數碼電子雷管在預裂爆破中的應用研究

崔立明，隋湘濱，周義德

(1.淄博市市場監督管理局，山東 淄博255000；2.淄博圣世達爆破工程有限公司，山東 淄博255000)

預裂爆破是工程爆破中常用的一種控制爆破方法，特別是在礦山邊坡治理，高速路路基邊坡處理，地下高質量隧道開挖工程等發揮了關鍵性作用。傳統的預裂爆破主要采用導爆索、成形炸藥、繩索、膠帶、支撐物、起爆雷管等材料，沿開挖邊界密集布孔采用不耦合裝藥，先于主爆孔起爆，采用齊爆的方法，按預定的方向形成炮孔之間貫穿裂隙，達到保護邊坡、穩定圍巖、降低施工成本的目的。在復雜環境下特別是周圍存在企業、住戶等復雜情況下使用傳統的預裂爆破，導爆索起爆會產生很強的沖擊波和噪聲的危害，預裂爆破作業面大部分在高處，爆炸后往往噪聲很大且傳得很遠，爆炸沖擊波傳得很遠，而且齊發爆破產生的振動危害非常大。我們研究使用的數碼電子雷管編制爆破網路，科學劃分爆破單元，減小各個單元的間距，徹底消除了沖擊波和振動波危害。該項技術的推廣使用，將拓展預裂爆破的適用范圍，有助于工程爆破的發展。

1 預裂爆破的危害與消除

預裂爆破的危害主要有：①噪聲來源主要是連接各個炮孔之間的導爆索裸露在空氣中，而且爆破作業面大部分在離地面10～30 m的較高地段，地下隧道受邊壁約束，在爆炸后產生噪聲和沖擊波往往會傳得很遠，對周圍的環境造成較大的危害；②預裂爆破為了達到預期的效果必須采用齊發爆破，當作業面較長時裝藥量就較大，導爆索使用量也大，這樣爆炸形成的振動波很強，容易對周圍較近建筑物造成危害；③預裂爆破炮孔頂部填塞過短或者不填塞炮孔，炸藥和導爆索爆炸后的沖擊波傳到空氣中對周圍可能產生危害。

消除危害的方法有：①取消連接各個炮孔裸露的導爆索及導爆索編制的爆破網路，加強炮孔填塞質量，各個炮孔內的導爆索不裸露在外，徹底消除爆破網路中裸露的導爆索，這樣就消除了爆破噪聲和沖擊波的主要來源，為此，本研究引入了數碼電子雷管。數碼電子雷管是近幾年發展起來的高端智能雷管，延時精度高、安全性能好等優點，每個炮孔內組裝一個數碼電子雷管，孔內藥串仍用導爆索連接，頂部藥卷捆扎數碼電子雷管，各個電子雷管設置同一時間起爆，各個炮孔頂部填塞2～3 m，各個炮孔之間和炮孔之內的爆破網路連接就不需使用導爆索編制網路而達到齊爆的目的，而且可以適當劃分爆破單元，徹底從源頭上消除了爆破噪聲和沖擊波的危害。預裂爆破裝藥結構如圖1所示。②預裂爆破。為了達到預期的效果，必須使用齊發爆破的方法，當作業面較長時，齊爆藥量很大，易造成振動危害，但采用數碼電子雷管組成電爆網路代替導爆索組成的網路后，可以采用分單元毫秒延時爆破，10～20個炮孔一單元，每單元內的延時時間一樣，各單元之間間隔20～100 ms，調整工藝參數，相鄰兩單元之間留一個空孔，與前后兩孔之間的距離是正常預裂孔距離的一半，以縮短抵抗線加強預裂效果，這樣既消除了振動危害，又方便作業，較長距離作業面的預裂爆破可以一次完成，并達到預期的效果。

2 數碼電子雷管在露天大孔徑中的應用

2.1 工程概況

淄博潮玩基地位于山東省淄博市淄川區寨里鎮，為多個廢棄石料廠改造而成，集旅游、娛樂、住宿等大型的游玩景點，占地面積5 000畝，橫跨5個山村，起點高、要求嚴，為了保證潮玩基地石質邊坡穩定和觀光需要，杜絕地質災害的發生，必須將原石料廠開采形成的邊坡進行預裂爆破處理。潮玩基地入口處的爆破點東側80 m有村居需要保護，北側100 m有正常經營的飯店，有些爆破點離洪山鎮也只有300 m，條件極為復雜。整個工程座落在丘嶺地帶，巖石為f=8～10的石灰巖，巖層走向南北，巖石較致密，裂隙比較發育，層理明顯，水文地質簡單。

2.2 爆破參數

鉆孔直徑90 mm，鉆孔傾角90°，鉆孔間距1 m，炮孔深度10～12 m，預裂孔線裝藥密度0.55 kg/m，單孔裝藥量4～6 kg，填塞長度大于2 m。

2.3 爆破網路

將預裂孔劃分成多個齊爆單元并進行編號，每個齊爆單元的所有雷管的延時時間設定同一時間，第1個單元的延時時間可設定為0 ms，依次將每個單元的延時時間按50 ms遞增，把所有的預裂孔的數碼電子雷管用連接線連成電爆網路，一次進行起爆。

2.4 預裂效果和爆破振動

采用上述技術措施，爆破后的坡面半孔率達到90%以上，符合業主對邊坡的要求，現場實際測振如表1所示，現場效果如圖3所示爆破振動速度符合國家標準，周邊居民也沒有反映振動問題。

表1 爆破振動監測

3 數碼電子雷管在地下小孔徑中的的應用

電子雷管在露天大孔徑、寬網路爆破中已廣泛地使用，但在地下小孔徑爆破中的應用還存在著拒爆、壓死的諸多問題，特別是在小斷面、小鉆孔、密集網路參數的條件下，拒爆率很高。在認真學習相關單位先進技術和施工經驗的基礎上，選用了煤礦許用型電子雷管(見圖4)的專利技術，成功地解決了小井、小斷面拒爆、壓死的問題。煤礦許用型電子雷管的關鍵技術是在既有火雷管和電子芯片點火藥頭之間加一延期體，該延期體的延期時間為130 ms，當電子芯片按要求從1～120 ms時間間隔點火后，每發雷管爆炸順延130 ms，當第1段別雷管爆炸時，最后一段別雷管延期體已經被點燃，不會存在拒爆、壓死。

3.1 工程概況

將煤礦許用型電子雷管應用于某煤礦頂板軌道巷預裂爆破，該礦頂板軌道巷為中央1煤的采區軌道系統巷道，設計長度1 000 m。巖性主要為粉細砂巖、中細砂巖等，粉細砂巖抗壓強度為14.95 MPa、中細砂巖22.6～76.91 MPa。涌水量約4 m3/h，巷道斷面尺寸如圖5所示。

3.2 爆破參數

采用數碼電子雷管和三級煤礦水膠炸藥；消焰炮泥的配比為水∶消焰劑=28∶72；炮孔直徑42 mm，具體爆破參數如表2所示。

表2 爆破參數

3.3 爆破效果

采用原有煤礦許用電雷管爆破技術，人工裝藥、封孔起爆，平均進尺為1.84 m、平均炮孔利用率為76.5%；改用數碼電子雷管預裂爆破技術，延時準、段別可增加調整，平均炮孔利用率為90%。可見將數碼電子雷管應用于地下隧道周邊孔不耦合裝藥預裂爆破，中間孔耦合裝藥有序、精準起爆，可以明顯提高單循環進尺。爆后粉塵明顯減少，周邊半孔率達80%，圍巖穩定，沒有超挖、欠挖，爆破效果如圖6所示。

4 結語

1)數碼電子雷管代替裸露的導爆索，取消了導爆索編制的爆破網路，徹底根除裸露的導爆索爆炸帶來的噪聲和沖擊波危害，從而使復雜環境下預裂爆破得以有效實施。

2)使用數碼電子雷管編制爆破網路，可以方便劃分爆破單元，能夠將預裂爆破的齊發爆破藥量降低到幾個基本爆破單元甚至單個炮孔，徹底解決了導爆索爆破網路齊發藥量大引起的振動危害；而且數碼電子雷管編制爆破網路更簡單、方便，能夠有效降低工程勞動強度，提高施工效率。數碼電子雷管引入到預裂爆破工程中，推動了預裂爆破技術的發展。

3)在各個爆破單元間，留一不裝藥的炮孔，降低了預裂作用面的距離，保證了預裂效果，使長距離的預裂爆破可以一次爆破完成，達到了預期的目的。

4)數碼電子雷管及其預裂起爆技術成功應用于煤礦井下爆破，提高了炮孔利用率，保證了圍巖的穩定性，尤其適用于復雜環境下的預裂爆破，為貫徹國家2022年全面推廣使用數碼電子雷管的政策提供了寶貴的經驗。