濕度對隧洞巖塞爆破雷管性能影響分析

劉朝輝

(遼寧省水利水電勘測設(shè)計研究院有限責任公司，遼寧 沈陽 110006)

1 概述

在水利工程中常常會用到爆破技術(shù)，為保證施工質(zhì)量，國內(nèi)爆破技術(shù)日益完善[1- 3]。大型輸水工程由于水深較大，工程內(nèi)水位水量較高，極大程度上提高了施工難度，對各項技術(shù)的要求較其他工程明顯更嚴格[4- 5]。目前國內(nèi)關(guān)于巖塞爆破已有了部分研究，梁朝軍[6]在王快水庫對引水隧洞巖塞爆破技術(shù)進行了研究，指出預(yù)拆除了上游的磚砌擋墻和沉積物，為爆破施工提供了良好的臨空面，并采用爆破拆除的施工方案將剩余填塞體一次拆除，可達到預(yù)期效果；曾樹洲等[7]對汾河水庫隧洞工程多項爆破方案進行了比選，最終確定了最優(yōu)爆破方案；同時對亭下水庫巖塞爆破[8]、清河發(fā)電廠水下巖塞爆破[9]開展了試驗研究，均取得了一定的成果。國內(nèi)外雖然已經(jīng)成功爆破很多巖塞，但是針對爆破器材性能的研究仍然較少，本文通過試驗研究了浸泡前后爆破器材炸藥和雷管的性能，得出的結(jié)論可為爆破工程的設(shè)計提供依據(jù)。

2 試驗設(shè)置

本文主要研究炸藥和雷管的抗水性能，將所需進行試驗的材料浸泡在45m水頭下，本工程采用在斜坡上敷設(shè)管路，使底部儲火工品的罐體的水頭達到45m以上(即水壓0.45M)的模擬浸泡方式[10]，浸泡裝置土質(zhì)如圖1—2所示。本文的試驗均須經(jīng)過地方公安機關(guān)許可才能進行。必須由公安人員進行24小時值班警戒。隨機抽取待檢測的火工品放入45m深水下浸泡10天以上，分別檢測炸藥浸泡前后炸藥在巖石及沙堆中的爆破漏斗性質(zhì)及雷管的延時精度，分析其性能。

圖1 浸泡裝置示意圖

圖2 現(xiàn)場浸泡裝置圖

3 結(jié)果分析

3.1 炸藥巖石爆破漏斗試驗

爆破后測試爆破漏斗體積。共試驗6組，普通乳化炸藥3組，ORICA賽能系列乳化炸藥3組。根據(jù)爆破漏斗體積大小來換算炸藥單耗。

爆破漏斗試驗藥量計算公式如下：

Q=q×V

(1)

式中，Q—藥量，kg；q—單耗(比裝藥量)，爆破每單位體積巖石所消耗的炸藥，kg/m3；V—爆破巖石體積，m3。

當巖石條件相同時，不同性能的炸藥爆破同樣體積的巖石所消耗的炸藥不同，試驗時，可選用同樣質(zhì)量的炸藥，在同一類巖石中爆破；以實測爆破后漏斗體積(即爆破巖石的體積)，來確定兩種炸藥的單耗之間的關(guān)系，由此確定爆破同一類巖石不同炸藥之間的單耗之比。

qT=q×V/VT

(2)

式中，qT，q—不同性能炸藥的單位藥量，kg/m3；VT，V—不同性能炸藥的爆破巖石體積，m3。

實際爆破的裝藥量Q，一部分是與被爆巖石的體積成比例，而另一部分與其表面積成比例，即藥量計算公式為：

Q=k2W2+k3W3

(3)

式中，k2，k3—分別為面積和體積常數(shù)，與炸藥性能和巖石性質(zhì)有關(guān)；W—最小抵抗線。

試驗時各個鉆孔孔徑、深度、裝藥結(jié)構(gòu)應(yīng)該一致，試驗共需鉆孔6個，如圖3—4所示。所有試驗炮孔爆破后全部爆渣拋出，漏斗形狀如圖5—6所示，炸藥在巖體中爆破漏斗試驗結(jié)果見表1。由試驗結(jié)果可知，2種炸藥形成的漏斗深度差別不大，與漏斗半徑相比，ORICA乳化炸藥形成的漏斗較普通乳化炸藥更為均勻，漏斗橫截面更接近為圓形，表明ORICA乳化炸藥的性質(zhì)要高于普通乳化炸藥。同時，在形成類似漏斗體積的情況下，ORICA乳化炸藥的耗藥量明顯高于普通乳化炸藥，ORICA乳化炸藥的威力較弱。

圖3 巖石中漏斗試驗1～3號孔

圖4 巖石中漏斗試驗4～6號孔

圖5 普通乳化炸藥漏斗試驗

圖6 ORICA乳化炸藥漏斗試驗

表1 炸藥在巖體中爆炸爆破漏斗試驗結(jié)果

注：鉆孔直徑Φ40mm，鉆孔深度0.6m，錨桿錨固劑堵塞。

表2 浸泡前后炸藥性能對比

表3 600ms延時雷管檢測結(jié)果 單位：ms

3.2 浸泡前后炸藥性能對比

將1節(jié)待檢炸藥裝好非電毫秒雷管并固定好，將炸藥和雷管綁扎在Ф10mmPVC管上，然后放入沙坑正中，深度0.5m。將沙坑表面抹平，做好周圍爆破警戒，聯(lián)接電雷管。確保安全后，在安全區(qū)起爆。比較浸泡前后2種炸藥的性能，結(jié)果見表2。浸泡后ORICA乳化炸藥的威力有所降低，較浸泡前降低了23%左右，而普通乳化炸藥，浸泡后的威力較浸泡前降低了8%左右，同時浸泡前后，ORICA乳化炸藥的威力均低于普通乳化炸藥。

3.3 雷管延時檢測試驗對比

將待檢測雷管串聯(lián)，并將它們均勻擺放在直徑4.0m的圓周上，將測試儀器擺放在圓心，雷管檢測布置示意圖如圖7所示。對浸泡和未浸泡的600ms、100ms精度非電雷管進行了抽檢，結(jié)果見表3—4。由表中可以看出，同組試驗中雷管延期時間偏差跳動范圍在10ms以內(nèi)，同一試驗起爆網(wǎng)路中任意兩雷管間起爆時差較設(shè)定值的偏差不超過10ms，反應(yīng)了數(shù)碼雷管網(wǎng)路起爆的高延時精度、高穩(wěn)定性及高可靠度特性，同時浸泡將影響雷管的性能，600ms和100ms延時的雷管，在浸泡后其延時偏差分別提高了51.3%和21.4%，由以上結(jié)論可知，對于炸藥和雷管的日常管理維護十分重要，應(yīng)時刻保持儲存環(huán)境的干燥度。

表4 100ms延時雷管檢測結(jié)果 單位：ms

圖7 雷管延時檢測示意圖

4 結(jié)語

本文研究結(jié)論表明，ORICA乳化炸藥的性質(zhì)要高于普通乳化炸藥，但威力卻顯著低于普通乳化炸藥，浸泡將顯著降低炸藥的威力，同時浸泡對雷管延時的影響十分明顯，因此在對炸藥和雷管的保管控制要十分嚴格，避免長期暴露于濕潤的環(huán)境中。在今后的研究中，可在空氣中設(shè)置不同的空氣濕度梯度，找出最適合儲存炸藥和雷管的空氣濕度范圍。