隧道导爆管起爆针远程起爆技术

2018-08-31张治荣

浙江建筑 2018年8期

张治荣

(中铁十七局集团第五工程有限公司,山西太原 030000)

我国隧道爆破施工最广泛使用的炸药是硝铵类炸药,常用的起爆器材有电雷管、导爆索、导爆管、继爆管等。为了进一步保证隧道爆破(无瓦斯等易燃易爆气体隧道)作业的安全可靠,防止拒爆等不良现象的发生,本文通过和榆高速公路云山隧道工程实践，着重探讨采用高性能脉冲起爆器实行导爆管起爆针远程起爆系统的起爆方式,很大程度上降低了传统使用火雷管、电雷管、导爆索起爆的安全风险,其爆破技术将在今后的隧道爆破施工中得到更为广泛的应用。

1 隧道爆破原理

将炸药装置在特定轮廓的炮眼中,炸药在一定的外界作用下发生爆炸,释放热量并产生高热气体对隧道围岩形成强烈的破坏作用,从而达到开挖目的。由于炸药爆炸会产生爆炸地震、空气冲击波、飞石和噪声等,一旦失控,就会造成重大安全事故。故在进行爆破施工时必须采取相应的安全技术措施并严格按照爆破的有关技术操作规程执行。

2 隧道爆破作业的安全规定(部分)

1)隧道爆破作业必须使用符合国家标准或行业标准的爆破器材；

2)隧道爆破必须设爆破工作负责人、爆破员和爆破器材保管员,并具有使用的爆破器材的性能、爆破技术和有关的安全知识；

3)从事爆破工作的人员,都必须经过培训,考试合格并持有合格证；

4)隧道爆破时,必须编写隧道开挖爆破施工方案,其内容包括装药量、装药结构、填塞长度、起爆方法等；

5)在有冒顶或围岩滑落危险,安全逃离位置不达要求,爆破参数或施工质量不符合设计要求,工作面有涌水危险或炮眼温度异常,雷雨时、光线不足或无照明时不得进行爆破作业施工；

6)进行隧道爆破器材管理和爆破作业人员禁止穿化纤衣服；

7)装药时,必须遵守以下规定：用木制炮棍,装起爆药包时,严禁投掷或冲击；

8)炮孔填塞作业时,必须保证填塞质量；

9)炮响完毕,经过充分通风,才准进入爆破作业地点；

10)爆破工作开始前,必须确定危险区的边界并设置明显的标志；

11)爆破前必须同时发出音响和视觉信号,使在危险区的人员能够听到、看到,爆破后,经检查确认安全时,方可发出解除警戒信号；

12)爆破员进入放炮地点后,应检查有无冒顶、危石、支护破坏和盲炮现象。

3 安全技术

3.1 导爆管起爆针远程起爆原理

导爆管是一种内壁涂有混合炸药粉末的塑料软管,当外界能量作用于导爆管内腔时,管内的炸药会发生爆炸,形成强烈的爆炸冲击波不断高速向前传播,并最终引爆雷管[1]。这个外界能量可以是火帽或电火花产生的冲击波,也可以是工业雷管或导爆索产生的爆炸能。导爆管起爆针远程起爆法就是对起爆针施加一定的电压,由此在两端头间产生电火花,电火花所产生的冲击波会激发导爆管进而引爆雷管。

3.2 爆破系统组成

爆破系统主要由起爆器击发器、传导电线、起爆针、导爆管、导爆管雷管、爆破网络组成。见图1、图2。

图1 导爆管击发器(普通电雷管起爆器)+ 电线 + 起爆针

图2 起爆针+ 前置安全导爆管 + 传爆导爆管雷管

3.2.1 击发器

导爆管击发器是聚集高能电压的装置,一般分为充电式和电池式,用大电容和大功率开关管将低压转为高压、高频脉冲,其充电电压≥1 300 V,充放电时间≤ 5 s。电雷管高能脉冲起爆器充电电压可达此电压(一般≥3 400V),因此也可代替导爆管击发器。见图3、图4。

图3 导爆管专用击发器

图4 高能脉冲起爆器

3.2.2 爆破母线

将起爆针与后端的击发器用爆破母线相连接,以实现将电能远程输送给导爆管起爆针以击发导爆管传爆[2]。专用爆破母线≥2×1.0 mm2的多股铜芯胶质线或铜芯电缆线,能量由后端击发器(起爆器)发出,到达前端起爆针并在导爆管内产生电火花,从而实现导爆管的远程击发,同时也提高了远程击发的可靠性。为了保护起爆针,每次爆破可设置一段前置导爆管(只需少量导爆管，约15～20 m),将起爆针设置在安全位置。

3.2.3 起爆针(激发针)

起爆针(图5、6)中心有2个金属电极,插入导爆管内就使这两个电极进了导爆管内腔,在击发器(起爆器)输出强电场作用下,两电极产生火花放电,从而强烈压缩管腔中的空气介质而形成冲击波,进而激发导爆管管壁的炸药爆炸,这种爆炸沿管传爆,到其末端进入导爆管雷管,并激发导爆管雷管爆炸,再带动其他导爆管传爆,最终接力式地引爆炮孔内雷管爆炸,炸药装药爆炸,完成整个隧道断面炮孔的起爆。

图5 一次性导爆管起爆针

图6 多次性导爆管起爆针

3.2.4 前置安全导爆管

不设置雷管的导爆管,目的是使起爆针远离爆破点,以保护起爆针,也可直接采用线长的非电导爆管。对于一次性导爆管起爆针则可以不用前置安全导爆管。

3.2.5 非电导爆管

一般1发雷管起爆导爆管数量≤20根为宜。导爆管应均匀分布在起爆雷管周围,起爆雷管最好反向设置,即聚能穴指向背离爆轰传播方向,以免高速爆轰产物超前切断非电导爆管,而发生拒爆。用胶布等牢固绑扎,一般至少包扎3层。

3.3 系统使用方法与注意事项

3.3.1 适用范围

该导爆管起爆系统仅适用于非煤矿作业环境,禁止在有瓦斯、煤尘和矿尘爆炸的作业环境下使用。

3.3.2 非电导爆管网络操作注意事项

1)网络连接先后顺序：在网络连接好后,待无关人员撤离到安全地点后,由爆破人员将两端短接的爆破母线从击发点铺设到安全地点,然后将起爆针与爆破母线连接在一起,起爆针两接头在使用前应处于短接状态,即两接线端应短接在一起,以起到泄放前次激发储存能量,与爆破母线连接时才分开,与母线连接,并用胶布包裹、缠紧,再将起爆针插入传爆导爆管,所有人员撤至安全地点,最后将爆破母线与起爆器连接,打开电源钥匙开关,进行起爆器充电,充电指示灯或电压表显示充电已足,则发出起爆指令,予以起爆,完成该次起爆工作；

2)爆破母线与起爆针、爆破母线与起爆器的连接要牢固可靠；

3)在调试、使用过程中,切勿触摸起爆针的针头部位,以免受电击伤害；

4)爆破网络连接时,起爆针应放于安全位置,如若是多次起爆针,则应与爆破点最好相距15～20 m,以免飞石砸损,为此还应采取必要的防护措施对起爆针进行保护,如放入铁盒子、铁管子内；

5)起爆针每次使用时,应检查有无沾水、沾油,用砂纸将探针头打磨光亮,起爆针插入导爆管时应检查导爆管,不能进水、无药、油和杂质等,一般有开口的导爆管应剪掉5～10 cm,再将起爆针插入检查合格的导爆管2～3 cm,起爆针和导爆管连接应牢固,确保发火可靠性；

6) 在取下起爆针前应先关掉电源,拔下钥匙,按下泄放开关后,才能将起爆针拔出,以防高压电击伤人；

7)当不能确定雷管是否可靠起爆时,应关闭电源取下钥匙开关,起爆器泄放电后,取下爆破母线,并将其两端短路,放掉电路余电,等待15 min 以后,爆破人员才能到爆破作业点,将起爆针上的导爆管拔掉,然后再进行爆破网络的检查。

3.4 常见故障及检修方法

1)不能正常充放电,充电时间超过10 s或更长时间指示灯仍未由暗变亮,表明电池电量不足或接触不良,应及时充电或重新安装电池。

2)专用激发针放电火花不正常,探针针尖发黑,探针两极氧化,用砂纸将针尖部位垂直打磨光亮,避免针头部位短路。

3) 导爆管不能正常起爆，一是导爆管进水、进杂质或管内无药,探针与导爆管脱离,应使用合格导爆管；二是接线柱与爆破母线连接不可靠,应重新可靠连接。

4 导爆管起爆针远程起爆技术实际应用

导爆管起爆针远程起爆技术应用于和榆高速公路项目中的云山隧道开挖施工,极大地减小了以前采用传统电雷管引爆导爆管而经常出现的拒爆现象,且由于隧道内工作环境潮湿、电缆线路较多,应用此爆破技术后,电雷管则不再使用,仅使用非电毫秒导爆管实施爆破施工,隧道开挖爆破施工安全性得到了更好的保证[3]。见表1。

表1 传统爆破起爆方式与导爆管起爆针实施爆破效果对比表

5 爆破器材的储运和安全管理

爆破器材库的位置、结构和设施等的设置,要符合《爆破安全规程(GB 6722—2014)》的规定和要求,经主管部门的审定,并报当地公安部门批准。爆破器材的管理存放、收发和运输必须符合《爆破安全规程(GB 6722—2014)》的有关规定。经过检验,确认失效的爆破器材或不符合国家标准或技术条件的,都应销毁。销毁爆破器材时,必须登记造册并编制书面报告,报告中应说明被销毁爆破器材的名称、数量、销毁原因、销毁方法、销毁地点和时间,并上报有关部门。