电子雷管在某井下铁矿应用中存在的问题及对策
时间：2023-04-17 11:50:05 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
陈之兼,王铭锋,张阳阳
(前进民爆股份有限公司,河南 洛阳 471600)
电子雷管具有高安全、高精度的特点,通过雷管三码绑定,可实现安全生产、安全流通、安全使用的全生命周期安全管控,极大地减少或消除了涉爆涉恐犯罪,对维护社会安全、操作使用安全具有重要的意义[1-3]。
由于各地电子雷管推广进度不同,有些地区属首次使用电子雷管,经验不足,在使用过程中会遇到一些问题。
酒泉市某井下铁矿,位于甘肃省北山地区,海拔2 300 ～2 500 m,比高一般在200 m 以下,属中低山区,矿石主要为磁铁矿,伴生少量的赤铁矿、黄铁矿和褐铁矿,岩石力学物理性质差异较大,工程地质条件一般。
该矿为水平掘进面,岩石中等偏硬,断面大小为4 m×4 m。
首次使用电子雷管时,爆破网路沿用原非电导爆管雷管设计方案:孔深3.6～3.9 m,装药孔52 个,直眼掏槽,孔内无水,单次爆破使用雷管52 发,分10 个段别,按流程正常起爆,清渣后检查爆破效果,多个掘进面出现1 m 多进尺,爆破进尺与未使用电子雷管时相差较大。
通过现场了解情况,查阅相关资料,分析造成爆破进尺差的可能原因:一是出现较多盲炮(雷管不响或雷管起爆但起爆药包未爆),可能是因为起爆药包制作不合理、装药及填塞操作不规范、网路连接错误等操作环节问题;二是延时方案设置不合理[4-6]。
2.1 起爆药包制作
使用电子雷管制作起爆药包时,因管体长度比普通雷管明显增加20 ～40 mm,易出现雷管与药卷斜插的情况,进而使得雷管起爆部分插入药卷位置不合理,导致雷管正常起爆而起爆药卷未引爆或起爆药卷半爆等情况。
2.2 装药及填塞操作
电子雷管脚线一般采用双芯绝缘护套钢芯脚线,炮孔装药及填塞操作不规范时,雷管脚线拉力大的炮孔容易出现将雷管从药卷中拉出或雷管与药卷位置改变等情况,导致雷管正常起爆而起爆药卷未引爆或起爆药卷半爆等情况。
2.3 网路连接
使用电子雷管时,爆破网路的线路分为爆区连接线和爆破母线,线路连接较为复杂和散乱,为保证网路起爆的可靠性,对使用导线的材质、规格型号、线卡质量都有一定要求,否则会因接线电阻过大影响起爆信号传输、线路整理拉扯时断线或线头脱接,产生盲炮[7]。
2.4 延时方案
该矿目前同时使用导爆管雷管和电子雷管用于掘进爆破,在使用电子雷管时,爆破网路的延时仍采用导爆管雷管网路方案。
由于电子雷管延时精度高,同段雷管起爆的时差远小于非电导爆管雷管,在网路延时参数不变的情况下,不能形成非电导爆管雷管本身延时精度差而创造出的先后爆炮孔的空间补偿优势,与非电导爆管雷管网路相比,高精度反而降低了原工艺参数形成的爆破网路的微差优势,从而出现爆破进尺变差的情况[8]。
3.1 正确制作起爆药包
起爆药包制作时要注意将雷管底部装药部分(雷管聚能穴及上部2 cm 左右)放入药卷的中间位置,并且雷管底部聚能穴方向应留有足够长度(不少于2 cm)的炸药。
因为雷管起爆炸药主要靠雷管装药部分(30 mm 左右)及聚能穴,所以应保证每发雷管都能装到起爆药包中间,另建议制作起爆药包与露天深孔爆破类似,将脚线打结在炸药上,打结位置最好在雷管中间附近,这样爆破时即使脚线有拉扯作用,雷管也基本处在中间位置,以利于雷管轴向起爆。
制作方式如图1 所示。
图1 起爆药包制作示意图
3.2 提高装药及填塞质量
炮孔底部不宜垫药,雷管反向装入炮孔底部,雷管底部聚能穴方向朝向孔口。
起爆药包不宜用力捣压,放入2 ～3 卷炸药后才能用炮棍压实。
炮孔要按照要求填塞,炮孔若无填塞或填塞质量差,爆破效果会变差。
3.3 规范爆破网路连接
爆破断面电子雷管爆破网路连接复杂、散乱,易出现错接、断路、短路、线破损接地等情况,如图2 所示。
因此,爆区连接线和爆破母线均要求使用铜线,检查爆破母线是否有破皮、拉断或裸露接触导体,如有问题要及时更换,不应使用偏细的铜线、铝线或铁线,防止因电阻过大造成起爆信号的传输出现问题。
图2 爆破断面炮孔分布与电子雷管爆破网路连接示意图
网路连接时,相邻线夹之间的距离不少于5 cm,连接线不要过紧,尽量使线路松弛一点,将1～6 段线夹放在一块,且将脚线整理成把后放入1 段掏槽孔内,其余左边线夹整理成一组夹好,右边线夹整理成一组夹好,以减弱炮孔脚线之间可能存在的拉扯作用。
3.4 爆破网路延时设计与试验
该矿使用的导爆管雷管为半秒导爆管雷管第一系列,共10 个段别,GB 19417—2003《导爆管雷管》相关标准中规定的半秒导爆管雷管第一系列段别及延期时间见表1,实测现场使用某厂的半秒导爆管雷管段别及延期时间见表2。
可以看出,第一系列半秒延期导爆管雷管段间时差并不是等间隔500 ms,段别越高,段间间隔就越大,且同段延时的误差也会大幅增加。
表1 标准中规定的半秒导爆管雷管第一系列段别及延期时间 单位:ms
表2 某厂半秒延期导爆管雷管实测段别及延期时间 单位:ms
将电子雷管按照原导爆管雷管段别的名义时间进行时间设置,即将电子雷管段间延时设置为名义时间,间隔设置成500 ms,同段0 ms,初始延时(1 段)0 ms,将此方案称为原方案,原方案段别及延期时间见表3,爆破网路孔网参数见表4。
表3 原方案段别及延期时间设置 单位:ms
表4 原方案孔网参数
针对电子雷管延时精度高,设定时间误差小的特点,结合原方案现场爆破效果差的情况,在原爆破方案基础上,分别进行3 种方案的时间参数调整和现场试验。
1)基于电子雷管每发时间任意设定的特点,模拟导爆管雷管网路延时误差的实际情况,设置爆破网路段别时间和段内延时差形成爆破方案1,见表5。
此方案现场实际爆破了3 次,进尺量增加,达到预期效果。
表5 方案1 段别及延期时间设置 单位:ms
通过原方案和方案1 的实际爆破效果分析,电子雷管同段别内无差异设置,出现同段别齐爆情况,一是不能形成先后爆炮孔的微差爆破的补偿,这种影响对掏槽孔效果特别明显,降低了爆破效果;二是由于同段孔齐爆能量集中,对后爆段别炮孔雷管造成冲击,导致起爆药包内雷管与炸药在振动冲击过程中受到破坏或变形以及电子芯片失电,进而出现丢炮、盲炮的情况,严重影响了进尺量。
2)出于实际使用考虑,将方案1 简化优化,段间延时600 ms,段内延时差30 ms,根据岩石硬度、孔网参数及爆后效果等情况适当调整延期间隔,调整时可参考下述参数范围,段间延时500 ～800 ms,段内延时差为20～50 ms,简化后的方案记作方案2,其具体网路参数设置见表6、表7。
表6 方案2 段别及延期时间设置 单位:ms
表7 方案2 孔网参数
该方案实际爆破效果与方案1 相比,显著优于原方案,且该方案操作相对简单,提前在电子雷管起爆器上设置好段间延时参数和同段延时参数,就可连续扫描录入雷管,录入过程中不需要手动调整每发雷管的延时,也不需要记忆过多的数字,降低了现场爆破员的操作难度。
3)将3 种方案的电子雷管段别内延时差的设置情况进行比较(图3)发现:①方案1 和方案2,在同一段内的不同炮孔设置起爆时间差相比不设时间差的原方案,爆破效果有显著提高,丢炮概率也大大减小;②从实际爆破效果上看,虽然方案1 和方案2 在同一段内的不同炮孔设置起爆时间差的大小有明显区别且无规律,但是提高了爆破效果,说明段别时间和段内时间差的设置有利于提高爆破效果。
图3 3 种方案同段时间差对比
4)该矿掘进爆破作业采用方案2 后,平均进尺达3.2～3.5 m,残孔不超20 cm,原方案进尺仅为1.5～2.0 m,增加进尺1.2 ～2.0 m。
同时,通过规范起爆药包制作、爆破网路连接和提高装药及填塞质量等措施,也再未出现雷管不爆或雷管起爆但起爆药包未爆的现象。
1)在同一段内的不同炮孔设置起爆时间差相比不设时间差的原方案,爆破效果有显著提高,丢炮概率大大减小。
2)在同一段内的不同炮孔设置起爆时间差的大小有明显区别且并无规律的情况下,采用段别时间差和段内时间差的爆破方案设计有利于提高爆破效果。
3)规范起爆药包制作、爆破网路连接和提高装药及填塞质量对保障爆破施工效果具有重要作用。
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