伍天培，尹 濤，司志偉，李 碩，張 帝

（安徽理工大學(xué) 土木工程學(xué)院，安徽 淮南 232000）

0 引言

隨著技術(shù)的發(fā)展，爆破技術(shù)在礦業(yè)工程、城市建設(shè)等方面得到了廣泛應(yīng)用。電子雷管作為爆破技術(shù)中重要的一環(huán)，在我國(guó)雖然起步比較晚，但在一定時(shí)間的研究積累后，其設(shè)備技術(shù)也在迭代更新。特別是在民爆行業(yè)中，面對(duì)龐大的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)，電子雷管相較于傳統(tǒng)雷管有著更安全、更經(jīng)濟(jì)、更便捷的不可替代優(yōu)勢(shì)?；诖龠M(jìn)民爆行業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展，電子雷管起到保證工程質(zhì)量，確保工程安全性，起到相對(duì)積極的影響。筆者總結(jié)近年來(lái)有關(guān)電子雷管的發(fā)展及其應(yīng)用實(shí)例，對(duì)電子雷管的發(fā)展歷史、實(shí)例運(yùn)用作了一定闡述，在不同工況下，電子雷管的有效應(yīng)用有所異同。在工程爆破中，電子雷管對(duì)減小地震影響效應(yīng)，也有著很大程度的優(yōu)勢(shì)。文章回顧了電子雷管的發(fā)展歷史，并闡述了其在多種工程實(shí)訓(xùn)中的實(shí)際應(yīng)用，為電子雷管的發(fā)展提供思路。

1 電子雷管的發(fā)展歷史

電子雷管的精密延時(shí)起爆、起爆能量可控性以及它的起爆密碼等優(yōu)點(diǎn)使其在爆破工程中逐漸開始應(yīng)用并替代傳統(tǒng)雷管。在電子雷管的諸多優(yōu)勢(shì)下，國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者都對(duì)其開始研究并有所突破。張英豪等[1]通過對(duì)數(shù)碼電子雷管應(yīng)用問題的探討，分析了電子雷管在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用方面所存在的問題，并且指出了其應(yīng)用相關(guān)問題所需關(guān)鍵技術(shù)，為國(guó)內(nèi)電子雷管的發(fā)展與應(yīng)用作出方向性的意見。劉作為等[2]工業(yè)電子雷管的研發(fā)目標(biāo)與市場(chǎng)推廣，結(jié)合國(guó)內(nèi)爆破市場(chǎng)的需求，提出了以技術(shù)服務(wù)為主的市場(chǎng)營(yíng)銷模式。

1.1 安全方面

李紅月等[3]基于AVR 單片機(jī)的電子延期雷管設(shè)計(jì)，闡述了通過AVR 單片機(jī)設(shè)計(jì)的電子雷管擁有數(shù)碼電子雷管其內(nèi)部控制電路芯片結(jié)構(gòu)，并分析了數(shù)碼電子雷管使用的安全性、高精度延時(shí)性、便捷性。李紅月等[4]的“電子雷管網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)”，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了電子雷管的安全性及在未來(lái)復(fù)雜工程爆破的應(yīng)用前景。何圣[5]研究的“一種基于鉭核心的數(shù)碼電子雷管發(fā)火裝置”，設(shè)計(jì)了一種不含敏感火工藥劑的電子雷管發(fā)火裝置，提高了應(yīng)用的安全性以及相對(duì)較高的發(fā)火能力輸出，對(duì)數(shù)碼電子雷管的應(yīng)用推廣有很大幫助。高文樂等[6]對(duì)新型延時(shí)起爆控制系統(tǒng)的應(yīng)用研究，闡述了一種新型數(shù)碼網(wǎng)絡(luò)延時(shí)起爆控制系統(tǒng)。通過實(shí)驗(yàn)，證明了其安全性、高精度延時(shí)性，在未來(lái)工程爆破的應(yīng)用前景。張文州等[7]探討了鈦粉對(duì)電子雷管電引火藥頭性能的影響，在引火藥頭基礎(chǔ)配方中加入鈦粉能在一定范圍內(nèi)有效提高精度和一致性。潘濤等[8]通過對(duì)數(shù)碼電子雷管延時(shí)精度誤差影響因素及改進(jìn)措施研究，得到電子雷管應(yīng)用中影響精度的主要因素，對(duì)主控芯片設(shè)計(jì)、電子電路設(shè)計(jì)、起爆藥劑、引火頭藥劑等主方面提出技術(shù)上的改進(jìn)措施，在延時(shí)精度上具有很大突破，從而保證其一定安全性。任泰昌等[9]硫氰酸鉛在電子引火原件中的應(yīng)用探究，主要對(duì)硫氰酸鉛的發(fā)火可靠性探究，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證其可靠性，為電子雷管的設(shè)計(jì)提供了新思路。David W Ewick 等[10]發(fā)明了一種用于雷管中的電子延遲電路，具有開關(guān)電路和定時(shí)器電路的功能。以上一系列的研究通過系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、火工品藥劑的選用、引火藥頭基礎(chǔ)配方的改進(jìn)、主控芯片的設(shè)計(jì)等方法，一定程度上提高了電子雷管延期精度，減少藥頭發(fā)火時(shí)間和敏感點(diǎn)火藥劑的使用頻率，從而提高了電子雷管的安全性。

1.2 管控方面

陳明邡等[11]研究的XF 型系列電子雷管，通過電子延期體的雙限制、適配器的使用、起爆器所具有的時(shí)間設(shè)置、衛(wèi)星定位、密碼設(shè)置等功能，使其在常規(guī)手段下不能起爆，具有良好應(yīng)用前景。章文義等[12]爆炸危險(xiǎn)物品立體化動(dòng)態(tài)管控系統(tǒng)研究，基于我國(guó)的爆炸物品管控難度之大，提出了運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算相結(jié)合的技術(shù)升級(jí)現(xiàn)有的民爆信息系統(tǒng)，同時(shí)研發(fā)了電子雷管流向監(jiān)控的管理子系統(tǒng)。葉磊等[13]互聯(lián)網(wǎng)與爆破安全管理融合技術(shù)研究，爆破具有一次性、破壞大性、不可逆性和瞬時(shí)性，因此爆破物品的管理應(yīng)該做到預(yù)見性和主動(dòng)性，為了解決爆破行業(yè)安全管理監(jiān)督平臺(tái)缺失和信息零散，以及從業(yè)人員專業(yè)素養(yǎng)參差不齊的難點(diǎn)，提出以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的安全管控思路，搭建網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)對(duì)電子雷管的全過程進(jìn)行管控，有效降低雷管流失的風(fēng)險(xiǎn)。張瑞萍[14]論民用爆炸物品管理的警務(wù)創(chuàng)新，提出推廣電子雷管作為安全管控的科學(xué)方式，可知電子雷管的可管控性已經(jīng)有了一定的優(yōu)勢(shì)。龍靜怡[15]基于北斗的數(shù)碼雷管監(jiān)管系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，針對(duì)傳統(tǒng)雷管在民間使用中，丟失后難以追蹤和監(jiān)控而對(duì)社會(huì)治安造成的問題，提出了基于北斗系統(tǒng)定位的設(shè)計(jì)方案，且通過密碼設(shè)置，就算丟失也無(wú)法進(jìn)行引爆，對(duì)爆炸物品的安全管理起到積極的推動(dòng)作用，且大幅提高爆破器材在民間使用的安全性。

1.3 生產(chǎn)方面

劉鈞亮等[16]所研究的數(shù)碼電子雷管自動(dòng)裝配線。對(duì)運(yùn)用的自動(dòng)控制、信息采集、在線檢測(cè)、群模焊接機(jī)、三碼合一等系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行研究，得出了數(shù)碼電子雷管自動(dòng)裝配線生產(chǎn)效率高，所適用范圍廣，并且減少了工作人員的數(shù)量。在生產(chǎn)上，對(duì)電子雷管的生產(chǎn)與管控提供可靠保障，具有良好的應(yīng)用前景。李治國(guó)[17]數(shù)碼電子雷管裝配生產(chǎn)線的實(shí)踐，通過利用原有生產(chǎn)線的平面布局，各工序間的安全聯(lián)鎖裝置結(jié)合自動(dòng)化的生產(chǎn)系統(tǒng)，提高了生產(chǎn)的效率，而且在安全水平也有了很大的提升。任泰昌[18]淺談電子雷管生產(chǎn)過程中的安全問題，列舉一系列電子雷管生產(chǎn)過程中可能出現(xiàn)的安全問題，提出了減小靜電影響、減小摩擦影響、加強(qiáng)藥頭保護(hù)、提升芯片技術(shù)、提升人員的自身素養(yǎng)等建議，為電子雷管的生產(chǎn)過程，提供了有效的參考。2010年1 月14 日，“隆芯1 號(hào)”產(chǎn)品生產(chǎn)線的驗(yàn)收，標(biāo)志著我國(guó)第一條具有國(guó)內(nèi)外先進(jìn)水平的電子雷管生產(chǎn)線誕生，對(duì)我國(guó)電子雷管的發(fā)展具有重大意義。

2 電子雷管在多種工程實(shí)例中的實(shí)際應(yīng)用

2.1 電子雷管在隧道掘進(jìn)技術(shù)方面的應(yīng)用

隨著中國(guó)城鎮(zhèn)化水平越來(lái)越高，城市內(nèi)交通擁堵問題也更加顯著，因此性價(jià)比高，受建筑影響小的地鐵成為了緩建該問題的選擇。地鐵修建中，隧道爆破施工中，傳統(tǒng)雷管爆破掘進(jìn)施工進(jìn)度慢并且單次進(jìn)尺較小，一般僅為0.6 ～1.0 m，因此爆破振動(dòng)不易控制，并且延期誤差較大。電子雷管起爆系統(tǒng)的高精度性相對(duì)于傳統(tǒng)雷管在爆破振動(dòng)中體現(xiàn)出較好效果。張迪等[19]對(duì)地鐵隧道精度延時(shí)爆破振動(dòng)傳播規(guī)律與控制試驗(yàn)研究對(duì)上述問題有詳細(xì)研究。傅洪賢等[20]的隧道電子雷管爆破降振技術(shù)試驗(yàn)研究提出電子雷管在隧道掘進(jìn)中降振、提高施工進(jìn)度等優(yōu)越性。代勤榮等[21]通過隧道爆破開挖平峰降振最佳時(shí)間間隔時(shí)差確定，為以后隧道工程中應(yīng)用毫秒延時(shí)爆破控振奠定了理論基礎(chǔ)。李東濤等[22]電子雷管在鐵路隧道減振爆破中的應(yīng)用，為復(fù)雜環(huán)境下隧道爆破提供了新方法。 李清等[23]地鐵隧道精確控制爆破延期時(shí)間優(yōu)越及應(yīng)用，提出多因素相關(guān)的孔間延期時(shí)間優(yōu)選計(jì)算方法。K.Iwano 等[24]減少使用先進(jìn)電子雷管隧道爆破引起地面振動(dòng)通過使用電子雷管并在住所附近進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)計(jì)算，將對(duì)于其他隧道建筑工地和用于爆破參數(shù)的調(diào)整以及優(yōu)化有廣泛的參考意義。

2.2 電子雷管在礦區(qū)爆破方面的應(yīng)用

在礦區(qū)爆破中，受特殊山體結(jié)構(gòu)、復(fù)雜巖層結(jié)構(gòu)等影響，爆破安全控制極為重要。劉慶[25]等數(shù)碼電子雷管在某露天礦爆破中的應(yīng)用，為后續(xù)數(shù)碼電子雷管推廣、爆破優(yōu)化設(shè)計(jì)和施工組織方案提供借鑒。葉會(huì)師[26]等爆破中的試驗(yàn)及應(yīng)用，電子雷管的優(yōu)越性能節(jié)省了爆破成本，同時(shí)提高了采礦生產(chǎn)效率。韋志鵬等[27]數(shù)碼電子雷管在露天礦石灰石礦山中的應(yīng)用分析電子雷管在工程爆破中的優(yōu)劣性，對(duì)比傳統(tǒng)雷管與電子雷管在爆破中的振動(dòng)速度與爆破效果，發(fā)現(xiàn)數(shù)碼電子雷管對(duì)比傳統(tǒng)導(dǎo)爆雷管能有效降低爆破振動(dòng)，降低爆破產(chǎn)生的有害效應(yīng)。覃翔[28]數(shù)碼電子雷管在露天礦山開采中的應(yīng)用，通過對(duì)比分析數(shù)碼電子雷管與傳統(tǒng)導(dǎo)爆管雷管，得出數(shù)碼電子雷管擁有較好的降振效果，產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益較好。周登紅[29]數(shù)碼電子雷管在磷礦山得應(yīng)用效果評(píng)價(jià)及優(yōu)化。廖韌[30]等數(shù)碼電子雷管在礦山中的運(yùn)用。陳云強(qiáng)[31]電子雷管在礦業(yè)工程爆破中的應(yīng)用分析。從安全性、經(jīng)濟(jì)型等方面分析了數(shù)碼電子雷管并分析如何在工程爆破中應(yīng)用電子雷管。SilvaJhon 等[32]可靠性分析礦井爆炸性能基于延遲類型和點(diǎn)火時(shí)間，研究證明點(diǎn)火時(shí)間對(duì)爆破結(jié)果的影響，用各種方面控制爆破所引起的地面振動(dòng)，分析結(jié)果適用于大多礦山的爆破場(chǎng)景。P.K.Singh 等[33]地下礦山開采爆破振動(dòng)造成的影響，通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析爆炸產(chǎn)生的地震擾動(dòng)對(duì)地下空間的影響，發(fā)現(xiàn)隨著幾何擴(kuò)散，地下空洞的地面震動(dòng)衰減發(fā)揮了重要作用。Thierry Bernard 等[34]爆破數(shù)字模擬：21 世紀(jì)礦山面臨的重大挑戰(zhàn)，通過爆破模擬，提供了先前爆破模擬技術(shù)的更新、最新方法和預(yù)期的未來(lái)發(fā)展。

2.3 電子雷在城市改造的應(yīng)用

從我國(guó)2006 年長(zhǎng)江三峽的圍堰拆除爆破工程中初次運(yùn)用電子雷管以來(lái)，電子雷管的安全、可靠、精準(zhǔn)等優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)獲得廣泛的認(rèn)可。2007 年國(guó)內(nèi)隆芯1 號(hào)電子雷管技術(shù)通過相關(guān)部門的技術(shù)鑒定與驗(yàn)收，這表明我國(guó)的電子雷管技術(shù)有了質(zhì)變的提升。據(jù)2013 年末的統(tǒng)計(jì)，隆芯1 號(hào)已生產(chǎn)使用一百萬(wàn)發(fā)以上。全國(guó)普遍的使用，標(biāo)志著我國(guó)電子雷管技術(shù)已經(jīng)迅速發(fā)展且具備完善的生產(chǎn)及應(yīng)用技術(shù)。

隨著國(guó)務(wù)院關(guān)于加強(qiáng)城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的意見，數(shù)碼電子雷管技術(shù)也在城市建設(shè)中起著重要作用。馬海鵬[35]特大型鋼結(jié)構(gòu)建筑物爆炸切割拆除機(jī)理及應(yīng)用研究。結(jié)合大規(guī)模鋼結(jié)構(gòu)爆炸切割工程實(shí)例，工程爆破網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，得出了優(yōu)化后的爆炸切割拆除施工技術(shù)方案，為類似研究工作提供較大參考價(jià)值。馬曉明[36]爆破震動(dòng)信號(hào)的能力分析方法及其應(yīng)用研究，從多個(gè)實(shí)例中分析數(shù)碼電子雷管其精度高、震動(dòng)信號(hào)小、頻率高、瞬時(shí)能量及TIE 小的特點(diǎn)，得出電子雷管在城市爆破中，對(duì)建筑物的安全有利等結(jié)論。C.Fouchier 等[37]城市環(huán)境中沖擊波傳播的實(shí)驗(yàn)研究，為改善城市爆破傳播的影響，提出了一種經(jīng)濟(jì)且安全的實(shí)驗(yàn)研究方法。周浩倉(cāng)[38]電子雷管在異型樓房拆除爆破中的應(yīng)用，基于工程實(shí)例，提出了采用拆除爆破法的爆破設(shè)計(jì)，并且得出良好的爆破效果，證明了數(shù)碼電子除了本身具有的比傳統(tǒng)雷管更可靠的安全性，還在城市爆破中，可滿足不同的起爆方案，最大限度降低爆破振動(dòng)，為城市爆破的設(shè)計(jì)提供了新思路。林中原[39]城市特大型立交橋爆破拆除起爆網(wǎng)絡(luò)，通過對(duì)漳州東立交橋爆破拆除方案的分析以及SF 系列電子雷管的使用，證明了電子雷管起爆網(wǎng)絡(luò)的可靠性，爆破工程的成功可為同類工程借鑒使用。

2.4 電子雷管在水利工程建設(shè)的應(yīng)用

電子雷管在爆破工程中可以有效降低爆炸的振動(dòng)效應(yīng)，在安全性、可靠性等有突出優(yōu)勢(shì)。因此，數(shù)碼電子雷管也能在水利工程中發(fā)揮很大的作用。劉美山等[40]貴州塘寨電廠取水口巖塞爆破，分析了巖塘爆破的設(shè)計(jì)原則與要求，比如爆破必須一次成型，不能出現(xiàn)拒爆或爆破不完全現(xiàn)象、爆破中必須有條件保護(hù)周圍環(huán)境安全等原則與要求。因而需要操作方便、爆破振動(dòng)影響小且施工安全的爆破方案，所以高精度電子雷管在此次爆破成功中，起到了不可替代的作用。陳鋒華[41]電子雷管在船塢圍堰爆破拆除中的應(yīng)用與思考，船塢圍堰的爆破拆除中，爆破必須一次完成，否則在后續(xù)施工中會(huì)產(chǎn)生淺點(diǎn)，增大施工難度。電子雷管的延時(shí)時(shí)間可調(diào)控性以及延時(shí)精確性可為船塢圍堰爆破拆除工程提供安全可靠的爆破效果，且在本次爆破工程所得出的結(jié)論中，電子雷管的起爆系統(tǒng)有了進(jìn)一步完善的方向，增加了優(yōu)化爆破參數(shù)的可能性。為后續(xù)實(shí)際應(yīng)用中提供有力參考。趙根等[42]水下爆破技術(shù)發(fā)展，從多方面梳理了水下爆破技術(shù)的發(fā)展，總結(jié)近幾年最新技術(shù)成果，通過案例，提出水下爆破設(shè)計(jì)方法，為港口碼頭建設(shè)、橋梁水下爆破施工等水利工程建設(shè)中的爆破方案提供借鑒。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著爆破工程規(guī)模的擴(kuò)大化和精準(zhǔn)度的精確化，對(duì)數(shù)碼電子雷管的安全性、精確延時(shí)行、經(jīng)濟(jì)性、管控性等方面的要求也越來(lái)越高，傳統(tǒng)雷管的性能越來(lái)越不能滿足未來(lái)爆破工程的要求。數(shù)碼電子雷管在實(shí)際工程中，能有效提高爆破能量的利用，減少爆破工程中炸藥的使用，加快工程進(jìn)度。數(shù)碼電子雷管在未來(lái)的發(fā)展中，必將是有良好的市場(chǎng)前景。在發(fā)展中，產(chǎn)品安全性以及成本等問題尤其要注意，在安全性和可靠性的條件下降低成本，為數(shù)碼電子雷管的發(fā)展提供可靠的條件。在爆破實(shí)驗(yàn)中，探索新型電子雷管的爆破試驗(yàn)裝置，計(jì)算爆破強(qiáng)度，使我國(guó)在爆破方面的技術(shù)研究，達(dá)到國(guó)內(nèi)外先進(jìn)水平。