鋼筋混凝土支撐圍護系統(tǒng)爆破起爆網路研究

葉斌元

浙江寧波京安爆破工程有限公司，浙江省 寧波市 315200

鋼筋混凝土支撐圍護系統(tǒng)爆破起爆網路研究

葉斌元

浙江寧波京安爆破工程有限公司，浙江省 寧波市 315200

本文從鋼筋混凝土支撐圍護系統(tǒng)爆破起爆網路的構成、初步設計、延時控制以及導爆管雷管的準爆性分析了網路的可靠性，并進行了實際應用，有助于這類控制爆破拆除工程的設計和施工。

起爆網路；鋼筋混凝土支撐圍護系統(tǒng)；拆除爆破

initating circuit; reinforced concrete braces system; demolition blasting

1 引言

鋼筋混凝土支撐控制爆破拆除起爆網路一般分電起爆系統(tǒng)和非電起爆系統(tǒng)兩類。由于鋼筋混凝土支撐的控爆拆除多在人群密集的城市里進行，故受各種雜散電流、射頻電流、靜電、感應電以及雷電等的影響較多，相對而言，采用非電起爆系統(tǒng)比較安全。

由于鋼筋混凝土支撐圍護系統(tǒng)面積大、周圍建筑林立、需保護設施比較多，為避免在起爆時因起爆網路出現(xiàn)問題而造成網路被炸斷導致盲炮情況發(fā)生，降低因反復連接網路和起爆而影響周圍需保護設施等安全，敷設網路前必須對起爆網路進行可靠性計算與分析，以便選擇可靠度相對較高的起爆網路進行實施。同時，為盡量減少爆破危害效應對周圍設施的不良影響，必須采取合適、可靠的起爆網路以保證拆除爆破的安全、順利實施。為此，必須對網路的可靠度進行研究。

2 網路可靠度研究[1][2][3]

由于導爆管雷管無法用儀表檢測，當其準爆率達不到100%時，無法判定哪一個雷管拒爆。當不合格產品進入網路后，它們對網路順利起爆的完成將產生不同程度的影響。所以，在網路設計中必須采取適當?shù)陌踩珒浞绞剑岣呔W路的設計可靠度，保證網路能可靠地起爆。

設計可靠度（Rs）是指接力起爆網路在網路正常設計、正常敷設和正常使用的條件下，完成預定功能的概率。在網路設計、敷設和使用中人為的過失（采用過期起爆元件、網路漏接、錯接等），不在設計可靠度考慮范圍內。

2.1 塑料導爆管[4]

塑料導爆管是一種內壁涂有混合炸藥粉末的塑料軟管。外徑為(2.95±0.15)mm，內徑為(1.40±0.10)mm。混合炸藥：91%奧克托金+9%鋁粉，藥量：14～16mg/m（圖1）。塑料導爆管的傳爆速度≥1600m/s。主要用于起爆工業(yè)火雷管或作為塑料導爆管非電雷管的腳線或作為傳爆網路連接線。

圖1 塑料導爆管結構示意圖

2.2 網路元件組成及符號表示

導爆管非電起爆網路由四種元件組成，即起爆元件、傳爆元件、連接元件和激發(fā)元件，其中連接元件可用組合雷管或傳爆接頭，但因毫秒延期傳爆接頭目前尚未投入使用，所以孔外接力式網路中的連接元件多用毫秒延期導爆管雷管。網路元件組成及符號見表1[5]。

2.3 爆破網路的初步設計

串聯(lián)法：導爆管的串聯(lián)網路如圖2所示，即把各起爆元件依次串聯(lián)在傳爆元件的傳爆雷管上，每個傳爆雷管的爆炸就完全可以擊發(fā)與其聯(lián)接的分支導爆管。

并聯(lián)法：導爆管并聯(lián)起爆網路的聯(lián)接如圖3所示，即把炮孔或藥室中非電毫秒雷管用一根導爆管延伸出來，然后把數(shù)根延伸出來的導爆管用連通管或傳爆雷管并在一起。

簇聯(lián)法：傳爆元件的一端聯(lián)接擊發(fā)元件，另一端的傳爆雷管外表周圍各支導爆管（即起爆元件），如圖4所示。簇聯(lián)支導爆管與傳爆雷管多用工業(yè)膠布纏裹。簇聯(lián)法為并聯(lián)法的一種形式。

并串聯(lián)法：并聯(lián)網路與串聯(lián)網路的結合組成并串聯(lián)網路，如圖5所示。

圖2 串聯(lián)連接網路

圖3 并聯(lián)連接網路

圖4 簇聯(lián)連接網路

圖5 并串聯(lián)連接網路

表1 起爆網路組成元件及符號

2.4 導爆管起爆網路的延時

典型的導爆管網路，必須通過使用非電延期雷管才能實現(xiàn)微差爆破。導爆管起爆的延期網路，一般分為孔內延期網路、孔外延期網路和孔內外聯(lián)合延期網路三種。

孔內延期網路：在這種網路中傳爆雷管（傳爆元件）全用瞬發(fā)非電雷管，而裝入炮孔內的起爆雷管（起爆元件）是根據(jù)實際需要使用不同段別的延期非電雷管。當干線導爆管被擊發(fā)后，干線上各傳爆瞬發(fā)非電雷管順序爆炸，相繼引爆各炮孔中的起爆元件，通過孔內各起爆雷管的延期后，實現(xiàn)微差爆破。

由于非電導爆管毫秒延期雷管的段別有限，目前國內導爆管毫秒延期雷管的段別不超過30段，因而本延期網路只適合于每次爆破規(guī)模較小的爆破作業(yè)。當然隨著電子延期雷管的出現(xiàn)，孔內延期網路將會得到很大的發(fā)展。

孔外延期網路：在這種網路中炮孔內的起爆非電雷管用瞬發(fā)非電雷管，而網路中的傳爆雷管按實際需要用延期非電雷管。這種網路可以節(jié)約成本，但安全性差，常常會出現(xiàn)先爆網路差生的飛石、沖擊波將后爆網路炸斷現(xiàn)象。因而必須采取措施，比如采用直接覆蓋措施以保護起爆網路不被破壞。由于安全性差，故這種網路也不適合大規(guī)模爆破作業(yè)。

孔內外聯(lián)合延期網路：這種網路是在炮孔內和炮孔外皆裝延期雷管，靠延期雷管來實現(xiàn)孔內外共同延期。一般在孔內裝入高段別延期雷管，在孔外用低段別延期雷管進行微差爆破，以控制爆破震動、空氣沖擊波的危害。這種網路可適合不同作業(yè)環(huán)境，能夠滿足大規(guī)模爆破作業(yè)需要。

2.5 導爆管雷管的準爆率

工廠制造出的導爆管非電雷管，總與一定長度的塑料導爆管相連，因此常成為“導爆管雷管”或“組合雷管”。導爆管雷管的準爆率（p）等于多大，不同文獻說法不一。有的文獻提出p=86.09%，有些單位實測為p=90%以上或p=96.12%（置信度為0.95時）。由國家標準規(guī)定的導爆管雷管出廠檢驗標準，應用可靠性數(shù)學中的矩估計法可知，導爆管雷管的準爆率不低于39/40即p=97.5%。

2.6 起爆網路系統(tǒng)可靠性的計算與分析

2.6.1 起爆網路系統(tǒng)可靠性的計算原則[6][9]

根據(jù)可靠性理論，計算起爆網路系統(tǒng)的可靠性，首先應根據(jù)起爆元件或起爆單元在起爆網路內完成起爆任務的功能關系，繪制出起爆網路系統(tǒng)的可靠性邏輯圖；然后，根據(jù)邏輯圖計算起爆網路的可靠度。對于一定形式的起爆網路系統(tǒng)，整個網路系統(tǒng)的可靠性是由組成網路系統(tǒng)的所有各分系統(tǒng)中可靠性最小的分支系統(tǒng)決定的。因此只需要畫出各分支系統(tǒng)中最后一個最小分支（或炮孔）的可靠性邏輯圖，其可靠度在所有分支系統(tǒng)中最小，該最小可靠度即代表整個網路系統(tǒng)的可靠度。圖6、圖7分別為單式導爆管雷管、加強導爆管雷管起爆系統(tǒng)可靠性邏輯圖。

2.6.2 起爆網路系統(tǒng)可靠度的數(shù)學模型

根據(jù)爆破拆除初步設計的起爆網路系統(tǒng)的最小分支系統(tǒng)可靠性邏輯圖，得到起爆網路可靠度的計算模型[7][10]。

1）單式導爆管雷管起爆網路可靠度數(shù)學模型

2）加強導爆管雷管起爆網路可靠度數(shù)學模型

式中，Rs為起爆網路的可靠度；Rj為導爆管雷管與導爆管傳爆結點的可靠度，根據(jù)文獻[8]，Rj=0.9943；r為導爆管雷管的可靠度，y=0.9612；n為導爆管起爆網路內最小分支傳爆結點的階數(shù)（個數(shù)）。

2.6.3 起爆網路系統(tǒng)可靠度的計算

將已知數(shù)據(jù)帶入（1）、（2）式，對上述起爆網路系統(tǒng)可靠度進行計算。

1） 單式導爆管雷管起爆網路可靠度（n=3）：Rs=0.8343

2） 加強導爆管雷管起爆網路可靠度（n=4）：Rs=0.9285

圖6 單式導爆管雷管起爆網路

假設導爆管傳爆可靠度為1，每孔內單發(fā)雷管、不考慮其它因素對網路可靠度的影響，準爆可靠度用下式表示：

式中，p0為單個雷管的準爆率，p0≥97.5%；n為雷管排數(shù)；m為每排雷管數(shù)；v為每個結點上傳爆雷管數(shù)量。

由上式可知，圖7所示的爆破網路隨著每個結點傳爆雷管數(shù)v的增加，網路可靠度提高；隨著網路排數(shù)n和每排雷管數(shù)m的增加，網路可靠度逐漸下降，為提高網路的可靠度，結點上常用雙發(fā)或多發(fā)傳爆雷管。

3 實際應用

在鋼筋混凝土支撐圍護結構爆破拆除的實際施工中，為趕工期，搶進度，在各方面安全滿足要求的情況下，目前發(fā)展為對同一層支撐結構，盡量采取一次性爆破拆除措施。這樣減少了爆破作業(yè)次數(shù)，從而降低了爆破作業(yè)對其他工種施工的影響，也降低了多次爆破作業(yè)所帶來的風險。在實際施工中，采用較普遍的為孔內高段延期孔外低段微差起爆網路。即在孔內裝入HS-4半秒延期雷管進行高段延期，在孔外可用MS-5、6、7、8等毫秒延期雷管微差加強雷管起爆（即用2發(fā)雷管綁扎網路），便可滿足施工要求。

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Research on Initiating Circuit of Demolition Blasting Reinforced Concrete Braces System

Ye Binyuan
(Zhejiang Ningbo Jingan Blasting Engineering Co., Ltd 315200)

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In this paper, Reliability of initating circuit is introduced, based on composition of the initating circuit of demolition blasting reinforced concrete braces system, design essentials, delay blasting and reliability of initiating circuit. And it is used to the construction processes engineering.That can be referred and applied for similar project.

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.08.051

葉斌元（1982—），男；寧波：浙江寧波京安爆破工程有限公司工程師、總經理助理。