湿度对隧洞岩塞爆破雷管性能影响分析

刘朝辉

(辽宁省水利水电勘测设计研究院有限责任公司，辽宁 沈阳 110006)

1 概述

在水利工程中常常会用到爆破技术，为保证施工质量，国内爆破技术日益完善[1- 3]。大型输水工程由于水深较大，工程内水位水量较高，极大程度上提高了施工难度，对各项技术的要求较其他工程明显更严格[4- 5]。目前国内关于岩塞爆破已有了部分研究，梁朝军[6]在王快水库对引水隧洞岩塞爆破技术进行了研究，指出预拆除了上游的砖砌挡墙和沉积物，为爆破施工提供了良好的临空面，并采用爆破拆除的施工方案将剩余填塞体一次拆除，可达到预期效果；曾树洲等[7]对汾河水库隧洞工程多项爆破方案进行了比选，最终确定了最优爆破方案；同时对亭下水库岩塞爆破[8]、清河发电厂水下岩塞爆破[9]开展了试验研究，均取得了一定的成果。国内外虽然已经成功爆破很多岩塞，但是针对爆破器材性能的研究仍然较少，本文通过试验研究了浸泡前后爆破器材炸药和雷管的性能，得出的结论可为爆破工程的设计提供依据。

2 试验设置

本文主要研究炸药和雷管的抗水性能，将所需进行试验的材料浸泡在45m水头下，本工程采用在斜坡上敷设管路，使底部储火工品的罐体的水头达到45m以上(即水压0.45M)的模拟浸泡方式[10]，浸泡装置土质如图1—2所示。本文的试验均须经过地方公安机关许可才能进行。必须由公安人员进行24小时值班警戒。随机抽取待检测的火工品放入45m深水下浸泡10天以上，分别检测炸药浸泡前后炸药在岩石及沙堆中的爆破漏斗性质及雷管的延时精度，分析其性能。

图1 浸泡装置示意图

图2 现场浸泡装置图

3 结果分析

3.1 炸药岩石爆破漏斗试验

爆破后测试爆破漏斗体积。共试验6组，普通乳化炸药3组，ORICA赛能系列乳化炸药3组。根据爆破漏斗体积大小来换算炸药单耗。

爆破漏斗试验药量计算公式如下：

Q=q×V

(1)

式中，Q—药量，kg；q—单耗(比装药量)，爆破每单位体积岩石所消耗的炸药，kg/m3；V—爆破岩石体积，m3。

当岩石条件相同时，不同性能的炸药爆破同样体积的岩石所消耗的炸药不同，试验时，可选用同样质量的炸药，在同一类岩石中爆破；以实测爆破后漏斗体积(即爆破岩石的体积)，来确定两种炸药的单耗之间的关系，由此确定爆破同一类岩石不同炸药之间的单耗之比。

qT=q×V/VT

(2)

式中，qT，q—不同性能炸药的单位药量，kg/m3；VT，V—不同性能炸药的爆破岩石体积，m3。

实际爆破的装药量Q，一部分是与被爆岩石的体积成比例，而另一部分与其表面积成比例，即药量计算公式为：

Q=k2W2+k3W3

(3)

式中，k2，k3—分别为面积和体积常数，与炸药性能和岩石性质有关；W—最小抵抗线。

试验时各个钻孔孔径、深度、装药结构应该一致，试验共需钻孔6个，如图3—4所示。所有试验炮孔爆破后全部爆渣抛出，漏斗形状如图5—6所示，炸药在岩体中爆破漏斗试验结果见表1。由试验结果可知，2种炸药形成的漏斗深度差别不大，与漏斗半径相比，ORICA乳化炸药形成的漏斗较普通乳化炸药更为均匀，漏斗横截面更接近为圆形，表明ORICA乳化炸药的性质要高于普通乳化炸药。同时，在形成类似漏斗体积的情况下，ORICA乳化炸药的耗药量明显高于普通乳化炸药，ORICA乳化炸药的威力较弱。

图3 岩石中漏斗试验1～3号孔

图4 岩石中漏斗试验4～6号孔

图5 普通乳化炸药漏斗试验

图6 ORICA乳化炸药漏斗试验

表1 炸药在岩体中爆炸爆破漏斗试验结果

注：钻孔直径Φ40mm，钻孔深度0.6m，锚杆锚固剂堵塞。

表2 浸泡前后炸药性能对比

表3 600ms延时雷管检测结果 单位：ms

3.2 浸泡前后炸药性能对比

将1节待检炸药装好非电毫秒雷管并固定好，将炸药和雷管绑扎在Ф10mmPVC管上，然后放入沙坑正中，深度0.5m。将沙坑表面抹平，做好周围爆破警戒，联接电雷管。确保安全后，在安全区起爆。比较浸泡前后2种炸药的性能，结果见表2。浸泡后ORICA乳化炸药的威力有所降低，较浸泡前降低了23%左右，而普通乳化炸药，浸泡后的威力较浸泡前降低了8%左右，同时浸泡前后，ORICA乳化炸药的威力均低于普通乳化炸药。

3.3 雷管延时检测试验对比

将待检测雷管串联，并将它们均匀摆放在直径4.0m的圆周上，将测试仪器摆放在圆心，雷管检测布置示意图如图7所示。对浸泡和未浸泡的600ms、100ms精度非电雷管进行了抽检，结果见表3—4。由表中可以看出，同组试验中雷管延期时间偏差跳动范围在10ms以内，同一试验起爆网路中任意两雷管间起爆时差较设定值的偏差不超过10ms，反应了数码雷管网路起爆的高延时精度、高稳定性及高可靠度特性，同时浸泡将影响雷管的性能，600ms和100ms延时的雷管，在浸泡后其延时偏差分别提高了51.3%和21.4%，由以上结论可知，对于炸药和雷管的日常管理维护十分重要，应时刻保持储存环境的干燥度。

表4 100ms延时雷管检测结果 单位：ms

图7 雷管延时检测示意图

4 结语

本文研究结论表明，ORICA乳化炸药的性质要高于普通乳化炸药，但威力却显著低于普通乳化炸药，浸泡将显著降低炸药的威力，同时浸泡对雷管延时的影响十分明显，因此在对炸药和雷管的保管控制要十分严格，避免长期暴露于湿润的环境中。在今后的研究中，可在空气中设置不同的空气湿度梯度，找出最适合储存炸药和雷管的空气湿度范围。