中深孔直眼掏槽爆破工艺在数码电子雷管中的应用

陈玉章

（福建煤电股份有限公司 福建龙岩 364000）

1 数码电子雷管

1.1 数码电子雷管的推广应用

2021 年12 月工业和信息化部发布《“十四五”民用爆炸物品行业安全发展规划》，要求到2022 年后要实现工业雷管逐步全面升级换代为数码电子雷管，并加大对数码电子雷管的推广应用。根据《工业和信息化部安全生产司关于进一步做好数码电子雷管推广应用工作的通知》（工安全函 〔2022〕109 号）［1］，煤矿许用工业雷管将于9 月底前停止生产、11 月底停止销售。

1.2 数码电子雷管使用特性

数码电子雷管作为目前爆破行业的新兴技术，在推广应用方面具有重要意义。与传统电子雷管相比，数码电子雷管具有无法比拟的安全性和管控功能，在安全性、管理便捷性和社会危害性程度低等方面具有突出优势。

1.2.1 使用安全性和可靠性

数码电子雷管采用先进的数字技术，可以实现精确的时间延迟控制和引爆精度，大大降低了误爆的风险。此外，数码电子雷管还具备更高的抗静电和防雷击能力，极大地提高了雷管的可靠性和稳定性，从而确保了施工过程的安全性和可靠性。

1.2.2 管理便捷性

数码电子雷管通过雷管与数字爆破系统的配合使用，施工人员可以对大量雷管进行编址和编程操作，实现对爆破方案的精细化管理和控制。数码电子雷管还可以实现远程无线通信和遥控操作，有效减少了施工人员的劳动强度和作业难度，提高了施工效率。

1.2.3 社会危害性程度低

数码电子雷管能够实现火工品的闭环管理，社会危害性程度低。数码电子雷管具有独立编址和可编程的功能，可以实现对每一发雷管的精确控制和监控，这意味着爆破作业现场可以对每一个雷管的使用情况进行实时记录和管理，提高了爆破作业的追溯性和可控性，减少了潜在的安全风险。

2 数码电子雷管应用存在的相关问题

2.1 成套材料使用成本增加

由于数码电子雷管采用电子控制模块技术，其造价成本比毫秒电雷管高，另需采用专用联接线，成本也会增加，专用解码起爆器也比普通放炮器的单价要高。对于广泛应用爆破器材的矿山企业使用成本明显增加，详见表1。

表1 爆破成套材料单价对比表

2.2 楔型掏槽爆破工艺在矿山掘进中的应用

2.2.1 楔型掏槽爆破工艺应用及效果

为验证楔型掏槽爆破工艺在数码电子雷管矿山掘进中的爆破效果，选择在同一地点同一岩性条件下进行爆破试验。掏槽眼的布置方式采用楔型掏槽，炮眼布置形式为：掏槽眼4 个、辅助眼7 个、周边眼10 个、底眼5 个、水沟眼1 个，合计共27 个炮眼。其中掏槽眼深1.20 m，其他眼深1.0 m。

采用楔型掏槽爆破后，应用数码雷管与毫秒雷管爆破相同的效果，爆破后单循环进尺为0.75 m，炮眼利用率75%，雷管耗36 个/m，炸药消耗14.4 kg/m。单循环进尺较低，雷管消耗量较高。

2.2.2 火工材料消耗

采用楔型掏槽爆破工艺，数码电子雷管因成套材料单价与使用毫秒雷管相比，差距较大，掘进火工材料方面需增加571.54 元/m，火工成本增加明显，详见表2。

表2 楔型掏槽火工材料成本分析表

3 中深孔直眼掏槽爆破工艺在矿山掘进中的应用

3.1 采用中深孔直眼掏槽爆破试验目标和任务

针对楔型掏槽爆破工艺存在雷管消耗量较大及使用数码电子雷管造成掘进成本增加明显，福建煤电股份有限公司在分析了2 座矿井岩石特征后，成立了“中深孔爆破课研小组”，在生产矿井中开展中深孔直眼掏槽爆破技术试验。

中深孔直眼掏槽技术试验方案主要以优化掏槽眼的布置及装药结构为主。制定单循环进尺提高至1.5 m 以上，单循环雷管消耗控制在20 发/m 以下，单进水平（二班制）提高到80～85 m/（面·月）的目标。在中深孔爆破工艺达到预期效果后再在全公司所有工作面推广应用，实现节支降本的目的。

3.2 2 种中深孔直眼掏槽试验方案比较

3.2.1 圆筒型中深孔直眼掏槽

（1）炮眼布置方式。采用圆筒型中深孔直眼掏槽形式布置，中间1 个掏心眼与周边空眼（共6 个）眼距100 mm，直线平行布置，掏槽眼眼深2.0 m。辅助眼间距550 mm 均匀布置在周边眼与掏槽眼之间，眼深1.8 m；周边眼间距450 mm 均匀布置在巷道轮廓线上，眼深1.8 m；周边眼、辅助眼与巷道轴线平行；底眼间距550 mm（拱形巷道底眼间距610 mm），均匀布置在底板线0.15 m 以上，下俯角5°～10°。炮眼布置详见图1。

图1 圆筒型炮眼图（单位：mm）

（2）装药结构及参数。使用二级煤矿许用乳化炸药（单卷240 g），装药时中间1 个掏心眼装药，另6 个空眼不装药，4 个菱型掏槽眼装药。使用数码电子电雷管进行爆破，依次为掏心眼及掏槽眼2 段、辅助眼3 段、周边眼4 段、底眼及水沟眼5 段。采用反向装药结构，并联方式，各炮眼用炮泥封满，爆破参数见表3。

表3 圆筒型中深孔直眼掏槽爆破参数表

（3）爆破效果。采用圆筒型中深孔直眼掏槽进行爆破，炮眼利用率可达到90%，矸石破碎程度较均匀，巷道成型控制效果良好。爆破效果见表4。

表4 圆筒型中深孔直眼掏槽爆破效果

（4）圆筒型中深孔直眼掏槽火工材料成本。采用圆筒型中深孔爆破工艺，主要是把中下部掏槽眼布置方式改为圆筒型布置，对装药结构也相应进行了调整。爆破后炮眼利用率及单循环进尺提高明显。经计算，火工材料成本为552.66 元/m，比楔型掏槽形式节约了346.58 元/m，详见表5。

表5 圆筒型中深孔直眼掏槽火工材料成本分析表

3.2.2 矩阵型中深孔直眼掏槽

（1）炮眼布置方式。采用直眼掏槽形式，矩阵型布置，中间1 个掏心眼与周边呈矩型空眼（共8 个）眼距100 mm，直线平行布置，掏槽眼眼深2.3 m。辅助眼间距400 mm，均匀布置在周边眼与掏槽眼之间，眼深2.1 m；周边眼间距500 mm，均匀布置在巷道轮廓线上，眼深2.1 m；周边眼、辅助眼与巷道轴线平行；底眼间距550 mm（拱形巷道底眼间距680 mm），均匀布置在底板线0.15 m 以上，下俯角5°～10°。炮眼布置详见图2。

图2 矩阵型炮眼布置图（单位：mm）

（2）装药结构。使用二级煤矿许用乳化炸药（单卷240 g），装药时中间1 个掏心眼装药，另8 个空眼不装药，4 个菱型掏槽眼装药。使用数码电雷管进行爆破，依次为掏心眼及掏槽眼2 段、辅助眼3 段、周边眼4 段、底眼及水沟眼5 段。采用反向装药结构，各炮眼用炮泥封满，爆破参数见表6。

表6 矩阵型中深孔直眼掏槽爆破参数表

（3）爆破效果。采用矩阵型中深孔直眼掏槽进行爆破，矸石破碎程度中等，周边眼与辅助眼的爆破效果较差，巷道成型与圆筒型布置对比相对较差。爆破效果见表7。

表7 矩阵型中深孔直眼掏槽爆破效果

（4）矩阵型中深孔直眼掏槽火工材料成本。采用矩阵型中深孔直眼掏槽爆破后炮眼利用率为85.7%，火工耗材比圆筒型节省16.97 元/m，与楔型掏槽布置相比节约了363.55 元/m，详见表8。

3.3 中深孔直眼掏槽爆破试验取得的成效

试验的2 种中深孔直眼掏槽炮眼布置方式，单循环进尺均可提高至1.6 m 以上，单循环雷管消耗量基本控制在16～18 发/m 之间，单进水平（二班制）提高到85 m 左右，火工材料比采用楔型掏槽爆破工艺节约340 元/m 以上。

矩阵型中深孔直眼掏槽存在的主要问题是打眼个数及眼深增加，单循环打眼时间较长，人员作业强度较大。综合2 种方案进行比较，圆筒型布置优势比较明显。

4 使用中深孔直眼掏槽爆破注意事项

4.1 画好轮廓线提高炮眼质量

打眼前首先按中腰线先画出巷道的轮廊线，按炮眼布置图事先布好眼，打眼时控制好炮眼的角度和方向，这一步骤的准确性对于后续的爆破作业至关重要［2］。根据炮眼布置图，严格控制炮眼的角度和方向，打眼的过程在掏心眼插1 根长钻杆做为施工空眼的参照物，确保空眼的距离和角度符合设计要求。通过精确布置炮眼，可以使爆破能够充分发挥作用，达到设计要求。

4.2 视围岩情况适当增减装药量

装药量要根据现场实际施工时的围岩软硬程度及地质条件变化情况，适当增减装药量，以达到最佳爆破效果。

装药量的调整是爆破作业中的关键环节。在实际施工中，煤岩的软硬程度和地质条件会发生变化。因此，需要根据现场实际情况适当增减装药量，以达到最佳爆破效果。对于软煤或软岩层，适当增加装药量可以增强爆破效果；而对于硬煤或硬岩层，适当减少装药量可以避免过度破碎［3］。通过灵活调整装药量，可以在爆破作业中最大限度地提高爆破效率和安全性。

4.3 防倒棚调整炮眼的布置方式

为防止倒棚，梯形支架巷道的掏心眼和掏槽眼布置位置适当放低（掏心眼布置在底板上约1 m 左右处）［4］。这样的设计可以有效地增加巷道的稳定性，防止在爆破过程中出现巷道倒塌，确保施工的顺利进行和人员的安全。

5 结语

福建煤电股份有限公司试验的2 种中深孔直眼掏槽爆破技术试验取得了良好的效果，对提高单循环进尺、降低雷管消耗量等指标完成较好。在当前使用数码电子电雷管成为必然的趋势之下，可有效解决因数码电子雷管单价增加带来的掘进成本增加的难题。在今后的矿山掘进生产过程中如何持续做好新产品新工艺使用带来新的问题，还需组织生产技术人员针对不同岩性、不同断面掘进等选择合理的炮眼布置方式开展相应的技术研究，从经济角度加以分析、比较、优化，为矿山可持续发展奠定良好的基础。