数码电子雷管隧道爆破中盲炮问题浅析

戚天新，魏 琳，陈小伟，肖明辉

（1.新疆维吾尔自治区公安厅，新疆乌鲁木齐830000；2.新疆维吾尔自治区柯尔克孜克孜勒苏自治州公安局，新疆阿图什845000；3.新疆维吾尔自治区哈密市公安局，新疆哈密839000）

1 概述

数码电子雷管是指在原有雷管装药的基础上，采用具有电子延时功能的专用集成电路芯片实现延期的电子雷管。利用电子延期精度可靠、可校准的特点，使雷管的延期精度和可靠性极大提高，数码电子雷管的延期时间可精确到1ms，且延期时间可在爆破现场由爆破作业人员对爆破系统实施编程设定和检测。数码电子雷管必须使用专用的起爆器引爆。起爆器的控制逻辑码比编码器高一个级别，它能够触发编码器，反之则不能。起爆网路编程与触发起爆所必须的程序命令设置在起爆器内。起爆器通过双绞线与编码器连接后，起爆器会自动识别所连接的编码器，首先将它们从休眠状态唤醒，然后分别对各个编码器回路的雷管进行检查。起爆器可以用通过编码器把起爆信息传递给每个雷管，保证每个雷管准确引爆；可抵御静电、杂散电流、射频电等各种外来电，具有很高的安全性。即便是同厂家的数码雷管和起爆器，也只能在设定的地理区域内引爆，超出设定区域，数码雷管也不会被引爆，具有很高的社会安全性。

2 问题提出

在乌鲁木齐地铁和巴音郭楞蒙古自治州和静县菱镁矿隧道掘进施工中，反复出现数码电子雷管盲炮，位置多出现在掏槽孔和辅助孔，有时也会出现在周边孔。从爆破网络连接检测阶段检查，所有数码雷管注册成功，搜索均在线；爆破后再检查，所有数码电子雷管均被起爆，但是爆破效果经常达不到设计预期效果，后期清渣过程中，几乎每一个爆破作业循环，均发现雷管不引爆情况，严重影响爆破施工质量和进度。

3 爆破因素造成数码雷管拒爆分析

数码电子雷管在隧道掘进中，和露天爆破相比较，环境有比较大的变化，体现在：夹制作用大，隧道爆破，包括平巷竖井爆破，仅有一个临空面，而且临空面积小；炮孔之间距离小，毫秒爆破时相互影响大；数码电子雷管受前期爆破雷管影响大。

3.1 隧道掘进中炮孔距离作用

隧道掘进属于地下爆破一种，跟踪调查和静县菱镁矿隧道掘进与乌鲁木齐地铁隧道掘进两个爆破施工情况，两个案例工程均为手风钻掘进穿孔作业，临空面就是掘进工作面，由于夹制作用的存在，隧道掘进爆破中，通常要通过掏槽孔布设与爆破，创造出一个新的临空面，以便为后续爆破的辅助孔和周边孔创造临空面，从而达到使装药和临空面平行达到更加好的爆破效果，降低单位炸药消耗量，节约成本目的。在实际爆破过程中，掏槽孔爆破成功后，形成的空腔临空面，仍然是一个“拱券”，由于辅助孔在掏槽孔外部起爆，“拱券”的抵抗作用仍然很大，所以临近掏槽孔的辅助孔仍需要进行加密，从而提高单位炸药消耗量来降低爆破块度，这就造成掏槽孔和第一第二圈的辅助孔炮孔仍然比较密集。造成掏槽孔和邻近掏槽孔的辅助孔出现盲炮，严重影响爆破效果。详见图1。

图1 隧道掘进炮孔布置示意图

3.2 爆破冲击波的影响

冲击波在岩体内传播时，它的强度随传播距离的增加而减小。波的性质和形状也产生相应的变化。根据波的性质、形状和作用性质的不同，可将冲击波的传播过程分为三个作用区，如图2所示。在离爆源约3~7倍药包半径的近距离内，冲击波的强度极大，波峰压力一般都大大超过岩石的动抗压强度，故使岩石产生塑性变形或粉碎。冲击波作用距离通常为装药半径的3~7倍，药卷直径为32mm，冲击波作用范围为48~112mm之间，详见图2，这个区间为冲击波破坏区，也称为粉碎区，这个区域内数码电子雷管会受到强烈冲击波影响，从而造成盲炮。

图2 冲击波应力波地震波作用范围示意图

3.2 爆破应力波的影响

冲击波通过粉碎区以后，由于能量大量消耗，冲击波衰减成不具陡峻波峰的应力波，波阵面上的状态参数变化的比较平缓，波速接近或等于岩石中的声速，岩石的状态变化所需时间大大小于恢复到静止状态所需时间。由于应力波的作用，岩石处于非弹性状态，在岩石中产生变形，可导致岩石的破坏或残余变形。其范围可达到120~150倍药包半径的距离，达到1920~2400mm，该区域称为应力波破坏区，也称为破裂区，该区域内数码电子雷管会受到应力波较强烈作用，导致数码电子雷管破坏造成盲炮。

3.4 应力波叠加影响

应力波在传播过程中，遇到自由面或节理、裂隙、断层等薄弱面时都要发生波的反射和透射。当波遇到界面时，一部分波改变方向，但不透过界面，多个炮孔在某一位置产生叠加后，应力波超过数码电子雷管破坏能力，也会造成雷管损伤出现盲炮，通常出现在距离隧道中心点较远的部位，周边孔出现的盲炮通常由此造成。

4 数码雷管结构特点造成盲炮原因

数码雷管主要由电子芯片、储能电容、主副装药，插入副装药的电极柱、管壳组成，其中电子芯片是脆弱的电子元件，在冲击波和应力波作用下各部件极容易被振裂、变形、折断，从而造成芯片无法正常工作。解剖四发拒爆的数码电雷管，有三发直插式电极柱从起爆药中脱落，一发芯片失效。

4.1 电子芯片

一旦电子芯片被破坏，就失去了储能电容给数码雷管供电的功能，当芯片遭到破坏，芯片就无法按照编程正常工作。

4.2 电极柱

由于数码电子雷管的副装药部分为起爆药，通常是粉状的，爆破震动以后，极易造成电极柱从药粉中脱落。

4.3 管壳

管壳是单质结构金属制成，通常是铜壳雷管或者是钢壳敷铜雷管，冲击波应力波极易穿透金属管壳进入内管内部造成对各部件破坏。

5 结语

通过使用数码雷管在隧道掘进爆破实践与分析可知，由于隧道掘进爆破临空面少，夹制作用大，炮孔比较密集，炮孔起爆先后时差，造成先起爆的装药对后起爆的装药影响大，导致了较多盲炮出现，尤以掏槽孔、辅助孔为甚，也会造成周边孔盲炮。目前认为数码雷管在隧道掘进中适应性有待提高。为了探索改进后让数码电子雷管更好地适应，扩展其各种爆破环境下适应性，为期开拓更宽广的使用空间，得到以下认识：

（1）隧道掘进爆破时应慎用数码电子雷管。

（2）插入起爆药的极柱增加深度，可插入到主装药内部，端头加大，增加摩擦力，避免震动使其脱离雷管内部装药；也可以在内部装药中添加凝固剂并进行端头绝缘连接使其不容易脱离。

（3）数码电子芯片应进行覆膜、抗震材料包裹处理，增强抗震性能，同时也可以反射冲击波应力波，降低对芯片的震动。

（4）提高出厂验收标准。模拟实际爆破过程，设计生产出震动试验台，对雷管进行高强度试验以使其接近实际爆破环境产生的震动。