提高電子雷管在小斷面爆破效果

邱偉峰

（福建海峽科化股份有限公司永春分公司 福建泉州 362000）

0 引言

電子雷管是指［1］采用電子控制模塊，對起爆過程進行控制的雷管。起爆過程控制是指雷管狀態檢測、延期時間設定和延期起爆。電子雷管與傳統雷管結構對比如圖1 所示。電子雷管相比于傳統電雷管和導爆管雷管具有以下幾個優點［2］。

圖1 電子雷管與傳統雷管結構對比圖

高安全性：普通電雷管在外界環境有靜電、交直流電的條件下，容易發生意外爆炸。電子雷管內置產品序列號、抗干擾隔離電路和起爆密碼，可抗靜電（12 kV），抗交直流電（220 V AC、48V DC），抗射頻，抗雜散電流，采用專用起爆設備密碼授權起爆，確保雷管產品在使用環節的安全性。

高可靠性：導爆管雷管和電雷管在現場無法進行檢測，而電子雷管狀態可在線檢測，可實現斷線起爆，即起爆指令下達后，由芯片按設定的延期時間自行控制起爆，不受網絡連接線狀態的影響。防止傳統雷管（尤其是導爆管雷管）因起爆可靠性問題所帶來的安全隱患。

高精度性：傳統雷管通過延期藥對延期時間進行控制，無法設置特定的延時，并且延期時間有一定的誤差。電子雷管延期時間可在線設置，延期時間精準（當設置延期≤150 ms，誤差≤±1.5 ms；設置延期為＞150 ms，相對誤差≤±1%）。利用其延期時間的準確性和可在線設置的特點，可優化爆破設計方案，達到降低爆破震動和改善爆破效果的目的。

隨著電子雷管在工程應用中的推廣使用，一些相關的問題也開始出現。比如在小斷面爆破、樁井爆破中會出現“盲炮”現象［3］。盲炮嚴重危害工程爆破的安全性，許多學者對盲炮產生的原因進行了相關的研究。江云星等［4］根據電子雷管的結構、激發原理、芯片的抗拉性能等方面分析盲炮的產生原因，在裝藥結構、延期時間、起爆網路等方面進行優化，爆破方案優化后能有效降低盲炮發生的概率。陳清選［5］分析盲炮產生的原因可能是電子控制模塊設計不合理、操作人員失誤等原因。曹昌偉等［6］分析盲炮產生多種因素，提出了在復雜環境條件下作業預防盲炮的方法與措施。

1 電子雷管使用新方式方法

目前市面上所使用的電子雷管大部分采用并聯型及現場設置型電子雷管，與傳統導爆管雷管的使用方法及起爆原理不一樣。按照使用導爆管雷管的爆破參數，應用在電子雷管中，造成在小斷面爆破效果不佳；芯片抗震性差也是造成爆破效果不佳的原因之一，后起爆電子雷管被先起爆電子雷管震壞或干擾，造成拒爆，從而影響爆破效果。比如在小斷面爆破中會出現盲炮、拒爆、達不到預期爆破等［7-8］。對此本文提出使用通過改進使用電子雷管的方式方法、合理調節孔網參數，工程實踐證明，對提高小斷面的爆破作業有較好的效果。

實際工程運用中，通過分析對比電子雷管與導爆管雷管的結構、使用方法、起爆原理等，再經過現場跟蹤及驗證，提出以下6 點電子雷管使用的新方式方法。

1.1 調整孔網參數

導爆管雷管的延期時間誤差很大，少的幾十毫秒，大的幾百毫秒，具體如表1 所示。由于精度不夠高，因此在工程設計中選用較長的延期時間。而電子雷管延期時間準確可靠，用導爆管雷管設計的方案套用在電子雷管顯然是不合適的，因此需要根據需要合理設置電子雷管的延期時間。

表1 導爆管雷管延期時間以及上下限規格

在小斷面爆破作業過程中，導爆管雷管延時設計如圖2所示，中央掏槽孔設置0 ms 延時（1 段半秒導爆管雷管延期時間名義值），左右最近兩個掏槽孔設置500 ms 延時（2 段半秒導爆管雷管延期時間名義值），上下最近兩個掏槽孔設置1 000 ms 延時（3 段半秒導爆管雷管延期時間名義值）。

圖2 導爆管雷管布孔圖延期時間（ms）

按設置導爆管爆破參數的方法，應用于電子雷管進行爆破作業，爆破效果不佳。因為電子雷管延期時間精度高，左右兩個炮孔電子雷管起爆時差最多只有5 ms，上下兩個炮孔電子雷管起爆時差最多只有10 ms。相互之間拋擲時間及空間不夠，使掏槽孔底部的渣土未來得及拋擲出來，造成爆破效果不好。現針對這種情況使用逐孔起爆，掏槽孔超深20 cm，孔與孔之間的延期間隔根據巖石硬度［7］不同來設置，目前常用的延期間隔有200 ms、300 ms、400 ms。或同段之間人為設置延期時間差別，如圖3 所示。

圖3 電子雷管布孔圖延期時間（ms）

1.2 改進網絡連接

炮孔裝藥完成后，導爆管雷管的連接起爆，主要通過一把抓方式，將所有導爆管同一發導爆管雷管捆扎在一起。孔外導爆管雷管起爆，引爆整個小斷面露在外面的導爆管，進而起爆孔內雷管，同時孔外導爆管被炸散互不相連。

電子雷管的連接起爆方式較為簡便，只需將露在外面的腳線通過線夾與爆破母線連接在一起，通過控制器起爆電子雷管，如圖4 所示。為預防先爆孔的飛石拉扯電子雷管腳線，可能將后爆孔起爆藥包往外拉扯，造成殘孔、殘藥。使用電子雷管過程中，整個網絡連接爆破母線時，需要采取較為寬松的連接方式或選擇米數較長的腳線，最好連接有序，網絡檢測時便于查找個別通訊錯誤的雷管。

圖4 電子雷管的連接方式

1.3 加強填塞質量

因導爆管雷管的起爆方式特性，很多小斷面爆破作業過程中無填塞或使用塑料袋、紙皮填塞，建議改為使用炮泥填塞，并增加填塞長度和夯實度，可提高炮孔利用率，節約炸藥使用量，防止后爆雷管腳線被拉扯，增加殘孔、殘藥現象發生的可能性。

1.4 規范制作起爆藥包

因導爆管雷管的起爆方式特性，很多小斷面爆破作業過程中為圖省事，采用正向裝藥的方式。電子雷管使用此種裝藥方式很容易使后爆雷管被先爆雷管拉扯帶出起爆藥包外甚至孔外，造成炸藥未起爆情況。因此使用電子雷管制作起爆藥包時，雷管使用軸向裝管，反向纏繞炸藥卷裝入孔內，保證雷管爆轟被炸藥吸收，起爆藥包正常起爆。

1.5 使用標準輔材

在電子雷管使用過程中，爆破母線是一種很重要的輔材。它的材質和尺寸會直接影響到電子雷管是否按計劃起爆，從而影響爆破效果。

工程實踐發現，使用與匹配不一致材質的爆破母線無法確保帶載量，比如使用鐵線或鋁線作為爆破母線進行爆破作業，會導致起爆過程個別雷管拒爆。

使用銅線進行爆破作業時，個別銅線不符合0.5 mm 的標準，當銅線直徑低于或等于0.47 mm 時，會出現接觸不良的問題，當銅線直徑高于或等于0.53 mm 時，會出現卡不下去或卡斷線芯等問題。所以爆破母線的材質以及尺寸也會影響爆破作業。

1.6 選擇適用的電子雷管類型

目前電子雷管針對各種作業環境及特性不同，分成5 種類型：①按爆破網路的連接方式：分為并聯型電子雷管和串聯型電子雷管；②按應用環境：分為煤礦許用型電子雷管和普通型電子雷管；③按延期時間的設置方式：分為現場設置型電子雷管和預設置型電子雷管；④按現場使用環境：分為普通腳線型電子雷管和高強度腳線型電子雷管；及普通型電子雷管和防水型電子雷管；⑤按作業面大小：分為小斷面型芯片電子雷管和普通型電子雷管。

與普通地表爆破不同，在小斷面爆破環境中，不同延期炮孔起爆引起爆轟波相互疊加，對后爆炮孔產生強烈的振動沖擊，還由于電化學反應產生一定強度的電磁干擾［9］。

因普通地表爆破與小斷面爆破機理不同，小斷面爆破的專用芯片電路模塊在芯片電路設計上不同于普通地表爆破電路模塊。普通模塊適用環境：一般地表淺孔和中深爆破，炮孔間距大于40 cm。小斷面爆破適用環境：中深孔爆破、隧道掘進、基樁爆破、地下金屬礦采等。

小斷面爆破作業工程中，經常遇到有水作業環境，或者是作業到一半時候才出現有水環境。因此根據實際需要在有積水的小斷面爆破作業過程中選用防水、小斷面型芯片電子雷管。

2 現場爆破作業

爆破作業中，為便于鑿巖鉆孔工作、使巖石爆堆集中且拋擲距離短，選擇垂直掏槽。掏槽孔是爆破作業中至關重要的第一步，掏槽孔爆破后為后續爆破創造自由面。輔助孔擴大和延伸掏槽的作用范圍、崩落巖石。周邊孔控制斷面形狀是否規格的關鍵，是邊孔布置遵循布孔均勻、充分利用炸藥能量、保證巖石按設計輪廓線崩落的宗旨［10］。

根據上述方法，在上云山井下掘進小斷面爆破作業中通過改進電子雷管的方式方法，某一作業面參數如表2 所示，施工現場如圖5 所示。

表2 某一作業面爆破參數

圖5 施工現場

這次小斷面爆破效果良好，破碎巖石塊度小且拋擲效果較好、未出現拒爆、殘藥等現象，爆破振動控制在規定值以下，沒有對周邊重要建筑物造成影響，隧道周邊輪廓成型效果良好。爆破現場如圖6 所示。

圖6 爆破現場

3 結論

通過改變使用電子雷管的方式方法，并選擇適用的電子雷管類型，使用電子雷管的爆破效果大大提高，已達到跟使用導爆管雷管一樣的爆破效果。通過合理調節孔網參數，爆破效果穩定性比導爆管雷管還好。該方法優化了電子雷管應用，除了一般的露天爆破外，還能適用于小斷面爆破，減少盲炮發生的可能性，對將來推廣使用電子雷管具有重要意義。