数码电子雷管在峨口铁矿爆破中的应用

郭鹏杰

(太原钢铁集团代县矿业有限公司，忻州 034207)

随着爆破技术的发展，数码电子雷管已经广泛应用于爆破工程，应用结果表明，数码电子雷管不仅具有精确的延时和本质安全性能，而且在降低爆破振动、改善岩石破碎度、巷道断面光面爆破上有明显效果。因此在实际矿山爆破工程中，通过对比数码电子雷管与非电塑料导爆管雷管在控制爆破中的爆破效果，在矿山露天及巷道掘进爆破中广泛推广使用数码电子雷管。

代县矿业有限公司自2013年一直采用非电塑料导爆管雷管(进行露天中深孔爆破网路连接，爆破质量取得很大提高，但有时会出现爆破振动较大，爆破后会出现破碎块度不均匀，侧翻、后翻较严重的现象。矿部从2019年11月引进数码电子雷管，由于数码电子雷管具有高精度性：100 ms内误差<1 ms。能精确控制逐孔微差起爆时间，提高炸药爆炸能量利用率，增加岩石碰撞，降低大块率，有效控制爆破振动，提高爆破质量，降低炸药单耗，减少爆破成本。所以逐步取代了非电塑料导爆管雷管，开始推广使用数码电子雷管进行矿山岩石爆破。

1 爆破缺陷产生的原因

1.1 大块率高的原因

大块主要产生于台阶顶部和爆区头排孔及最后一排孔部位[1]。大块率高的原因主要是由于炸药爆炸能量利用不均匀，岩石碰撞不充分导致[2]。

1.2 爆破振动大的原因

该矿露天爆破采用逐孔微差爆破技术，采用非电塑料导爆管雷管连接爆破网路，由于非电塑料导爆管雷管延期时间是按9 ms、17 ms、25m s、42 ms、65 ms、100 ms划分的，使用低段别地表雷管时，相邻两炮孔延期时间≤8 ms时默认为同响，而爆破振动主要是由于爆区同响炮孔数过多产生的[3]。

1.3 爆破侧翻后翻的原因

逐孔微差爆破技术爆破原理是前一炮孔起爆为后面炮孔创造自由面，由于塑料导爆管雷管延期时间控制间隔≤8 ms时默认为同响，可能会造成爆区倒数第二排炮孔与最后一排炮孔时间间隔过小出现同响情况，未能给最后一排炮孔爆破提供足够的自由面，产生严重的侧翻后翻现象，增加后续处理成本。

2 数码电子雷管的性能与引进应用

2.1 数码电子雷管的性能

数码电子雷管是采用专用芯片替代传统延期药的雷管，内置身份信息码、管壳码和起爆密码，与电雷管及导爆管雷管相比，其延时精度高，延期时间可现场自由设置，数码电子雷管具有延期时间高精度性，延期时间0～16000 ms；设定间隔1 ms；100 ms内误差<1 ms；101～16 000 ms，误差<1%。爆破网路的延期时间可以在爆破起爆前任意调整，使得爆破网路延期时间设计更加灵活，相邻炮孔间延期时间能够实现1 ms以内的延期间隔，真正实现逐孔微差起爆[4]。整个爆破网路不存在地表雷管，炮孔间的延期时间均由炮孔内的雷管芯片直接设定，有利于爆破有害效应的控制。爆破网路连接时，只需将数码电子雷管的脚线连接专用手持终端，就可以完成每一发雷管的数据采集、延时编辑、网路检测、授时起爆及数据管理。通过数码雷管与雷管起爆系统之间的双向沟通，能够便捷的进行网路检测，提高数码电子雷管起爆网路导爆的可靠性。由于数码电子雷管具有延期时间可编程的特性，能够提供精确可靠的起爆时间，能更加充分的利用炸药爆炸能量。可以依据现场的地质条件、岩石性质、生产需求等因素精确设定网路延期时间，为爆破孔网参数的扩大创造有利条件，尽可能节约爆破成本，降低炸药单耗。

2.2 数码电子雷管的实验与应用

目前，峨口铁矿一直使用高精度非电导爆管雷管，其存在一定弊端：①延期时间固定，分6个段别：9 ms、17 ms、25 ms、42 ms、65 ms、100 ms；②当使用高精度导爆管雷管连接爆破网路时，相邻两炮孔延期时间≤8 ms，会出现爆破效果不好现象；矿部自2019年引进实验并开始使用数码电子雷管进行露天中深孔及巷道掘进爆破。

2.2.1 数码电子雷管防水性实验

防水性试验：将10发数码电子雷管浸泡于水深8 m的中深孔中，分别浸泡24 h和72 h后，进行起爆实验，10发数码电子雷管均正常起爆，完成防水性试验。

2.2.2 数码电子雷管的应用

分别在该矿露天中深孔爆破与巷道掘进爆破中应用数码电子雷管。

(1)露天中深孔爆破使用数码电子雷管

现场爆破实验应用：分别于南西区1660水平1660—1648水平终了斜坡路、南西区1636水平中深孔爆破使用数码电子雷管进行爆破网路连接。

南西区1660水平1660—1648水平终了路浅孔爆破、南西区1636水平爆区压渣爆破，爆破参数、装药结构、装药量均按照以往经验设计，爆破网络连线采用数码电子雷管设计，网络延时参照ORICA经验曲线图[5]，孔间延期时间为3～8 ms/m，排间延期时间为8～15 ms/m。根据露天中深孔孔距6.5～7.5 m，排距5.5～6.5 m，计算得孔间延期时间19.5～60 ms，排间延期时间44～97.5 ms，选取合适的网路延期时间[6]；爆破后，后破裂线较使用非电塑料导爆管雷管有明显改善，在预计出现后翻部位，均出现明显破裂线(如图1所示)，且几乎没有爆破飞石。

图 1 爆破后破裂线明显Fig. 1 The rupture line after blasting is obvious

(2)巷道掘进爆破应用数码电子雷管

3#栈桥矿体赋存于峨口铁矿露天采场境界外，位于南东区东南部，南东地下采区设计开采范围之外，属于高陡边帮矿体。矿体由西向东平行搌布，走向北东东、南倾，倾角一般变化于70°～80°间，整体较陡，设计开采1830水平以上的矿体，采用无底柱分段崩落法，脉内开采。巷道断面规格4.7 m×4.4 m，根据设计要求：巷道断面轮廓采用光面爆破[7]，硐内底板坡度3‰。3#栈桥巷道掘进最优爆破设计方案采用：直眼掏槽方式，掏槽眼13个(中间9个空眼)、辅助眼31个、周边眼23个(炮孔布置如图2所示)，孔网参数：掏槽眼孔距400 mm、周边眼孔距750 mm、底眼孔距700 mm、辅助眼孔距600～700 mm；爆破网路连接采用：掏槽眼、辅助眼采用数码电子雷管连接，周边光爆眼采用导爆索数码电子雷管连接。

图 2 炮孔布置图(单位：mm)Fig. 2 Artillery layout(unit：mm)

由于数码电子雷管延期时间控制精确，巷道掘进爆破应用数码电子雷管连接爆破网路，各炮孔起爆时间间隔精确，杜绝使用分段雷管起爆时同响的情况[8]，爆破后巷道成型情况良好，爆破块度均匀[9]，光面爆破效果显著，巷道断面出现半壁孔概率远远大于使用分段雷管[10]。爆破效果如图3所示。

图 3 巷道掘进爆破效果图Fig. 3 Effect of roadway excavation blasting

3 结论

工程实践应用表明，数码电子雷管延期时间具有高精度性，无论露天中深孔爆破还是巷道掘进爆破，都能够精确控制孔间微差时间，确保炮孔内上下两段炸药同时起爆，增大起爆能量，提高炸药能量利用率，有效提高爆破质量，降低大块率，提高巷道断面光爆效果，降低炸药单耗，总体上降低了采矿成本。