷管，開始推廣使用數(shù)碼電子雷管進行礦山巖石爆破。

1 爆破缺陷產(chǎn)生的原因

1.1 大塊率高的原因

大塊主要產(chǎn)生于臺階頂部和爆區(qū)頭排孔及最后一排孔部位[1]。大塊率高的原因主要是由于炸藥爆炸能量利用不均勻，巖石碰撞不充分導致[2]。

1.2 爆破振動大的原因

該礦露天爆破采用逐孔微差爆破技術，采用非電塑料導爆管雷管連接爆破網(wǎng)路，由于非電塑料導爆管雷管延期時間是按9 ms、17 ms、25m s、42 ms、65 ms、100 ms劃分的，使用低段別地表雷管時，相鄰兩炮孔延期時間≤8 ms時默認為同響，而爆破振動主要是由于爆區(qū)同響炮孔數(shù)過多產(chǎn)生的[3]。

1.3 爆破側翻后翻的原因

逐孔微差爆破技術爆破原理是前一炮孔起爆為后面炮孔創(chuàng)造自由面，由于塑料導爆管雷管延期時間控制間隔≤8 ms時默認為同響，可能會造成爆區(qū)倒數(shù)第二排炮孔與最后一排炮孔時間間隔過小出現(xiàn)同響情況，未能給最后一排炮孔爆破提供足夠的自由面，產(chǎn)生嚴重的側翻后翻現(xiàn)象，增加后續(xù)處理成本。

2 數(shù)碼電子雷管的性能與引進應用

2.1 數(shù)碼電子雷管的性能

數(shù)碼電子雷管是采用專用芯片替代傳統(tǒng)延期藥的雷管，內置身份信息碼、管殼碼和起爆密碼，與電雷管及導爆管雷管相比，其延時精度高，延期時間可現(xiàn)場自由設置，數(shù)碼電子雷管具有延期時間高精度性，延期時間0～16000 ms；設定間隔1 ms；100 ms內誤差<1 ms；101～16 000 ms，誤差<1%。爆破網(wǎng)路的延期時間可以在爆破起爆前任意調整，使得爆破網(wǎng)路延期時間設計更加靈活，相鄰炮孔間延期時間能夠實現(xiàn)1 ms以內的延期間隔，真正實現(xiàn)逐孔微差起爆[4]。整個爆破網(wǎng)路不存在地表雷管，炮孔間的延期時間均由炮孔內的雷管芯片直接設定，有利于爆破有害效應的控制。爆破網(wǎng)路連接時，只需將數(shù)碼電子雷管的腳線連接專用手持終端，就可以完成每一發(fā)雷管的數(shù)據(jù)采集、延時編輯、網(wǎng)路檢測、授時起爆及數(shù)據(jù)管理。通過數(shù)碼雷管與雷管起爆系統(tǒng)之間的雙向溝通，能夠便捷的進行網(wǎng)路檢測，提高數(shù)碼電子雷管起爆網(wǎng)路導爆的可靠性。由于數(shù)碼電子雷管具有延期時間可編程的特性，能夠提供精確可靠的起爆時間，能更加充分的利用炸藥爆炸能量。可以依據(jù)現(xiàn)場的地質條件、巖石性質、生產(chǎn)需求等因素精確設定網(wǎng)路延期時間，為爆破孔網(wǎng)參數(shù)的擴大創(chuàng)造有利條件，盡可能節(jié)約爆破成本，降低炸藥單耗。

2.2 數(shù)碼電子雷管的實驗與應用

目前，峨口鐵礦一直使用高精度非電導爆管雷管，其存在一定弊端：①延期時間固定，分6個段別：9 ms、17 ms、25 ms、42 ms、65 ms、100 ms；②當使用高精度導爆管雷管連接爆破網(wǎng)路時，相鄰兩炮孔延期時間≤8 ms，會出現(xiàn)爆破效果不好現(xiàn)象；礦部自2019年引進實驗并開始使用數(shù)碼電子雷管進行露天中深孔及巷道掘進爆破。

2.2.1 數(shù)碼電子雷管防水性實驗

防水性試驗：將10發(fā)數(shù)碼電子雷管浸泡于水深8 m的中深孔中，分別浸泡24 h和72 h后，進行起爆實驗，10發(fā)數(shù)碼電子雷管均正常起爆，完成防水性試驗。

2.2.2 數(shù)碼電子雷管的應用

分別在該礦露天中深孔爆破與巷道掘進爆破中應用數(shù)碼電子雷管。

(1)露天中深孔爆破使用數(shù)碼電子雷管

現(xiàn)場爆破實驗應用：分別于南西區(qū)1660水平1660—1648水平終了斜坡路、南西區(qū)1636水平中深孔爆破使用數(shù)碼電子雷管進行爆破網(wǎng)路連接。

南西區(qū)1660水平1660—1648水平終了路淺孔爆破、南西區(qū)1636水平爆區(qū)壓渣爆破，爆破參數(shù)、裝藥結構、裝藥量均按照以往經(jīng)驗設計，爆破網(wǎng)絡連線采用數(shù)碼電子雷管設計，網(wǎng)絡延時參照ORICA經(jīng)驗曲線圖[5]，孔間延期時間為3～8 ms/m，排間延期時間為8～15 ms/m。根據(jù)露天中深孔孔距6.5～7.5 m，排距5.5～6.5 m，計算得孔間延期時間19.5～60 ms，排間延期時間44～97.5 ms，選取合適的網(wǎng)路延期時間[6]；爆破后，后破裂線較使用非電塑料導爆管雷管有明顯改善，在預計出現(xiàn)后翻部位，均出現(xiàn)明顯破裂線(如圖1所示)，且?guī)缀鯖]有爆破飛石。

圖 1 爆破后破裂線明顯Fig. 1 The rupture line after blasting is obvious

(2)巷道掘進爆破應用數(shù)碼電子雷管

3#棧橋礦體賦存于峨口鐵礦露天采場境界外，位于南東區(qū)東南部，南東地下采區(qū)設計開采范圍之外，屬于高陡邊幫礦體。礦體由西向東平行搌布，走向北東東、南傾，傾角一般變化于70°～80°間，整體較陡，設計開采1830水平以上的礦體，采用無底柱分段崩落法，脈內開采。巷道斷面規(guī)格4.7 m×4.4 m，根據(jù)設計要求：巷道斷面輪廓采用光面爆破[7]，硐內底板坡度3‰。3#棧橋巷道掘進最優(yōu)爆破設計方案采用：直眼掏槽方式，掏槽眼13個(中間9個空眼)、輔助眼31個、周邊眼23個(炮孔布置如圖2所示)，孔網(wǎng)參數(shù)：掏槽眼孔距400 mm、周邊眼孔距750 mm、底眼孔距700 mm、輔助眼孔距600～700 mm；爆破網(wǎng)路連接采用：掏槽眼、輔助眼采用數(shù)碼電子雷管連接，周邊光爆眼采用導爆索數(shù)碼電子雷管連接。

圖 2 炮孔布置圖(單位：mm)Fig. 2 Artillery layout(unit：mm)

由于數(shù)碼電子雷管延期時間控制精確，巷道掘進爆破應用數(shù)碼電子雷管連接爆破網(wǎng)路，各炮孔起爆時間間隔精確，杜絕使用分段雷管起爆時同響的情況[8]，爆破后巷道成型情況良好，爆破塊度均勻[9]，光面爆破效果顯著，巷道斷面出現(xiàn)半壁孔概率遠遠大于使用分段雷管[10]。爆破效果如圖3所示。

圖 3 巷道掘進爆破效果圖Fig. 3 Effect of roadway excavation blasting

3 結論

工程實踐應用表明，數(shù)碼電子雷管延期時間具有高精度性，無論露天中深孔爆破還是巷道掘進爆破，都能夠精確控制孔間微差時間，確保炮孔內上下兩段炸藥同時起爆，增大起爆能量，提高炸藥能量利用率，有效提高爆破質量，降低大塊率，提高巷道斷面光爆效果，降低炸藥單耗，總體上降低了采礦成本。