电子雷管在某露天铜矿使用问题探究

孙 磊,贺海强,沈国华,3

(1.北京矿冶科技集团有限公司,北京100160;2.湘潭市公安局九华分局,湖南湘潭411100;3.中南大学,湖南 长沙410083)

0 引言

2018年9月17日,工信部安全生产司和公安部治安管理局在贵阳市联合召开民爆行业智能制造现场推广会,这次会议的主要任务是推进民爆行业智能制造,重点是推进数码电子雷管智能制造的推广应用。工信部和公安部提出,全力推广应用电子雷管,从2018年起,各省、市、区电子雷管使用率每年递增不得低于20%,到2022年,基本实现电子雷管全面使用。

电子雷管,又称数码电子雷管或工业电子雷管,是应用微电子技术、数码技术、加密技术,实现延时、通讯、加密、控制等功能的工业雷管,是《民爆行业技术进步指导意见》及《民爆行业“十二五”规划》鼓励发展的产品。电子雷管从根本上解决了雷管在生产、流通、使用、管理过程中的安全问题,具有烟火延期技术及传统点火方式无可比拟的优势[1]。

电子雷管的开发研究始于20 世纪80年代初,目前在市场上具有先进水平的生产企业主要有法国Davey Bickford 公司、瑞典 Dynamit Nobel 公司、澳大利亚(ICI)Orical 公司和南非AEL 公司等。在国内,电子雷管起步晚,发展快,与国外相比具有自己的特点。目前,已在部分地区大规模应用[2-3]。国产电子雷管缺乏大量的工程实践,用户体验感受方面的资料甚少,文中就A、B 两家国产电子雷管在某露天铜矿的使用体验及遇到的问题进行详细探讨。

1 使用环境概况

某露天铜矿属于以铜、硫为主,共生钼、铁、锌,伴生金、银和稀散元素的的大型露天金属矿山。剥离区域以风化砂岩为主,采矿区域以含铜斑岩矿为主,采用深孔台阶爆破,台阶高度12 m,具体爆破参数根据地质赋存条件进行调整。起爆雷管主要采用高精度毫秒导爆管雷管,部分易爆区域采用普通毫秒导爆管雷管,孔内雷管脚线为14 m 和9 m,地表雷管脚线为7 m,使用乳化炸药现场混装车装药,装药结构如图1 所示。

图1 装药结构示意图

为了响应推广应用电子雷管的号召,该铜矿先后试用了A、B 两家国内企业生产的电子雷管各1 000发,根据使用环境及网路连接方式选择电子雷管脚线为16 m 和10 m。详细性能指标对比(数据来源于厂家提供的宣传材料)见表1 所示。

表1 电子雷管性能指标对比

3 使用优点

3.1 具有安全监管优势

两种电子雷管均实现了密码授权起爆、禁止在非法时间和非法地点起爆、使用过程中的实时监管等功能,为雷管全寿命周期的安全监管提供了技术保障。据介绍,随着《工业电子雷管信息管理通则》(GA 1531-2018)的发布和实施,两种电子雷管均可以实现芯片UID 密码、起爆码、雷管壳体码三码绑定,自动加密生成工作码并实时上传全国工业电子雷管密码中心,在使用时将完成工作码在线、离线申请和起爆密码使用、起爆信息回传、异常情况处理等工作,确保形成电子雷管流向信息管理的精准闭环,使安全监管优势更加突出。

3.2 使用安全，便于管理

1)具有抗静电、抗射频、抗杂散电流、抗交直流电的性能,安全性高。两种电子雷管均自带电容,在使用过程中可有效预防静电、射频电等电流的影响。

2)可在线检测,确保了起爆网路的准爆性。两种电子雷管均具有单发雷管质量检测,以及组网后整体网路检测的功能,避免了因雷管质量、组网漏连、网络故障等原因而造成的盲炮。

3)均采用厂家提供的专用起爆器,只有在特定的时间、地点范围内获得相关密码后方可起爆,避免了非法起爆。

4)便于库房管理和现场管理。一方面,电子雷管的延时在现场设定,减少了雷管品种,有利于该露天铜矿小型民爆器材库房的储存管理;另一方面,使用电子雷管无需地表雷管连接,减少了现场雷管使用数量,既减少了爆破器材的采购、运输次数,又降低了相应的风险。

3.3 延期时间可调且准确，有利于优化爆破网路，降低爆破震动

导爆管雷管的毫秒延时功能是通过延期药来实现的,延时偏差较大,该露天铜矿使用的导爆管雷管延时偏差如表2 所示。而电子雷管则采用微型电子芯片来控制毫秒延时设定,延期时间准确,精度高,实现了真正意义上的毫秒延时起爆,根据国内外爆破实践和研究,使用电子雷管具有明显的减震效果[4-6]。

表2 导爆管雷管延时偏差ms

4 存在的问题

4.1 质量可靠性有待提高

据统计,该露天铜矿使用高精度毫秒导爆管雷管和普通毫秒导爆管雷管时5年内未出现1 起雷管质量事故,而两种电子雷管在试用过程中均遇到产品质量问题,其中A 企业电子雷管仅有1 起,B企业电子雷管发生若干起,遇到的主要问题及可能产生的原因详细介绍如下:

1)1 发A 企业电子雷管无法检测到雷管信息,无法注册。

可能产生的原因:脚线与电子雷管芯片在手工焊接时漏焊或者焊接不牢靠。

2)1 发B 企业电子雷管的基础雷管在装药过程中随起爆具脱落掉入孔内。

可能产生的原因:加工脚线时注塑环节未剥皮、扭花,造成脚线电极塞径向拉力减弱,在装药时由于混装炸药的射流冲击力导致基础雷管脱落。据厂家技术人员介绍,该问题在电子雷管生产以来第一次出现,属偶发现象。

3)1 发B 企业电子雷管装药前检测正常,填塞后无法检测到雷管信息,起爆器页面无显示。

可能产生的原因:脚线与电子雷管芯片在手工焊接时对焊不牢靠,导致接触不良。

4)若干发B 企业电子雷管线卡子处脚线断开,无法检测到雷管信息。

可能产生的原因:脚线压入线卡子的过程中将脚线压入到了线卡子刀口底部造成线芯损伤,导致脚线易断开。

综上分析,电子雷管自动化程度低,生产工艺不成熟,这与电子雷管的先进性和全面推广性完全不匹配,所以生产企业应加大研发力度,增加技术含量,提高设备自动化水平,改进生产工艺,为电子雷管的质量保驾护航。

4.2 产品性能有待优化

1)众所周知,现场混装炸药是工业炸药的发展方向,与普通炸药相比,在装药过程中具有强冲击性。由于两种电子雷管均是第一次在现场混装炸药的环境中试用,没有相关工程经验,所以试用场地均选择在爆破规模小、作业条件好、作业时间短的爆破点。参考其他类似工程经验,生产企业应该对电子雷管的抗冲击性能和耐高温、耐腐蚀性能做进一步的研究和优化,确保电子雷管可以作为现场混装炸药,尤其是在预装药条件下的起爆器材[7]。

2)两种电子雷管均具有防水性能,但是在试用过程中均出现了电子雷管脚线末端线卡子遇水后造成短路的问题,这给电子雷管在雨雪天气以及有水工作面的爆破施工带来了极大的不便,生产企业应该优化线卡子处的脚线防水性能,以满足电子雷管在露天矿山以及其他重复性爆破施工中得到更好的推广使用。

4.3 销售价格有待降低

由于该露天铜矿矿岩的可爆性较好,在合理爆破设计和炸药单耗条件下,采用高精度毫秒导爆管雷管,辅以普通毫秒导爆管雷管已能满足矿山对矿岩爆破块度的要求,爆破效果的改善空间已经非常有限,所以试用电子雷管的过程中并未使爆破综合效益得到明显提升。但是采用电子雷管的单孔雷管成本为81.51 元,分别是高精度和普通毫秒导爆管雷管单孔雷管成本的1.34 倍和2.58 倍,大幅增加了矿山爆破的成本。

从目前市场反馈来看,高昂的销售价格已经超出大多数用户的接受能力,用户的抵触心理不利于电子雷管的全面推广,生产企业应考虑如何进一步降低生产成本,而不能一味的将成本压力转嫁给用户。

4.4 产品包容性有待完善

两种电子雷管起爆系统在使用过程中各有优缺点:A 企业使用的系统稳定,但其起爆器笨重,不便于携带,并且界面设计不友好,不利于爆破作业人员现场操作;B 企业使用的起爆器易于携带和操作,但系统稳定性差,经常发生注册雷管数多于实际使用数的现象,并且系统设计没有将爆破基本概念植入其中,不利于复杂网路的组网编辑。

目前国内自主研发的电子雷管起爆系统众多,其稳定性和可操作性也参差不齐,电子雷管生产企业应选用兼容不同厂家芯片的生产设备。同时应根据用户反馈选择包容性强的电子雷管起爆系统,以便满足不同作业环境、不同年龄阶段、不同文化程度的爆破作业人员的使用需求。

5 总结

电子雷管已在我国各类爆破工程进行了初步应用,实践证明它有着导爆管雷管和电雷管无法比拟的优势,但是作为新生事物,目前还存在很多问题有待解决。电子雷管只有在保证安全可靠、性能优越、价格合理,并且包容性强的情况下才能被市场普遍认可,从而得到大规模的推广应用,使电子雷管取代导爆管雷管和电雷管成为现实。