深水條件下雷管的環境適應性研究

LI Hongqi，LI Qijia， ZOU Yongsheng Changjiang Chongqing Waterway Engineering Bureau （Chongqing， ）

[ABSTRACT]In the waterwayconstruction project，theconstruction focus ison thecomprehensive regulationof theobstructed section.At present，underwaterdrilingand blastinghas become the most eficientapproach for waterwayregulation.During underwaterdriling and blasting，the influenceof water depth should beconsidered firstto determine the suitable explosives and blasting equipment forthe project，ensuring the blasting outcomes.Based onthe waterway regulation project of the Liantuo section between Three Gorges Damand Gezhouba Dam，the environmental adaptabilityof detonatorsunder dep water conditions was studied，with aspecific focus on the impact of water depth onthe performanceof detonators.Theresults indicate thathigh-precision plastic nonel detonators anddigital detonators arerecommended forunderwaterdrilingand blasting construction whenthewaterdepth is O-4O meters.Detonatorsshould beselectedaccording to the actual situationof the project.When thewaterdepth is 5O metersor more，itisrecommended touse digital detonators. Becauseunder high presureand prolonged immersion conditions，theperformance degradationof digital detonators isrelatively small.

[KEYWORDS]deep water condition； underwater driling blasting；performance of detonator

0 引言

三峽-葛洲壩兩壩間蓮沱段航道整治工程位于湖北省宜昌市夷陵區三峽樞紐和葛洲壩樞紐之間，全長約 6.5km ，按內河I級航道標準建設。建設內容主要為炸除水下礙航巖嘴和河床，改善蓮沱段通航水流條件。配套建設 15.0m 鋼質浮標船29座，8.5m 鋁合金塔標84座，水位站10座。工程施工難點主要有：大部分炸礁點周邊環境復雜，涉及民房、沿江公路、過江渡口和橋梁；水下鉆孔爆破時，施工水位較深；爆破巖層厚度大。

深水條件下，雷管能否起爆、起爆時的延時精度和起爆網路的可靠性等會受到深水壓力的影響。為確保爆破效果，在深水施工中如何選擇合適的雷管等問題，目前沒有相關資料可供查閱[1-6] O

在水下鉆孔爆破中，對延時精度要求較低的情況下，常使用普通塑料導爆管雷管；而施工現場環境復雜、施工難度較大、需精確控制單段藥量的起爆延期時間時，常使用的是高精度塑料導爆管雷管以及數碼雷管。以云南燃料一廠的 8^# 高精度塑料導爆管雷管和數碼雷管為例，了解深水條件下雷管的環境適應性。

1 起爆性能

為研究水下鉆孔爆破施工中，水壓對高精度塑料導爆管雷管和數碼雷管性能的影響，對雷管進行起爆性能試驗。

1.1 高精度塑料導爆管雷管

目前，常用鉛板測試、隔板測試、鋼塊凹痕測試、輸出壓力測試等方法評價雷管對介質的破壞效果[7-8]。結合現場實際情況，將采用鉛板測試探究導爆管雷管在不同水深下的起爆性能

1.1.1 試驗方案

以三峽-葛洲壩兩壩間蓮沱段航道整治工程為工程依托，分別在長江流域 10.0，20.0，36.5m （接近河底）水深處進行試驗。測量鉛板穿孔大小，可驗證導爆管雷管在深水條件下能否完全爆破，從而研究導爆管雷管的抗水性和抗壓性。為減小試驗誤差，在每一水深處測試3次。

1.1.2 試驗準備及過程

1）試塊的準備。試驗鉛板直徑為 35mm ，厚度為 5mm 。首先，在鉛板靠近邊緣處鉆一個小孔，從而能使鋼絲穿過后系上繩索，方便下沉與撈起；用絕緣膠布將雷管固定在鉛板中心，雷管底部需貼緊鉛板；最后，將鉛板試塊放入塑料袋中。塑料袋可避免鉛板的丟失，且袋中可加入石塊，使之下沉。

2）試驗中采用CHA-1000高能脈沖起爆器

3）雷管爆炸后，對鉛板逐一進行檢查，記錄未能正常起爆的發數。

4）用游標卡尺測量穿孔直徑，每塊鉛板垂直測量2次。鉛板的穿孔直徑取2次測量結果的算數平均值。

1.1.3 試驗結果

在 10.0，20.0m 和 36.5m3 個不同水深條件下，分別對雷管的爆破性能進行3次測試，分別記為1^#，2^#，3^# ，結果見表1。其中， 1^# 鉛板試驗的穿孔效果見圖1。

1.1.4 結果分析

由表1可知，鉛板穿孔直徑與水深負相關。導爆管雷管在深水中爆炸產生的能量總體上是微量下降的。在水深 10.0，20.0m 處，鉛板均被穿透；而在水深 36.5m 處，鉛板未完全穿透。起爆性能研究主要是驗證導爆管雷管在深水條件下是否出現拒爆現象。從試驗數據中可以看出，鉛板的變形量波動較小，說明導爆管雷管試樣的測試誤差相對較小，且均能正常起爆，未出現拒爆，抗水、抗壓性能較好。

1. 2 數碼雷管

結合現場的實際情況，采用鉛板試驗研究數碼雷管在不同水深條件下的起爆能力。鉛板試驗前，用環氧樹脂或密封膠對數碼雷管的腳線接頭進行防水處理，并采用浮體將雷管線夾浮于水面，避免線夾浸水。

參照高精度塑料導爆管雷管的鉛板試驗步驟，在 10.0，20.0m 和 36.5m3 個不同水深條件下，對雷管的爆破性能進行3次測試，分別記為 4^#，5^# 、6^* ，結果見表2。

試驗結果表明，在 10.0，20.0，36.5m 水深條件下，鉛板均被穿透，試驗過程中未出現拒爆，數碼雷管均能正常起爆，抗水和抗壓性能較好。

2 延時精度

2.1 高精度塑料導爆管雷管

2.1.1 浸水前測試

采用延時測試儀，隨機從15、25、40、65ms和400ms5 個段別中各抽取10發高精度塑料導爆管雷管進行測試。實際延期時間 χ_t 用斷開法檢測，浸水前高精度塑料導爆管雷管的延期時間見表3。

由表3可知：15、25、40ms和 400ms 段別雷管的標準值比實測延期時間偏小; 65ms 段別雷管的標準值比實測延期時間偏大； 40ms 段別雷管的標準差和平均偏差最小。

2.1.2 浸水后測試

隨機從 15、25、40、65ms 和 400ms5 個段別中各抽取20發高精度塑料導爆管雷管浸入 36.5m 水深中。再平均分成兩組，分別浸泡 8h 和 24h 后進行試驗。兩組雷管的延期時間測試結果分別見表4、表5。

對比表4、表5的數據可知：在 36.5m 水深中分別浸泡 8h 和 24h 后， 15、25、40ms 和 400ms 段別雷管的標準值比實測延期時間均偏小； 65ms 段別雷管的標準值比實測延期時間偏大； 40ms 和65ms段別的實測延期時間平均偏差最小。各段別的雷管浸泡 8h 組比浸泡 24h 組的平均實測延期時間偏小，但兩組平均實測延期時間相差不大。兩組雷管的延期時間偏差滿足設計精度（偏差不超過15% ）要求。

浸泡后的實測延期時間的平均偏差比不浸泡的平均偏差大，但兩者差值較小，具體影響原因還有待研究。

2.2 數碼雷管

隨機抽取4批數碼雷管浸入 36.5m 深水中，前2批浸泡 8h ，后2批浸泡 24h 。浸水8、 24h 后，數碼雷管的延期時間見表 6～ 表9。

表6中的最大偏差為 -2.77ms ，最小偏差為-0.06ms ;表7中的最大偏差為 -4.21ms ，最小偏差為 -0.04ms ;表8中的最大偏差為 -2.84ms ，最小偏差為 -0.05ms ;表9中的最大偏差為-4.37ms，最小偏差為 -0.07ms 。數碼雷管的延期時間偏差符合設計精度（偏差不超過 15% ）的要求。

3 起爆網路的可靠性

為研究水下鉆孔爆破施工中水壓對高精度塑料導爆管雷管和數碼雷管的性能影響，對雷管進行可靠性試驗。

3.1 高精度塑料導爆管雷管

3.1.1 露天起爆網路的準爆性

從 15、25、40、65ms 和 400ms5 個段別的高精度塑料導爆管雷管中隨機抽取10發，在 36.5m 水深下浸泡 24h 后，全部取出，進行網路測試。首先，用工具刀將導爆管剖開。觀察發現，管壁無潮濕現象，沒有發生漏水。然后，將導爆管雷管密封好，并聯成網路后起爆。所有雷管全部準爆。

3.1.2水下起爆網路的準爆性

從 15、25、40、65ms 和 400ms5 個段別的高精度塑料導爆管雷管中隨機抽取60發進行試驗。其中，30發雷管在 36.5m 水深下浸泡 8h 后取出，檢查外觀是否嚴密、無破損；然后，在傳爆網路主線上布置30個節點，每個節點支路布置1發雷管，分成3組平行網路組成接力試驗網路;最后，將整個網路固定在鐵絲網上，浸入 36.5m 水深后起爆；待起爆完畢后，將網路取出。觀察發現，整個網路完全準爆，雷管塑料卡口無明顯損壞現象。另外30發雷管在 30m 水深下浸泡 24h 后取出，按同樣的方法聯接水下起爆網路，浸入 36.5m 水深后，起爆網路，得到相同效果。

3.2 數碼雷管

試驗前，用環氧樹脂或密封膠對數碼雷管的腳線接頭進行防水處理，并采用浮體將雷管線夾浮于水面，避免線夾浸水。參照高精度塑料導爆管雷管的起爆網路可靠性試驗步驟進行起爆。觀察發現，整個網路完全準爆，雷管塑料卡口無明顯損壞現象。抽檢網路的延時精度發現，整體起爆網路的延時偏差滿足施工要求。

4結論

1）試驗表明，在深水條件下，高精度塑料導爆管雷管和數碼雷管整體起爆網路均具有較好的準爆性和可靠性。2）在深水條件下，高精度塑料導爆管雷管的延期時間與標準值相差不大，偏差滿足設計精度要求。數碼雷管的延期時間與標準值的偏差符合設計精度要求，且延期時間標準偏差小于高精度塑料導爆管雷管。

3）在水下鉆孔爆破施工時，當水深為 0～40m 時，推薦使用高精度塑料導爆管雷管與數碼雷管。

同時，需根據工程實際情況選用雷管。當水深為50m及以上時，推薦使用數碼雷管，在高壓與長時間浸水條件下，數碼雷管性能的下降程度相對較小，適用于大水深條件下水下鉆孔爆破施工.

參考文獻

［1］趙根．深水條件下圍堰拆除爆破技術研究［D]．合肥：中國科學技術大學，2008.ZHAO G. Study on technology of the cofferdam demoli-tion blasting in deep water conditions [D]. Hefei：Uni-versity of Scienceand Technologyof China，2008.

［2］張韓濤.電子雷管在內河航道水下炸礁中的應用[J].采礦技術，2024，24（1）：56-58.

［3］劉東，李穎，張瓏．工業電子雷管及其起爆系統的安全性能探討[J]．產品可靠性報告，2024（1）：85-87.

[4] 丁群．水下鉆孔爆破技術在水運工程建設中的應用[J].珠江水運，2022（15）：22-24.

[5] 吳國群．環境溫度對數碼電子雷管延期時間的影響研究［J]．煤礦爆破，2020，38（1）：26-28.WU G Q. Research on the influence of ambient tempera-ture on the delay time ofdigital electronic detonator[J].Coal Mine Blasting，2020，38（1）：26-28.

［6］劉文勝，陳能革，朱末琳，等.數碼雷管高精度延時對爆破振動影響試驗研究[J].金屬礦山，2021（9）：37-43.LIU W S，CHEN N G， ZHU M L，et al. Test study onthe effect of digital detonator high precision delay time onblasting vibration[J].Metal Mine，2021（9）：37-43.

［7］徐園園．水壓對爆炸器材爆炸性能的影響研究［D].武漢：武漢科技大學，2015.XU Y Y. Study on the effect of water pressure on explo-sion performance of explosion materials［D]. Wuhan：Wuhan University of Science and Technology，2015.

［8］熊蘇．雷管起爆能力測試方法的研究［D]．淮南：安徽理工大學，2013.XIONG S. Research on determination method of detonatorinitiating capability[D]. Huainan：Anhui University ofScience and Technology，2013.