浅谈电子雷管在露天铁矿台阶深孔爆破中的应用

2021-07-01何运华吕长帅李秋石

辽宁科技学院学报 2021年3期

何运华，吕长帅，李秋石

(本钢歪头山铁矿，辽宁本溪 117006)

电子雷管，又称数码电子雷管、工业数码电子雷管，是一种采用电子控制模块对起爆过程进行控制的电雷管。电子雷管的延期精度可精确到1 ms，不仅延期时间可在爆破现场由爆破作业人员对电子雷管实施编辑设定，而且起爆之前可对电子雷管起爆网路进行检测，以确保电子雷管起爆网路的安全性。

电子雷管技术的研究开发源于20世纪90年代国外少数高科技爆破器材厂商，代表当时最高端的新型雷管产品。随着电子雷管技术不断发展与完善，其技术优越性在全世界爆破行业得到了越来越广泛的认识，特别是新型电子雷管生产成本的不断下降，其生产应用已从早期的拆除控制爆破、稀有和贵重矿物开采领域扩大到普通矿山和采石场。在我国，从2009年2月“隆芯一号”电子雷管及其起爆网路通过工信部和公安部组织的科技成果鉴定，到2015年4月工信部发布《工业数码电子雷管》(WJ 9085-2015)〔1〕行业标准，即说明电子雷管已开始国产化、大规模批量生产，并在民用爆破领域显现出相比非电导爆管雷管的较多优势。

1 电子雷管在辽宁某露天铁矿台阶深孔爆破中应用

1.1 电子雷管起爆网路与高精度非电导爆管雷管起爆网路的成本对比

根据辽宁某露天铁矿2020年6月实际采购电子雷管情况：2 m脚线长度的电子雷管市场价15元，在此基础上雷管脚线每增加1 m增加成本0.5～0.7元。由此以“12 m台阶高度、15 m孔深、孔网参数7×7 m、250 mm孔径”露天台阶的60孔爆区为例，对比电子雷管起爆网路与高精度非电导爆管雷管起爆网路的爆破器材成本(见表1)，发现其爆破器材使用成本基本相近。

表1 电子雷管起爆网路与高精度非电导爆管雷管

1.2 电子雷管的延期时间准确性

根据《工业数码电子雷管》(WJ9085-2015)〔1〕，电子雷管延期时间的行业标准是“在-20 ℃、70 ℃以及常温试验条件下，延期时间不大于150 ms时，误差不大于±1.5 ms；延期时间大于150 ms时，相对误差不大于±1%”。虽然国产电子雷管低于国际上电子雷管的延期精度1 ms，但它仍远高于非电导爆管雷管的延期精度(普通非电导爆管雷管误差大于10 ms)，高精度非电导爆管雷管的精度约为±2%。又因为非电导爆管雷管起爆网路孔内、孔外两组雷管的网路连接特点，为保证其地表网路的安全传爆，孔内必须采用高延期时间雷管，以孔内400 ms延期的非电导爆管雷管为例，可推算其孔内延时精度误差至少为8 ms。

电子雷管的延期时间准确性这一优点主要体现在爆破降震方面。根据《爆破安全规程》(GB6722-2014)〔2〕中爆破振动的安全允许距离公式R=(K/V)1/α·Q 1/3 ，可知在爆破距离、地形及地质等爆区条件相同时，某一爆区的爆破震动主要取决于爆区中最大同段药量的大小。下面根据辽宁某露天铁矿开沟40孔爆区(见图1)，对比使用不同起爆网路时同段炮孔的数量。

图1 使用高精度非电导爆管雷管的40孔开沟爆区起爆网路图

通常高精度非电导爆管雷管在起爆网路中将8 ms延时时间内视为同段，见表2。

表2 40孔开沟爆区高精度非电导爆管起爆网路同段炮孔数量统计表

从表2可看到，使用高精度非电导爆管的40孔开沟爆区同段炮孔最高为4个。若使用电子雷管按同样的延期时间布置起爆网路，再根据电子雷管延期时间的行业标准推算“电子雷管延期时间在150 ms之内视1.5 ms之内为同段、150～200 ms视2 ms之内为同段、201～300 ms视3 ms之内为同段、301～400 ms视4 ms之内为同段”，进而测算出同段炮孔数量，得出表3。

表3 40孔开沟爆区电子雷管起爆网路同段炮孔数量统计表

将表3与表2对比得知，40孔开沟爆区在采用同样的延期时间布置起爆网路时，电子雷管可将最大同段起爆孔数4孔缩减至3孔。同时，若利用电子雷管起爆延期时间的可控性，再将表3中同段炮孔的延期时间按照2～3 ms的时间进行调整，则可以做到将同段起爆炮孔缩减至仅为1孔。因此，在实践中确认电子雷管在爆破降震上显现出相比非电导爆管雷管起爆网路的绝对优势。

1.3 电子雷管的延期时间可控性

电子雷管具备起爆延期时间的可控性，如辽宁某露天铁矿使用的国产电子雷管为现场设置型电子雷管，其延期时间可在0～16 000 ms范围内任意设置。我们知道，逐孔起爆技术原理即“爆区内处于同一排的炮孔按照设计好的延期时间从起爆点依此起爆，同时爆区排间炮孔按另一延期时间依次向后排传爆，使爆区内相邻炮孔的起爆时间错开，从而增强爆破破碎效果”，逐孔起爆技术的核心在于选择合理的延期时间和使用延期时间精准的起爆器材。显然，利用电子雷管延期时间可控性的特点，即可为爆破设计人员创造更合理、更完美的逐孔起爆爆破设计方案的必要条件。

辽宁某露天铁矿通常使用的高精度非电导爆管雷管为固定段别—孔外延期时间：9 ms、17 ms、25 ms、42 ms、65 ms、100 ms。在使用电子雷管后，爆破设计人员不仅可以根据不同矿岩性质选择不同于高精度非电导爆管雷管相对固定的延期时间搭配方式，而且各炮孔的起爆延期时间还能按实际穿凿的孔网参数适当调整。下面举例说明：

原设计爆区布孔、起爆时间、岩石抛掷方向和等时线如图2所示。但实际2号孔位因特殊原因无法穿孔，分别向左侧偏移2 m和向右侧偏移3 m穿凿形成A孔和B孔。为保证岩石抛掷方向与原设计一致，根据国外地表起爆网路延期时间的选择经验：孔间最佳延期时间=3～8 ms/m，排间最佳延期时间=8～15 ms/m，计算得出A、B两孔的合理延期时间为32 ms和57 ms，这时若使用非电导爆管雷管则不能实现A、B两孔理想的延期时间，但在使用电子雷管后，爆破设计人员可以直接将其延期时间调整为理想数值(见图3)，以保证起爆延期等时线均匀，进而获得更好的爆破破碎效果。

图2 设计布孔位置和起爆延期时间

图3 实际布孔位置和起爆延期时间的调整

1.4 起爆安全性和可靠性

从辽宁某露天铁矿台阶深孔爆破中应用电子雷管的情况看，电子雷管起爆安全性、可靠性体现在：(1)在爆破作业时，电子雷管的起爆必须通过专用起爆器检测该电子雷管的起爆密码、UID码和雷管壳体码三者全部相符方能实施爆破；(2)电子雷管必须在民爆网络平台GPS定位的备案范围内实施爆破，不在备案范围爆破区域的电子雷管无法使用；(3)电子雷管的入库、出库和爆破使用均在民爆网络平台留有记录，且电子雷管要求在出库后72小时内必须爆破使用并将起爆信息上传至网络；(4)电子雷管具备起爆网路可检测性。电子雷管起爆网路连接完毕后，可用起爆器检测起爆网路连接是否正常，发现异常及时处理，能够完全规避非电起爆网路的漏连、网路破损中断造成爆区拒爆的发生。

1.5 电子雷管起爆网路存在的问题

以上分析电子雷管起爆网路在露天矿台阶深孔爆破应用的优点，但它也存在一些问题。该网路不能用于爆区地表积水多和雨雪天气，在地表积水多和雨雪天气时，电子雷管极易受水或潮湿空气侵入母线线卡造成起爆网路短路和漏电故障。电子雷管起爆网路孔内短路在含水较多的爆区偶有发生。通常露天铁矿台阶深孔爆破每个炮孔采用上、下两发雷管引爆炸药。若炮孔内仅短路故障1发雷管，可

由另1发雷管引爆此炮孔内炸药；若炮孔内两发雷管均出现短路故障，可直接判定此炮孔为盲炮。台阶深孔爆破的盲炮处理工作技术难度大，且存在一定的安全隐患。