中深孔直眼掏槽爆破工藝在數碼電子雷管中的應用

陳玉章

（福建煤電股份有限公司 福建龍巖 364000）

1 數碼電子雷管

1.1 數碼電子雷管的推廣應用

2021 年12 月工業和信息化部發布《“十四五”民用爆炸物品行業安全發展規劃》，要求到2022 年后要實現工業雷管逐步全面升級換代為數碼電子雷管，并加大對數碼電子雷管的推廣應用。根據《工業和信息化部安全生產司關于進一步做好數碼電子雷管推廣應用工作的通知》（工安全函 〔2022〕109 號）［1］，煤礦許用工業雷管將于9 月底前停止生產、11 月底停止銷售。

1.2 數碼電子雷管使用特性

數碼電子雷管作為目前爆破行業的新興技術，在推廣應用方面具有重要意義。與傳統電子雷管相比，數碼電子雷管具有無法比擬的安全性和管控功能，在安全性、管理便捷性和社會危害性程度低等方面具有突出優勢。

1.2.1 使用安全性和可靠性

數碼電子雷管采用先進的數字技術，可以實現精確的時間延遲控制和引爆精度，大大降低了誤爆的風險。此外，數碼電子雷管還具備更高的抗靜電和防雷擊能力，極大地提高了雷管的可靠性和穩定性，從而確保了施工過程的安全性和可靠性。

1.2.2 管理便捷性

數碼電子雷管通過雷管與數字爆破系統的配合使用，施工人員可以對大量雷管進行編址和編程操作，實現對爆破方案的精細化管理和控制。數碼電子雷管還可以實現遠程無線通信和遙控操作，有效減少了施工人員的勞動強度和作業難度，提高了施工效率。

1.2.3 社會危害性程度低

數碼電子雷管能夠實現火工品的閉環管理，社會危害性程度低。數碼電子雷管具有獨立編址和可編程的功能，可以實現對每一發雷管的精確控制和監控，這意味著爆破作業現場可以對每一個雷管的使用情況進行實時記錄和管理，提高了爆破作業的追溯性和可控性，減少了潛在的安全風險。

2 數碼電子雷管應用存在的相關問題

2.1 成套材料使用成本增加

由于數碼電子雷管采用電子控制模塊技術，其造價成本比毫秒電雷管高，另需采用專用聯接線，成本也會增加，專用解碼起爆器也比普通放炮器的單價要高。對于廣泛應用爆破器材的礦山企業使用成本明顯增加，詳見表1。

表1 爆破成套材料單價對比表

2.2 楔型掏槽爆破工藝在礦山掘進中的應用

2.2.1 楔型掏槽爆破工藝應用及效果

為驗證楔型掏槽爆破工藝在數碼電子雷管礦山掘進中的爆破效果，選擇在同一地點同一巖性條件下進行爆破試驗。掏槽眼的布置方式采用楔型掏槽，炮眼布置形式為：掏槽眼4 個、輔助眼7 個、周邊眼10 個、底眼5 個、水溝眼1 個，合計共27 個炮眼。其中掏槽眼深1.20 m，其他眼深1.0 m。

采用楔型掏槽爆破后，應用數碼雷管與毫秒雷管爆破相同的效果，爆破后單循環進尺為0.75 m，炮眼利用率75%，雷管耗36 個/m，炸藥消耗14.4 kg/m。單循環進尺較低，雷管消耗量較高。

2.2.2 火工材料消耗

采用楔型掏槽爆破工藝，數碼電子雷管因成套材料單價與使用毫秒雷管相比，差距較大，掘進火工材料方面需增加571.54 元/m，火工成本增加明顯，詳見表2。

表2 楔型掏槽火工材料成本分析表

3 中深孔直眼掏槽爆破工藝在礦山掘進中的應用

3.1 采用中深孔直眼掏槽爆破試驗目標和任務

針對楔型掏槽爆破工藝存在雷管消耗量較大及使用數碼電子雷管造成掘進成本增加明顯，福建煤電股份有限公司在分析了2 座礦井巖石特征后，成立了“中深孔爆破課研小組”，在生產礦井中開展中深孔直眼掏槽爆破技術試驗。

中深孔直眼掏槽技術試驗方案主要以優化掏槽眼的布置及裝藥結構為主。制定單循環進尺提高至1.5 m 以上，單循環雷管消耗控制在20 發/m 以下，單進水平（二班制）提高到80～85 m/（面·月）的目標。在中深孔爆破工藝達到預期效果后再在全公司所有工作面推廣應用，實現節支降本的目的。

3.2 2 種中深孔直眼掏槽試驗方案比較

3.2.1 圓筒型中深孔直眼掏槽

（1）炮眼布置方式。采用圓筒型中深孔直眼掏槽形式布置，中間1 個掏心眼與周邊空眼（共6 個）眼距100 mm，直線平行布置，掏槽眼眼深2.0 m。輔助眼間距550 mm 均勻布置在周邊眼與掏槽眼之間，眼深1.8 m；周邊眼間距450 mm 均勻布置在巷道輪廓線上，眼深1.8 m；周邊眼、輔助眼與巷道軸線平行；底眼間距550 mm（拱形巷道底眼間距610 mm），均勻布置在底板線0.15 m 以上，下俯角5°～10°。炮眼布置詳見圖1。

圖1 圓筒型炮眼圖（單位：mm）

（2）裝藥結構及參數。使用二級煤礦許用乳化炸藥（單卷240 g），裝藥時中間1 個掏心眼裝藥，另6 個空眼不裝藥，4 個菱型掏槽眼裝藥。使用數碼電子電雷管進行爆破，依次為掏心眼及掏槽眼2 段、輔助眼3 段、周邊眼4 段、底眼及水溝眼5 段。采用反向裝藥結構，并聯方式，各炮眼用炮泥封滿，爆破參數見表3。

表3 圓筒型中深孔直眼掏槽爆破參數表

（3）爆破效果。采用圓筒型中深孔直眼掏槽進行爆破，炮眼利用率可達到90%，矸石破碎程度較均勻，巷道成型控制效果良好。爆破效果見表4。

表4 圓筒型中深孔直眼掏槽爆破效果

（4）圓筒型中深孔直眼掏槽火工材料成本。采用圓筒型中深孔爆破工藝，主要是把中下部掏槽眼布置方式改為圓筒型布置，對裝藥結構也相應進行了調整。爆破后炮眼利用率及單循環進尺提高明顯。經計算，火工材料成本為552.66 元/m，比楔型掏槽形式節約了346.58 元/m，詳見表5。

表5 圓筒型中深孔直眼掏槽火工材料成本分析表

3.2.2 矩陣型中深孔直眼掏槽

（1）炮眼布置方式。采用直眼掏槽形式，矩陣型布置，中間1 個掏心眼與周邊呈矩型空眼（共8 個）眼距100 mm，直線平行布置，掏槽眼眼深2.3 m。輔助眼間距400 mm，均勻布置在周邊眼與掏槽眼之間，眼深2.1 m；周邊眼間距500 mm，均勻布置在巷道輪廓線上，眼深2.1 m；周邊眼、輔助眼與巷道軸線平行；底眼間距550 mm（拱形巷道底眼間距680 mm），均勻布置在底板線0.15 m 以上，下俯角5°～10°。炮眼布置詳見圖2。

圖2 矩陣型炮眼布置圖（單位：mm）

（2）裝藥結構。使用二級煤礦許用乳化炸藥（單卷240 g），裝藥時中間1 個掏心眼裝藥，另8 個空眼不裝藥，4 個菱型掏槽眼裝藥。使用數碼電雷管進行爆破，依次為掏心眼及掏槽眼2 段、輔助眼3 段、周邊眼4 段、底眼及水溝眼5 段。采用反向裝藥結構，各炮眼用炮泥封滿，爆破參數見表6。

表6 矩陣型中深孔直眼掏槽爆破參數表

（3）爆破效果。采用矩陣型中深孔直眼掏槽進行爆破，矸石破碎程度中等，周邊眼與輔助眼的爆破效果較差，巷道成型與圓筒型布置對比相對較差。爆破效果見表7。

表7 矩陣型中深孔直眼掏槽爆破效果

（4）矩陣型中深孔直眼掏槽火工材料成本。采用矩陣型中深孔直眼掏槽爆破后炮眼利用率為85.7%，火工耗材比圓筒型節省16.97 元/m，與楔型掏槽布置相比節約了363.55 元/m，詳見表8。

3.3 中深孔直眼掏槽爆破試驗取得的成效

試驗的2 種中深孔直眼掏槽炮眼布置方式，單循環進尺均可提高至1.6 m 以上，單循環雷管消耗量基本控制在16～18 發/m 之間，單進水平（二班制）提高到85 m 左右，火工材料比采用楔型掏槽爆破工藝節約340 元/m 以上。

矩陣型中深孔直眼掏槽存在的主要問題是打眼個數及眼深增加，單循環打眼時間較長，人員作業強度較大。綜合2 種方案進行比較，圓筒型布置優勢比較明顯。

4 使用中深孔直眼掏槽爆破注意事項

4.1 畫好輪廓線提高炮眼質量

打眼前首先按中腰線先畫出巷道的輪廊線，按炮眼布置圖事先布好眼，打眼時控制好炮眼的角度和方向，這一步驟的準確性對于后續的爆破作業至關重要［2］。根據炮眼布置圖，嚴格控制炮眼的角度和方向，打眼的過程在掏心眼插1 根長鉆桿做為施工空眼的參照物，確保空眼的距離和角度符合設計要求。通過精確布置炮眼，可以使爆破能夠充分發揮作用，達到設計要求。

4.2 視圍巖情況適當增減裝藥量

裝藥量要根據現場實際施工時的圍巖軟硬程度及地質條件變化情況，適當增減裝藥量，以達到最佳爆破效果。

裝藥量的調整是爆破作業中的關鍵環節。在實際施工中，煤巖的軟硬程度和地質條件會發生變化。因此，需要根據現場實際情況適當增減裝藥量，以達到最佳爆破效果。對于軟煤或軟巖層，適當增加裝藥量可以增強爆破效果；而對于硬煤或硬巖層，適當減少裝藥量可以避免過度破碎［3］。通過靈活調整裝藥量，可以在爆破作業中最大限度地提高爆破效率和安全性。

4.3 防倒棚調整炮眼的布置方式

為防止倒棚，梯形支架巷道的掏心眼和掏槽眼布置位置適當放低（掏心眼布置在底板上約1 m 左右處）［4］。這樣的設計可以有效地增加巷道的穩定性，防止在爆破過程中出現巷道倒塌，確保施工的順利進行和人員的安全。

5 結語

福建煤電股份有限公司試驗的2 種中深孔直眼掏槽爆破技術試驗取得了良好的效果，對提高單循環進尺、降低雷管消耗量等指標完成較好。在當前使用數碼電子電雷管成為必然的趨勢之下，可有效解決因數碼電子雷管單價增加帶來的掘進成本增加的難題。在今后的礦山掘進生產過程中如何持續做好新產品新工藝使用帶來新的問題，還需組織生產技術人員針對不同巖性、不同斷面掘進等選擇合理的炮眼布置方式開展相應的技術研究，從經濟角度加以分析、比較、優化，為礦山可持續發展奠定良好的基礎。