姚華南

（福建海峽科化股份有限公司永春分公司,福建 泉州 362615）

0 引言

電子雷管,又稱數(shù)碼電子雷管或工業(yè)數(shù)碼電子雷管,即采用電子控制模塊對起爆過程進行控制的電雷管,應用微電子技術(shù)、數(shù)碼技術(shù)、加密技術(shù),實現(xiàn)延時、通信、加密、控制等功能[1-2]。2018 年,公安部治安管理局會同工信部安全生產(chǎn)司召開民爆行業(yè)智能制造現(xiàn)場推廣會,重點是推進數(shù)碼電子雷管智能制造的推廣應用,推動形成結(jié)構(gòu)優(yōu)化、技術(shù)先進、安全高效、附加值高的民爆產(chǎn)業(yè)體系,到2022 年,基本實現(xiàn)電子雷管全面使用。電子雷管按照爆破網(wǎng)路分為并聯(lián)型電子雷管和串聯(lián)型電子雷管,按照應用環(huán)境分為煤礦許用電子雷管和普通型電子雷管,按照延期時間的設置方式分為現(xiàn)場設置型電子雷管和預設置型電子雷管。此次研究使用的是并聯(lián)現(xiàn)場設置型普通電子雷管,使用的電子控制模塊為江蘇無錫盛景微電子有限公司小斷面16S 型,試驗地點為龍巖市馬坑礦業(yè)巷道掘進工作面。

1 試驗背景

電子雷管推廣初期,露天爆破、地下礦山采礦面、刷幫面、楔形掏槽掘進面在使用電子雷管的過程中,未發(fā)生爆破效果不佳的情況,但在直孔桶形掏槽巷道掘進作業(yè)中,反饋很多作業(yè)面掘進進尺效果較差。使用半秒延期導爆管雷管的炮孔利用率正常在90%左右,在直孔桶形掏槽巷道掘進中,炮孔利用率降低,為36%～78%,嚴重降低了循環(huán)進尺,增加了補炮次數(shù),費時費工費材料。針對此問題,進行試驗研究。

1.1 試驗地點和條件

試驗地點為龍巖市馬坑礦業(yè),作業(yè)環(huán)境條件為地下矽卡巖巷道掘進,巖石硬度值12～14,采用直孔桶形掏槽方式,裝藥孔數(shù)42 個,使用直徑40 mm鉆頭,炮眼布置和爆破參數(shù)設計如圖1 和表1所示。

圖1 炮孔布置(單位:mm)

表1 爆破參數(shù)

1.2 試驗前調(diào)查數(shù)據(jù)

試驗前制訂3 個使用電子雷管的延期時間方案,對孔1～42 的延期時間匯總,見表2。打孔深度與爆破后進尺量、炮孔利用率的關(guān)系見表3。

表2 試驗前使用電子雷管延期時間方案

表3 試驗前使用電子雷管炮孔利用率

2 爆破效果分析

2.1 掏槽孔使用半秒延期導爆管雷管

現(xiàn)場進行試驗,前5 個孔使用半秒延期導爆管雷管進行掏槽,后續(xù)孔使用電子雷管(設置延期時間后延),并用1 發(fā)設置0 ms 的電子雷管引爆前5 個孔的半秒延期導爆管雷管,爆后炮孔利用率為90%。

2.2 全斷面使用電子雷管

由表2、表3 可知,全斷面使用電子雷管進行巷道掘進爆破,炮孔利用率明顯低于全斷面使用半秒延期導爆管雷管的炮孔利用率。

根據(jù)爆后效果檢查發(fā)現(xiàn),巷道掘進中,整個工作面的進尺量與掏槽孔的進尺量一致,掏槽孔的炮孔利用率低,導致整個斷面炮孔利用率也低。因此,只要解決掏槽孔炮孔利用率的問題,就能提高整個工作面的炮孔利用率。

影響掏槽孔爆破效果的因素有很多,包括炮眼深度、炮眼間距、裝藥結(jié)構(gòu)、炸藥性能、巖性、延期時間(由雷管控制)等[3-4],對比使用半秒延期導爆管雷管和電子雷管進行的巷道爆破條件,發(fā)生變化的只有延期時間,因此,判斷掏槽孔炮孔利用率低的原因是延期時間不適用。為解決此問題,設計不同的延期時間進行試驗。

3 試驗

3.1 第1 期試驗

試驗時間為2019 年11 月,試驗方案及結(jié)果見表4。其后歷時3 個月,使用表4 中方案2、4、5、6、8 的爆破參數(shù)在現(xiàn)場應用,在排除電子雷管拒爆、起爆藥包未正常起爆、發(fā)生沖孔等爆破作業(yè)中的異常情況下,整體炮孔利用率較以前有所提升,但仍存在不少炮孔利用率未達90%的情況。

表4 不同延期時間方案和炮孔利用率

3.2 第2 期試驗

半秒延期導爆管雷管的延期時間精度相對較低,根據(jù)國標要求在理論值的±250 ms 內(nèi)呈正態(tài)分布,同一個段別的雷管相互之間也存在一定的時差,最高可達500 ms。因此,實際的爆破方式可視為不同時差的逐孔起爆,使用半秒延期導爆管雷管設計逐孔遞增的延期時間方案,2020 年4 月進行第2 期試驗。延期時間和爆破效果見表5。

表5 不同延期時間方案和炮孔利用率

試驗結(jié)束后,從0 ms 開始,以200 ms 或300 ms 逐孔遞增參數(shù),持續(xù)3 個月,在排除電子雷管拒爆、起爆藥包未正常起爆、發(fā)生沖孔等爆破作業(yè)中的異常情況下,炮孔利用率一直保持在95%左右。

4 試驗總結(jié)

根據(jù)兩期的試驗結(jié)果,電子雷管在井下巷道掘進應用中采用逐孔遞增延期時間方案的炮孔利用率相對較高,達到90%以上,而采用同類炮孔同一延期時間的方案掏槽效果較差,炮孔利用率較低。

使用第2 期延期時間參數(shù)分別應用于福建省其他10 余座地下礦山,在掘進作業(yè)面均取得較好的炮孔利用率,嘗試使用逐孔等間隔遞增50 ms 進行試驗,發(fā)現(xiàn)延期時間間隔越低,巷道掘進巖石破碎度越好,爆堆更低且拋渣更遠。

5 結(jié)語

筆者從2019 年開始接觸電子雷管,在近三年的推廣過程中持續(xù)跟蹤電子雷管在不同作業(yè)環(huán)境下的應用效果,包括井下巷道、井下采礦、露天、隧道等工程爆破,通過持續(xù)跟蹤反饋,無論何種應用環(huán)境的爆破,其爆破效果均無法達到100%,這是因為爆破環(huán)境不同,受巖性、地形、炸藥性能、裝藥量、裝藥方式、延期時間、孔間距等因素影響較大,但均有可提升的空間。電子雷管推廣應用是提升爆破作業(yè)科技信息化水平的重要舉措。