導爆管雷管擊發起爆工藝試驗研究

蔡建華，黃壽元，馮 敏

(1.湖南辰州礦業股份有限公司， 湖南沅陵縣 419607;2.中鋼集團馬鞍山礦山研究院有限公司，安徽馬鞍山市 243000;3.金屬礦山安全與健康國家重點實驗室， 安徽馬鞍山市 243000)

0 前言

起爆工藝是在確保爆破作業區域人員、設備安全的條件下，將起爆信息準確的分配到每一個設計起爆點(孔)，它包含爆破網絡與安全措施兩個部份。起爆方法是爆破網絡乃至整個起爆工藝的核心。當火雷管列為國家嚴禁生產的產品之后，非煤礦山必須尋找新的導爆管起爆方法、爆破網絡及對應的起爆工藝。

1 非煤礦山在用起爆方法評述

1.1 電雷管起爆方法

起爆系統由發爆器、電雷管、普通導爆管雷管組成。電雷管價格低，系統起爆成本低;電雷管操作簡單、起爆電流小;電雷管抗雜散電流的性能差［1-2］。

1.2 延長導爆管擊發起爆方法

近距離擊發起爆導爆管、導爆管遠距離傳爆，起爆系統由發爆器、擊發針、塑料導爆管、繼爆元件、普通導爆管雷管組成。

非電導爆管自身有很好的安全性，具有抗雜散電流的能力，可以避免早爆等安全事故;但導爆管不可重復使用，起爆成本高;每次爆破前都要重新連線，準備工作時間長、操作難度大［1-2］。

1.3 鉛管延期雷管起爆方法

起爆系統由發爆器、鉛管延期雷管、普通導爆管雷管組成。

延時雷管是依靠藥劑燃燒反應來控制時間的，因而極易發生斷燃、速燃等不可靠因素;鉛管延期燃燒時其管的外表溫度過高，如操作不當，極易燒傷需起爆的導爆管，產生盲、誤炮;井下光線較弱的條件下，作業人員極易產生擊發錯誤;雷管廠家直供價20～25元/發，起爆成本高。

1.4 SF－A電子編碼雷管起爆方法

起爆系統由電子雷管專用發爆器、報警器、爆破母線、爆破子線、SF－A電子雷管以及普通導爆管雷管組成。

SF－A電子編碼雷管搞靜電干擾性能強，安全性較好;SF－A型電子雷管直供價25～30元/發，專用發爆器2000元/臺，起爆成本高;適用于工程爆破［3］。

1.5 在用起爆方法存在的不足

以上4種起爆方法均可用于非煤礦山井下導爆雷管爆破網絡，但應用于生產后存在以下問題:

(1)電雷管起爆方法應用于非煤礦山安全風險大，最新資料顯示電雷管將被淘汰;

(2)延長導爆管起爆方法操作復雜，我公司年增加爆破成本500萬元以上;

(3)鉛管延期雷管起爆方法存在安全隱患，我公司年增加爆破成本300萬元以上;

(4)SF－A電子編碼雷管起爆方法操作復雜，我公司年增加爆破成本500萬元以上。

因此，需要研究一種適合非煤地下礦山新的導爆管雷管起爆方法及對應的爆破網絡與起爆工藝，該起爆工藝應能滿足如下要求:安全性能好、材料來源廣、起爆成本低、員工操作簡單。

2 導爆管雷管擊發起爆工藝

2.1 起爆方法與爆破網絡

在大量基礎工作［4-5］和反復討論的基礎上初選了如下起爆方法及對應的起爆系統:

(1)近距離擊發起爆導爆管及與之相連的雷管;

(2)起爆系統由發爆器(見圖1)、爆破母線(銅芯復套線)、擊發針(見圖2)、普通導爆管雷管組成。

圖1 MFB－200發爆器型

圖2 CCH型非電導爆管擊發針

2012年6月28日將對初選的發爆器、銅芯復套線、擊發針連結進行了導爆管擊發起爆實驗，5次實驗擊發，導爆管的擊爆率達到100%。

試驗證明初選的擊爆起爆方法有一定的可行性，因而可考慮做小范圍的生產性試驗，通過生產性試驗對初選的起爆方法與爆破網絡進行優化和定型。

2.2 起爆方法的生產性試驗

2012年8～12月采用初選的起爆方法與爆破網絡在洪江辰州響溪金礦井下做生產性試驗，通過試驗完成了方法與網絡的修改、優化與定型，試驗過程中做了如下修改。

(1)設計選用的CCH型非電導爆管擊發針易損、成本高，改為絕緣細導線做爆破子線代替擊發針;因銅芯復套線成本高，改用2.5 mm2鋁芯復套線做爆破母線。

(2)生產性試驗后爆破網絡修改為“發爆器+爆破母線+爆破子線+導爆管雷管”(見圖3)。

2.3 爆破網絡可靠與安全性試驗

2.3.1 試驗原因

起爆工藝應從安全、可靠、經濟、適用性等多方面考慮，方法的安全、可靠性可通過室內試驗證明，工藝的經濟、適用性必須經生產性試驗驗證。

因選定的方法是通過發爆器產生高壓瞬時電流擊發導爆管起爆，井下動力電壓一般為380 V，如經試驗證明該起爆方法在380 V電壓作用不被擊爆，則該方法的安全性好;如能被擊爆，則證明該方法及對應的工藝存在安全隱患。

圖3 生產性試驗的爆破網絡

可靠性試驗主要是檢驗方法的準爆率，若試驗證明該方法準爆率高則可靠性好，否則該方法及對應的爆破工藝極易被淘汰。

2.3.2 安全性試驗

2012年9月5日在機電維修車間做新起爆方法的安全性試驗(見圖4)。

圖4 安全性試驗連線

試驗用的2.5 mm2鋁芯復套線100 m，其一端連接380 V電源開關下端，另一端連接兩根絕緣導線，兩絕緣細導線另一端插入導爆管內，合閘通電后兩絕緣細導線末端未出現短路和產生電火花、導爆管未被擊爆。

斷電后將復套線改連接在MFB－200發爆器上擊發，導爆管被擊爆。后用萬用表檢測，試驗電源實際電壓為480 V。

2.3.3 可靠性試驗

2012年10月2～4日公司爆破技術員對新起爆方法進行了可靠性試驗(見圖5)。

第一類型試驗:2.5 mm2鋁芯復套線100 m，其一端連接MFB－200發爆器，另一端連接兩根絕緣導線，兩絕緣細導線(3 m)的另一端塞進導爆管內，試驗擊發3次3擊爆，準確率達100%。

第二類型試驗:將2.5 mm2鋁芯復套線延長至200 m，其他相同，試驗擊發3次3擊爆，準確率達100%。

第三類型試驗:將2.5 mm2鋁芯復套線延長至200 m，爆破子線延長至20 m，其他相同，試驗擊發3次3擊爆，準確率達100%。

圖5 可靠性試驗連線圖

2.3.4 試驗結論

生產性試驗證明，選用的起爆器性能穩定、操作簡單、選用的材料來源廣;可靠性試驗證明該起爆方法準爆率高、該起爆方法及對應的爆破網絡性能穩定。安全性試驗證明，該起爆方法在480 V的電源作用下不被擊爆，該起爆方法及對應的爆破網絡抗外電干擾性強、安全性好。

試驗證明，該起爆方法及對應的爆破網絡與起爆工藝可行。

2.4 爆破網絡確定

2.4.1 起爆方法原理簡述

(1)MFB－200發爆器通過內部的電路將低壓直流電源聚升至1800～2000 V，放電后其產生的瞬時高壓電流通過爆破母線傳至爆破子線。

(2)在爆破子線的端部短路產生電火花擊爆導爆管管壁粘附的炸藥，在導爆管內產生爆轟沖擊波。

(3)爆轟沖擊波沿導爆管傳播，起爆與之相連的雷管，雷管爆炸后起爆與之相連爆破網絡，完成爆破作業。

2.4.2 爆破網絡所需材料

通過方案選擇、生產性試驗與室內試驗確定的爆破網絡為:“擊發器+爆破母線+爆破子線+導爆管雷管”(圖3)，爆破網絡所需材料:

(1)MFB－200型發爆器;

(2)2.5 mm2鋁芯復套線，用作爆破母線;

(3)絕緣細導線，用作爆破子線;

(4)導爆管雷管;

(5)其他輔助工具、材料。

2.5 工藝要求與安全管理

(1)爆破母線2.5 mm2鋁芯復套線一端與MFB－200發爆器的電流輸出裝置連接，另一端與爆破子線相連。

(2)為保護爆破母線，爆破子線(雙線)與導爆管合計長度不應短于15 m，爆破子線的一端與鋁芯復套線相連，另一端緊緊纏繞端部剪齊后插入引爆雷管的導爆管內，插入深度約5～10 mm。

(3)為確保每次起爆的準爆率，插入導爆管中的爆破子線嚴禁預先導通，爆破母線、爆破子線與導爆管的各連結點均須用膠布纏緊。

(4)爆破點裝藥連線、警戒信號與火雷管起爆工藝相同，用導爆管雷管做起爆雷管。

(5)在確認所有工作準備完全、爆破作業面人員撤出、爆破工所在位置安全后起爆。

3 導爆管雷管擊發起爆工藝應用

(1)井下生產應用。辰州公司2013年1月開始了新起爆工藝的技術培訓與推廣工作，2013年3月后我公司所屬礦山井下全改為該起爆工藝。

(2)千米豎井掘進應用。辰州公司2013年6月開工建設一條千米明豎井，工程承包單位提交的《豎井工程爆破作業指導書》設計采用電雷管起爆方法，但我公司認為電雷管起爆工藝安全性能差，必須改用公司新定型的起爆工藝。豎井爆破時，爆破工只能在地面操作發爆器，爆破母線的長度預計將超過1000 m。通過試驗，在提高發爆器功率、增大爆破母線過電面積的條件下，該方法成功應用于千米豎井掘爆施工。

4 結論

通過試驗確定的起爆工藝應用于生產后，操作簡單、準爆率高、安全性能好，起爆所需的材料來源廣、發爆器性能穩定、發爆器與爆破母線能重復利用，成本低。該工藝在增大發爆器起爆能和爆破母線過電斷面后同樣能適用于超千米距離擊發起爆。

我公司在停止使用火雷管后，該起爆工藝能迅速應用于生產，實現了礦山生產的平穩過渡，與火雷管起爆工藝相比，成本基本持平，但與兄弟礦山采用的其他起爆工藝相比，年節約生產成本500萬元以上。

［1］郭進平，聶興信.新編爆破工程實用技術大全［M］.北京:光明日報出版社，2002.

［2］戴碧勇，肖紹清.非電導爆管及其系統的安全與可靠性［A］.第七屆全國工程爆破學術會議論文集［C］.成都:中國工程爆破協會，2001:637-640.

［3］顏克俊，史志秀.基于電子雷管的爆破網絡技術在凡口礦的應用［J］.采礦技術，2013，13(5):67-70.

［4］鄭思友，翟延海.工業雷管可靠起爆塑料導爆管試驗研究［J］.爆破器材，2010，39(2):29-30.

［5］趙 翔，等.導爆管起爆網路連接方式探討［J］.爆破，2008，25(2):34-35.