数码电子雷管在露天矿山爆破中的应用

胡勇，宁德兵，黄帝

(四川中鼎爆破工程有限公司， 四川 成都 610000)

0 引言

近几年，随着爆破行业新技术、新设备、新工艺、新材料应用发展，爆破作业由原粗犷式转向精细化。起爆器材向高强度、高精度、高安全方向发展，延期雷管的延期时间变得更加精确，误差时间更小。虽然目前国内自主研发制造的数码电子雷管逐步进入成熟化生产线，但在实际应用中普及率并不高。从 2014年开始，在露天爆破中引入数码电子雷管，在露天金属矿（主要是铁矿）、非金属矿（主要是石灰石矿）、一般岩土（主要是平基、道路建设料场等）中应用，由于电子雷管延期时间精确到毫秒，延期时间可以任意设计，爆破网路设计具有较大空间，现场应用也能够更好地达到设计要求。通过近一年多的原始数据的收集、爆破效果分析，总结出大量的电子雷管应用特点和优点。

1 数码电子雷管

1.1 数码电子雷管工作原理

数码电子雷管采用微电子集成芯片技术，完成组件与控制装置的通讯，接收、储存控制装置发送的信息和执行控制器下达的指令，并将自身状态反馈给控制装置，从而实现组件状态智能检测和精确授时、延期，延期结束后驱动储能装置释放能量，完成点火。具体结构如图1所示。

1.2 雅化数码电子雷管性能指标

（1）内置唯一身份信息，内置起爆密码。

图1 数码电子雷管结构

（2）可现场进行延期编程，延期时间范围：0～18 000 ms，可编程延期的最小时间间隔：1 ms。

（3） 延期误差为0～18 000 ms，偏差小于1.5 ms或总设定时间的1‰。

（4）在线检测功能。可在线进行内部状态检测；组网方式为并联组网，双线无极性通讯。

（5）抗静电能力。在电容为 500 pF、串联电阻为5000 Ω及充电电压为25 kV的条件下，对电子雷管的脚线－脚线、脚线－管壳放电，电子雷管不应发生爆炸；在电容为2000 pF、串联电阻为0 Ω及充电电压为 8 kV的条件下，对电子雷管的脚线－脚线、脚线－管壳放电，电子雷管不应发生爆炸。

（6）抗交流性能。向数码电子雷管施加 220 V/50 Hz交流电压，保持10 s，雷管不应发生爆炸。

（7）抗直流性能。向数码电子雷管施加48 V直流电压，保持10 s，雷管不应发生爆炸。

（8）使用温度范围为-40℃～+85℃。

（9）射频感度。在通讯状态下，按照 GB/T 27602的方法进行检测。向电子雷管注入10 W的射频功率，在脚线－脚线及脚线－管壳两种发火模式下，电子雷管均不发生爆炸。

（10）其它符合《工业数码电子雷管标准》。

2 数码电子雷管应用优势

2.1 高安全性

（1）数码电子雷管抗静电、抗交流电，使用安全、可靠。

（2）雷管脚线强度极高，具有较好的对抗拉和抗水等性能。

（3）可以单发检测、网路检测，预防早爆、误爆及盲炮。

（4）专用起爆器起爆，可以内置起爆密码，若发生非正常起爆，可实现雷管自毁芯片失效，即使流失，造成的社会危害性也较小。

2.2 高准爆性

数码电子雷管质量状态随时可查。在实际爆破应用中使用专用检测设备可以在入孔前、填塞前和组网后检测，实现全过程检测，保证数码电子雷管正常起爆。

（1）装入炮孔前，进行单发检测，可以剔除质量有问题的数码电子雷管，保证入孔的数码电子雷管质量。

（2）装完孔内炸药填塞前，可以进行孔内检测，对数码电子雷管质量有问题的孔，重加起爆药包，保证起爆。

（3）联网完毕后，可以检测整个起爆网络，显示漏联、错联的炮孔，以及时更正，保证起爆系统的可靠性。

2.3 提高施工效率

（1）数码电子雷管在一个作业项目基本上只需采购一个品种即可，没有复杂的品种、规格和段别区分，雷管的管理十分方便。

（2）电子雷管操作便捷，检测方便，施工作业效率高。

（3）提高炮孔利用率，降低炸药单耗。

（4）改善爆破破碎效果，块度较均匀，提高挖装效率。

（5）提高底板平整度，减少爆破根底。

2.4 控制爆破振动

数码电子雷管延期精度高，且可自由设定延期时间，通过优化延期时间，既可能将低频地震波转换为均匀分布的高频地震波，更可以将爆破振动的叠加减小到最小，故能有效降低爆破振动。

3 工程应用效果

3.1 工程概况

四川攀枝花是中国钒钛磁铁矿的主要成矿带，包括攀枝花、白马、太和、红格4大钒钛磁铁矿矿区。矿区地处青藏高原与云贵高原交界的横断山脉，北高南低，由西北向东南倾斜，境内河谷深切，溪流交错，地形以沟壕交错的山地地貌为主。

矿区从最初使用普通导爆管雷管到尝试使用高精度导爆管雷管，到现在使用数码电子雷管。爆破参数不断优化，起爆网路从普通导爆管雷管的排间微差到高精度雷管的逐孔起爆，到现在数码电子雷管的逐孔起爆及孔内微差起爆，通过应用优良的起爆器材，明显降低了炸药单耗、大块率、爆破振动。

3.2 主要爆破参数

（1）矿山爆破使用现场混装乳化炸药，炮孔布置为梅花型布孔，岩石硬度系数为 8～12。应用数码电子雷管的主要爆破参数见表1。

（2）逐孔起爆微差时间。依据一段时间的统计，对比爆破效果，得出此矿较为合理的微差时间。孔间延期时间为30 ms，排间延期时间85 ms。

表1 主要爆破参数

3.3 单耗分析

经过一段时间的使用，分别统计采用普通导爆管雷管、高精度导爆管雷管、数码电子雷管的单耗情况，同条件爆破中，电子雷管单耗最低。具体数据见表2～表4。

表2 普通导爆管雷管的单耗

表3 高精度导爆管雷管的单耗

表4 数码电子雷管的单耗

如图2所示，通过统计发现，数码电子雷管相比高精度导爆管雷管单耗降低0.022 kg/m3，约降低了3.8%，相比普通导爆管雷管单耗降低0.050 kg/m3，约降低了8.6%。

图2 不同雷管单耗对比

3.4 大块分析

通过一段时间内普通导爆管雷管、数码电子雷管的使用，统计大块数量的变化。发现同规模、同条件爆破中，数码电子雷管比普通导爆管雷管大块率下降约50%。具体数据见表5～表6。

如图3所示，通过对不同粒径的大块进行分析，发现使用电子雷管爆破产生的粒径 1.3 m～1.6 m和＞1.6 m的占比明显小于普通导爆管雷管，说明电子雷管爆后块度更均匀。

表5 普通导爆管雷管大块情况（爆破量63 256 m3）

表6 电子雷管大块情况（爆破量38 812 m3）

图3 不同大块占比分布

3.5 爆破振动分析

在爆破参数相同及地质条件差不多的情况下，电子雷管爆破的最大振动速率约为普通导爆管雷管最大振动速率的50%。

（1）数码电子雷管具有高精度和大范围延时的特点，可以实现大规模、大范围逐孔起爆，不出现多孔同时起爆。

（2）降低单孔孔内同响药量，采用孔内间隔装药分段延时起爆，孔外按逐孔起爆网路，实现控制最大单响药量，降低爆破振动。

（3）控制爆破振动频率，有效降低爆破振动，通过优化延期时间，将低频地震波转换为均匀分布的高频地震波。

4 结语

数码电子雷管延时精度和可靠性较高，通过几年的应用，对比分析发现，数码电子雷管在降低炸药单耗、减少大块、降低振动等方面具有巨大的优势，在降低矿山的综合生产成本和保证本质安全方面具有显著成效，能更大限度地满足业主的需要。因此，数码电子雷管不仅具有较高的安全性和可靠性，更在降低爆破成本和矿山开采部分成本上具有较大的竞争优势，随着主管部门监管力度的加强和安全管理形势的严峻，应用前景将十分广阔。