電子雷管在某井下鐵礦應(yīng)用中存在的問(wèn)題及對(duì)策

陳之兼,王銘鋒,張陽(yáng)陽(yáng)

(前進(jìn)民爆股份有限公司,河南 洛陽(yáng) 471600)

1 概述

電子雷管具有高安全、高精度的特點(diǎn),通過(guò)雷管三碼綁定,可實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)、安全流通、安全使用的全生命周期安全管控,極大地減少或消除了涉爆涉恐犯罪,對(duì)維護(hù)社會(huì)安全、操作使用安全具有重要的意義[1-3]。 由于各地電子雷管推廣進(jìn)度不同,有些地區(qū)屬首次使用電子雷管,經(jīng)驗(yàn)不足,在使用過(guò)程中會(huì)遇到一些問(wèn)題。 酒泉市某井下鐵礦,位于甘肅省北山地區(qū),海拔2 300 ～2 500 m,比高一般在200 m 以下,屬中低山區(qū),礦石主要為磁鐵礦,伴生少量的赤鐵礦、黃鐵礦和褐鐵礦,巖石力學(xué)物理性質(zhì)差異較大,工程地質(zhì)條件一般。 該礦為水平掘進(jìn)面,巖石中等偏硬,斷面大小為4 m×4 m。 首次使用電子雷管時(shí),爆破網(wǎng)路沿用原非電導(dǎo)爆管雷管設(shè)計(jì)方案:孔深3.6～3.9 m,裝藥孔52 個(gè),直眼掏槽,孔內(nèi)無(wú)水,單次爆破使用雷管52 發(fā),分10 個(gè)段別,按流程正常起爆,清渣后檢查爆破效果,多個(gè)掘進(jìn)面出現(xiàn)1 m 多進(jìn)尺,爆破進(jìn)尺與未使用電子雷管時(shí)相差較大。

2 爆破過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題及原因分析

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)了解情況,查閱相關(guān)資料,分析造成爆破進(jìn)尺差的可能原因:一是出現(xiàn)較多盲炮(雷管不響或雷管起爆但起爆藥包未爆),可能是因?yàn)槠鸨幇谱鞑缓侠?、裝藥及填塞操作不規(guī)范、網(wǎng)路連接錯(cuò)誤等操作環(huán)節(jié)問(wèn)題;二是延時(shí)方案設(shè)置不合理[4-6]。

2.1 起爆藥包制作

使用電子雷管制作起爆藥包時(shí),因管體長(zhǎng)度比普通雷管明顯增加20 ～40 mm,易出現(xiàn)雷管與藥卷斜插的情況,進(jìn)而使得雷管起爆部分插入藥卷位置不合理,導(dǎo)致雷管正常起爆而起爆藥卷未引爆或起爆藥卷半爆等情況。

2.2 裝藥及填塞操作

電子雷管腳線一般采用雙芯絕緣護(hù)套鋼芯腳線,炮孔裝藥及填塞操作不規(guī)范時(shí),雷管腳線拉力大的炮孔容易出現(xiàn)將雷管從藥卷中拉出或雷管與藥卷位置改變等情況,導(dǎo)致雷管正常起爆而起爆藥卷未引爆或起爆藥卷半爆等情況。

2.3 網(wǎng)路連接

使用電子雷管時(shí),爆破網(wǎng)路的線路分為爆區(qū)連接線和爆破母線,線路連接較為復(fù)雜和散亂,為保證網(wǎng)路起爆的可靠性,對(duì)使用導(dǎo)線的材質(zhì)、規(guī)格型號(hào)、線卡質(zhì)量都有一定要求,否則會(huì)因接線電阻過(guò)大影響起爆信號(hào)傳輸、線路整理拉扯時(shí)斷線或線頭脫接,產(chǎn)生盲炮[7]。

2.4 延時(shí)方案

該礦目前同時(shí)使用導(dǎo)爆管雷管和電子雷管用于掘進(jìn)爆破,在使用電子雷管時(shí),爆破網(wǎng)路的延時(shí)仍采用導(dǎo)爆管雷管網(wǎng)路方案。 由于電子雷管延時(shí)精度高,同段雷管起爆的時(shí)差遠(yuǎn)小于非電導(dǎo)爆管雷管,在網(wǎng)路延時(shí)參數(shù)不變的情況下,不能形成非電導(dǎo)爆管雷管本身延時(shí)精度差而創(chuàng)造出的先后爆炮孔的空間補(bǔ)償優(yōu)勢(shì),與非電導(dǎo)爆管雷管網(wǎng)路相比,高精度反而降低了原工藝參數(shù)形成的爆破網(wǎng)路的微差優(yōu)勢(shì),從而出現(xiàn)爆破進(jìn)尺變差的情況[8]。

3 技術(shù)措施

3.1 正確制作起爆藥包

起爆藥包制作時(shí)要注意將雷管底部裝藥部分(雷管聚能穴及上部2 cm 左右)放入藥卷的中間位置,并且雷管底部聚能穴方向應(yīng)留有足夠長(zhǎng)度(不少于2 cm)的炸藥。 因?yàn)槔坠芷鸨ㄋ幹饕坷坠苎b藥部分(30 mm 左右)及聚能穴,所以應(yīng)保證每發(fā)雷管都能裝到起爆藥包中間,另建議制作起爆藥包與露天深孔爆破類似,將腳線打結(jié)在炸藥上,打結(jié)位置最好在雷管中間附近,這樣爆破時(shí)即使腳線有拉扯作用,雷管也基本處在中間位置,以利于雷管軸向起爆。 制作方式如圖1 所示。

圖1 起爆藥包制作示意圖

3.2 提高裝藥及填塞質(zhì)量

炮孔底部不宜墊藥,雷管反向裝入炮孔底部,雷管底部聚能穴方向朝向孔口。 起爆藥包不宜用力搗壓,放入2 ～3 卷炸藥后才能用炮棍壓實(shí)。 炮孔要按照要求填塞,炮孔若無(wú)填塞或填塞質(zhì)量差,爆破效果會(huì)變差。

3.3 規(guī)范爆破網(wǎng)路連接

爆破斷面電子雷管爆破網(wǎng)路連接復(fù)雜、散亂,易出現(xiàn)錯(cuò)接、斷路、短路、線破損接地等情況,如圖2 所示。 因此,爆區(qū)連接線和爆破母線均要求使用銅線,檢查爆破母線是否有破皮、拉斷或裸露接觸導(dǎo)體,如有問(wèn)題要及時(shí)更換,不應(yīng)使用偏細(xì)的銅線、鋁線或鐵線,防止因電阻過(guò)大造成起爆信號(hào)的傳輸出現(xiàn)問(wèn)題。

圖2 爆破斷面炮孔分布與電子雷管爆破網(wǎng)路連接示意圖

網(wǎng)路連接時(shí),相鄰線夾之間的距離不少于5 cm,連接線不要過(guò)緊,盡量使線路松弛一點(diǎn),將1～6 段線夾放在一塊,且將腳線整理成把后放入1 段掏槽孔內(nèi),其余左邊線夾整理成一組夾好,右邊線夾整理成一組夾好,以減弱炮孔腳線之間可能存在的拉扯作用。

3.4 爆破網(wǎng)路延時(shí)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)

該礦使用的導(dǎo)爆管雷管為半秒導(dǎo)爆管雷管第一系列,共10 個(gè)段別,GB 19417—2003《導(dǎo)爆管雷管》相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的半秒導(dǎo)爆管雷管第一系列段別及延期時(shí)間見表1,實(shí)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)使用某廠的半秒導(dǎo)爆管雷管段別及延期時(shí)間見表2。 可以看出,第一系列半秒延期導(dǎo)爆管雷管段間時(shí)差并不是等間隔500 ms,段別越高,段間間隔就越大,且同段延時(shí)的誤差也會(huì)大幅增加。

表1 標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的半秒導(dǎo)爆管雷管第一系列段別及延期時(shí)間 單位:ms

表2 某廠半秒延期導(dǎo)爆管雷管實(shí)測(cè)段別及延期時(shí)間 單位:ms

將電子雷管按照原導(dǎo)爆管雷管段別的名義時(shí)間進(jìn)行時(shí)間設(shè)置,即將電子雷管段間延時(shí)設(shè)置為名義時(shí)間,間隔設(shè)置成500 ms,同段0 ms,初始延時(shí)(1 段)0 ms,將此方案稱為原方案,原方案段別及延期時(shí)間見表3,爆破網(wǎng)路孔網(wǎng)參數(shù)見表4。

表3 原方案段別及延期時(shí)間設(shè)置 單位:ms

表4 原方案孔網(wǎng)參數(shù)

針對(duì)電子雷管延時(shí)精度高,設(shè)定時(shí)間誤差小的特點(diǎn),結(jié)合原方案現(xiàn)場(chǎng)爆破效果差的情況,在原爆破方案基礎(chǔ)上,分別進(jìn)行3 種方案的時(shí)間參數(shù)調(diào)整和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。

1)基于電子雷管每發(fā)時(shí)間任意設(shè)定的特點(diǎn),模擬導(dǎo)爆管雷管網(wǎng)路延時(shí)誤差的實(shí)際情況,設(shè)置爆破網(wǎng)路段別時(shí)間和段內(nèi)延時(shí)差形成爆破方案1,見表5。 此方案現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際爆破了3 次,進(jìn)尺量增加,達(dá)到預(yù)期效果。

表5 方案1 段別及延期時(shí)間設(shè)置 單位:ms

通過(guò)原方案和方案1 的實(shí)際爆破效果分析,電子雷管同段別內(nèi)無(wú)差異設(shè)置,出現(xiàn)同段別齊爆情況,一是不能形成先后爆炮孔的微差爆破的補(bǔ)償,這種影響對(duì)掏槽孔效果特別明顯,降低了爆破效果;二是由于同段孔齊爆能量集中,對(duì)后爆段別炮孔雷管造成沖擊,導(dǎo)致起爆藥包內(nèi)雷管與炸藥在振動(dòng)沖擊過(guò)程中受到破壞或變形以及電子芯片失電,進(jìn)而出現(xiàn)丟炮、盲炮的情況,嚴(yán)重影響了進(jìn)尺量。

2)出于實(shí)際使用考慮,將方案1 簡(jiǎn)化優(yōu)化,段間延時(shí)600 ms,段內(nèi)延時(shí)差30 ms,根據(jù)巖石硬度、孔網(wǎng)參數(shù)及爆后效果等情況適當(dāng)調(diào)整延期間隔,調(diào)整時(shí)可參考下述參數(shù)范圍,段間延時(shí)500 ～800 ms,段內(nèi)延時(shí)差為20～50 ms,簡(jiǎn)化后的方案記作方案2,其具體網(wǎng)路參數(shù)設(shè)置見表6、表7。

表6 方案2 段別及延期時(shí)間設(shè)置 單位:ms

表7 方案2 孔網(wǎng)參數(shù)

該方案實(shí)際爆破效果與方案1 相比,顯著優(yōu)于原方案,且該方案操作相對(duì)簡(jiǎn)單,提前在電子雷管起爆器上設(shè)置好段間延時(shí)參數(shù)和同段延時(shí)參數(shù),就可連續(xù)掃描錄入雷管,錄入過(guò)程中不需要手動(dòng)調(diào)整每發(fā)雷管的延時(shí),也不需要記憶過(guò)多的數(shù)字,降低了現(xiàn)場(chǎng)爆破員的操作難度。

3)將3 種方案的電子雷管段別內(nèi)延時(shí)差的設(shè)置情況進(jìn)行比較(圖3)發(fā)現(xiàn):①方案1 和方案2,在同一段內(nèi)的不同炮孔設(shè)置起爆時(shí)間差相比不設(shè)時(shí)間差的原方案,爆破效果有顯著提高,丟炮概率也大大減小;②從實(shí)際爆破效果上看,雖然方案1 和方案2 在同一段內(nèi)的不同炮孔設(shè)置起爆時(shí)間差的大小有明顯區(qū)別且無(wú)規(guī)律,但是提高了爆破效果,說(shuō)明段別時(shí)間和段內(nèi)時(shí)間差的設(shè)置有利于提高爆破效果。

圖3 3 種方案同段時(shí)間差對(duì)比

4)該礦掘進(jìn)爆破作業(yè)采用方案2 后,平均進(jìn)尺達(dá)3.2～3.5 m,殘孔不超20 cm,原方案進(jìn)尺僅為1.5～2.0 m,增加進(jìn)尺1.2 ～2.0 m。 同時(shí),通過(guò)規(guī)范起爆藥包制作、爆破網(wǎng)路連接和提高裝藥及填塞質(zhì)量等措施,也再未出現(xiàn)雷管不爆或雷管起爆但起爆藥包未爆的現(xiàn)象。

4 結(jié)語(yǔ)

1)在同一段內(nèi)的不同炮孔設(shè)置起爆時(shí)間差相比不設(shè)時(shí)間差的原方案,爆破效果有顯著提高,丟炮概率大大減小。

2)在同一段內(nèi)的不同炮孔設(shè)置起爆時(shí)間差的大小有明顯區(qū)別且并無(wú)規(guī)律的情況下,采用段別時(shí)間差和段內(nèi)時(shí)間差的爆破方案設(shè)計(jì)有利于提高爆破效果。

3)規(guī)范起爆藥包制作、爆破網(wǎng)路連接和提高裝藥及填塞質(zhì)量對(duì)保障爆破施工效果具有重要作用。