露天采場(chǎng)臺(tái)階干擾降震爆破技術(shù)試驗(yàn)研究

張 溢，徐 敏

（江西銅業(yè)民爆礦服有限公司，江西 德興 334200）

數(shù)碼電子雷管是一種利用電子延時(shí)芯片取代過(guò)去延期藥的一種新型爆破器，在上世紀(jì)80年代，南非和瑞典等多個(gè)公司發(fā)布了第1代電子延期起爆系統(tǒng)，之后澳大利亞和德國(guó)也陸續(xù)開(kāi)發(fā)出電子起爆系統(tǒng)，我國(guó)是于2006年開(kāi)始將數(shù)碼電子雷管起爆系統(tǒng)應(yīng)用于三峽圍堰爆破中，之后市場(chǎng)上也出現(xiàn)了多種類型的數(shù)碼電子雷管系統(tǒng)。在上世紀(jì)90年代，我國(guó)開(kāi)始針對(duì)數(shù)碼電子雷管進(jìn)行深入研究，并于2006年自主研發(fā)了隆芯1號(hào)數(shù)碼電子雷管，同年召開(kāi)數(shù)碼電子雷管產(chǎn)品鑒定會(huì)，當(dāng)前數(shù)碼電子雷管起爆系統(tǒng)主要運(yùn)用于工程爆破過(guò)程中[1]。

1 數(shù)碼電子雷管的可靠性分析

圖1 數(shù)碼電子雷管

爆破優(yōu)化實(shí)驗(yàn)使用某公司生產(chǎn)電子起爆系統(tǒng)該系統(tǒng)是由數(shù)碼電子雷管（如圖1），起爆器以及編碼器共同構(gòu)成的（圖2）。專用漏電檢測(cè)主要是為檢測(cè)在雷管下孔，連線，堵塞等過(guò)程中，由于雷管角線受到外部作用力出現(xiàn)漏電，短路等問(wèn)題，使用數(shù)碼雷管可以設(shè)置1000毫秒之內(nèi)的延期時(shí)間，其誤差可實(shí)現(xiàn)2‰，其中另一臺(tái)起爆器其能力可以達(dá)到1680，每分支的連接管起爆次數(shù)可達(dá)到100法，電壓為42伏，起爆器的使用軟、硬件密碼可構(gòu)成安全裝置。從主管上來(lái)看，雷管絞線采用并聯(lián)，能夠直接連接到爆區(qū)主線上，在電子起爆器系統(tǒng)操作過(guò)程中，主要涉及兩個(gè)部分，分別是起爆前和起爆中的操作。爆前操作主要包括分支檢測(cè)，漏電檢測(cè)，雷管分發(fā)和鉆孔，聯(lián)網(wǎng)，將信息傳輸?shù)狡鸨鳎鸨暗臏?zhǔn)備工作包括起爆前開(kāi)機(jī)，輸入密碼，網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)，充電等。比如對(duì)于某露天礦臺(tái)爆破來(lái)說(shuō)，由于屬于高臺(tái)階，大孔徑，現(xiàn)場(chǎng)混裝的大規(guī)模爆破作業(yè)，且通常使用預(yù)裝藥的方式，爆區(qū)周邊有電產(chǎn)和鉆機(jī)高壓線，這對(duì)于抗高溫，抗腐蝕，抗電能力都具有較高要求，一旦出現(xiàn)拒爆或者早爆的問(wèn)題將會(huì)帶來(lái)大爆炸安全事故并影響最終的爆破生產(chǎn)。因此在開(kāi)采露天臺(tái)階爆破時(shí)通常使用數(shù)碼電子雷管的方式，能夠保障起爆的穩(wěn)定性，可靠性，同時(shí)在使用數(shù)碼電子雷管前還需要考慮到該雷管在深孔爆破實(shí)際使用條件，對(duì)數(shù)碼電子雷管專用設(shè)備進(jìn)行抗電能力以及延期精度的檢測(cè)，同時(shí)還需要分析起爆可靠性。

靜電感度的檢測(cè)：需要隨機(jī)抽取數(shù)碼電子雷管將其作為樣品，測(cè)試將其處于不同電容放電條件下其相應(yīng)的抗靜電能力。同時(shí)對(duì)其進(jìn)行抗雜散電流檢測(cè)，抽取一定量的數(shù)碼電子雷管作為樣品，將其置于不同模式下，分析電子雷管抗雜散電能力。數(shù)碼電子雷管的可靠性分析：在開(kāi)展該實(shí)驗(yàn)時(shí)可將其分為兩組，其中第1組檢測(cè)電子雷管是否能夠安全引爆起爆具和其他起爆管雷管，需要對(duì)第2組采用數(shù)碼電子雷管檢測(cè)，在現(xiàn)場(chǎng)炸藥車混裝預(yù)裝藥的條件下，測(cè)量其起爆可靠信，結(jié)果第1組電子雷管共檢測(cè)20發(fā)，且每發(fā)電子雷管延期時(shí)間平均間隔為500毫秒，其中10發(fā)連接起爆具，1發(fā)連接雷管，一發(fā)連接三發(fā)雷管，經(jīng)過(guò)起爆之后沒(méi)有發(fā)生任何數(shù)碼電子雷管拒爆，無(wú)法起爆道具的問(wèn)題，或者地表雷管不良問(wèn)題，但由于相對(duì)來(lái)看數(shù)碼電子雷管長(zhǎng)度要比普通雷管長(zhǎng)，因此和起爆器連接匹配度不高，為解決這一問(wèn)題需要特殊設(shè)計(jì)橡膠墊。

圖2 數(shù)碼電子雷管結(jié)構(gòu)

2 具體案例分析

過(guò)去主要采用的爆破技術(shù)，無(wú)論平均降震率和降震成功率在段間起爆時(shí)間間隔為40毫秒時(shí)效果最好，其次為15毫秒，時(shí)間間隔為25和30毫秒時(shí)降震效果較差。合理選擇時(shí)間間隔，僅管測(cè)定速度波形并不是完全呈現(xiàn)正弦波分布的，但受兩個(gè)地震波干擾過(guò)程中，同樣可以參照正弦波在介質(zhì)中的傳播情況進(jìn)行理論分析。當(dāng)所設(shè)周期為T(mén)0時(shí)，兩段間起爆時(shí)間為Δt，我們以第二地震波介入周期比為根據(jù)。結(jié)果表明當(dāng)周期比低于0.67時(shí)，此時(shí)能夠獲得不同干擾降震效果，而當(dāng)周期比介于0.33和0.5時(shí)，此時(shí)隨周期比的增加平均降震率也會(huì)顯著增加，當(dāng)周期比等于0.5時(shí)，此時(shí)能夠獲得最佳的干擾降震效果，當(dāng)周期比介于0.5和0.67時(shí)，此時(shí)隨周期比的增加平均降震率將會(huì)相應(yīng)降低、。如果傳播過(guò)程中正弦波沒(méi)有衰減，在第二周期如果該周期比需要滿足1.35到1.67的要求，這種情況下也能夠獲得良好的干擾降震效果，而當(dāng)該周期比介于1.33和1.5之間時(shí)，隨周期比增加平均降震率也會(huì)增加，當(dāng)周期比等于1.5時(shí)此時(shí)能夠獲得最佳的干擾降震效果，當(dāng)周期比介于1.5和1.67之間時(shí)，隨周期比增加平均降震率會(huì)相應(yīng)減少。而在今后具體應(yīng)用中使用時(shí)，通過(guò)改變起爆順序或者改變抵抗線方向，會(huì)使地震波的傳播方向與坡面成一定角度，而并不是垂直于邊坡的，這種情況下對(duì)于邊坡的穩(wěn)定性以及降震效果來(lái)說(shuō)是十分有利的。在起爆排數(shù)以孔數(shù)較多的情況下可以使用雙側(cè)相錯(cuò)起爆順序，進(jìn)而能夠增加相鄰排間的實(shí)際時(shí)間間隔，有利于在多排起爆條件下形成新自由面。根據(jù)實(shí)驗(yàn)所確定的時(shí)間間隔最佳為15毫秒，因此要求訂購(gòu)標(biāo)稱延期時(shí)間為0，15，30，45等段別高精度導(dǎo)爆管毫秒雷管，由于考慮實(shí)際情況，每個(gè)雷管所帶導(dǎo)爆管長(zhǎng)度需要結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行考慮，通常可以設(shè)置為20到22米的范圍內(nèi)[2,3]。

相對(duì)來(lái)看，數(shù)碼電子雷管，可將其起爆系統(tǒng)分為兩個(gè)部分，起爆前的準(zhǔn)備工作和起爆中的操作，在具體使用過(guò)程中可以將其分為以下步驟：首先進(jìn)行裝孔和雷管發(fā)放，在雷管發(fā)放時(shí)相比普通雷管和其他型號(hào)的雷管在發(fā)放上有一定的差別，由于數(shù)碼電子雷管其延期是通過(guò)炮孔邊到編碼器之間的距離，根據(jù)其設(shè)計(jì)延期時(shí)間能夠在現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)展延期設(shè)置，因此在數(shù)碼電子雷管發(fā)放過(guò)程中不需要考慮雷管和炮孔匹配以及段位等多種問(wèn)題，通常電子雷管角線使用的是線圈方式，在裝孔時(shí)很難出現(xiàn)角線等問(wèn)題，相對(duì)來(lái)說(shuō)裝孔速度快，能夠滿足實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)裝藥速度。雷管編程操作時(shí)需要對(duì)雷管針孔后由工作人員手持編碼器對(duì)相應(yīng)的電子雷管進(jìn)行延時(shí)設(shè)置，將其信息導(dǎo)入到相應(yīng)的編碼器中。

聯(lián)網(wǎng)檢測(cè)以及分支檢測(cè)。電子雷管網(wǎng)絡(luò)使用并聯(lián)方式連入到主網(wǎng)中，角線末端通過(guò)線卡打開(kāi)后將其連接到連接線上，操作簡(jiǎn)便，由于在操作過(guò)程中可能會(huì)遇到堵塞或者裝藥問(wèn)題，進(jìn)而對(duì)網(wǎng)絡(luò)存在一定破壞，因此在實(shí)驗(yàn)時(shí)當(dāng)連接一方網(wǎng)絡(luò)后，需要利用編碼器完成分支網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)，便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)分支網(wǎng)絡(luò)的問(wèn)題，做好故障處理。當(dāng)雷管信息傳輸?shù)狡鸨髦兄螅镁幋a器能夠?qū)﹄娮永坠苓M(jìn)行煙氣設(shè)置和信息獲取，將編碼器信息傳送到起爆器并完成相應(yīng)的起爆操作。完成網(wǎng)絡(luò)連接裝藥堵塞流程后，電子雷管的角線和分支網(wǎng)絡(luò)需要通過(guò)線卡直接連接到連接線中，主線可以實(shí)現(xiàn)起爆器，雷管信息讀取確保雷管的完整性，一旦雷管出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，起爆器會(huì)顯示故障問(wèn)題，需提醒工作人員及時(shí)處理故障并完成檢測(cè)后進(jìn)行起爆。

從其起爆效果上來(lái)看，對(duì)于爆后爆堆實(shí)地分析爆堆表面破碎性程度良好，而且沉降溝比較明顯，后拉整齊，之后在電鏟挖掘時(shí)出現(xiàn)爆堆內(nèi)部并沒(méi)有大塊，能夠消除根底，快速改善，可以從一定程度上提高挖掘和裝載效率，同時(shí)也能夠?yàn)槁短斓V剝離半連續(xù)開(kāi)采工藝提供有效的爆破技術(shù)。

3 結(jié)論

在本研究中主要闡述了對(duì)于某露天礦臺(tái)階爆破中使用數(shù)碼電子雷管的方式，分析其可靠性研究，同時(shí)利用數(shù)碼電子雷管延期時(shí)間精度較高，可以隨意設(shè)置延期時(shí)間等特點(diǎn)能夠?qū)β短斓V臺(tái)階爆破進(jìn)行優(yōu)化，改善爆破效果，進(jìn)一步展示了在工程爆破中數(shù)碼電子雷管的應(yīng)用前景和優(yōu)勢(shì)。