提高电子雷管在小断面爆破效果

邱伟峰

（福建海峡科化股份有限公司永春分公司 福建泉州 362000）

0 引言

电子雷管是指［1］采用电子控制模块，对起爆过程进行控制的雷管。起爆过程控制是指雷管状态检测、延期时间设定和延期起爆。电子雷管与传统雷管结构对比如图1 所示。电子雷管相比于传统电雷管和导爆管雷管具有以下几个优点［2］。

图1 电子雷管与传统雷管结构对比图

高安全性：普通电雷管在外界环境有静电、交直流电的条件下，容易发生意外爆炸。电子雷管内置产品序列号、抗干扰隔离电路和起爆密码，可抗静电（12 kV），抗交直流电（220 V AC、48V DC），抗射频，抗杂散电流，采用专用起爆设备密码授权起爆，确保雷管产品在使用环节的安全性。

高可靠性：导爆管雷管和电雷管在现场无法进行检测，而电子雷管状态可在线检测，可实现断线起爆，即起爆指令下达后，由芯片按设定的延期时间自行控制起爆，不受网络连接线状态的影响。防止传统雷管（尤其是导爆管雷管）因起爆可靠性问题所带来的安全隐患。

高精度性：传统雷管通过延期药对延期时间进行控制，无法设置特定的延时，并且延期时间有一定的误差。电子雷管延期时间可在线设置，延期时间精准（当设置延期≤150 ms，误差≤±1.5 ms；设置延期为＞150 ms，相对误差≤±1%）。利用其延期时间的准确性和可在线设置的特点，可优化爆破设计方案，达到降低爆破震动和改善爆破效果的目的。

随着电子雷管在工程应用中的推广使用，一些相关的问题也开始出现。比如在小断面爆破、桩井爆破中会出现“盲炮”现象［3］。盲炮严重危害工程爆破的安全性，许多学者对盲炮产生的原因进行了相关的研究。江云星等［4］根据电子雷管的结构、激发原理、芯片的抗拉性能等方面分析盲炮的产生原因，在装药结构、延期时间、起爆网路等方面进行优化，爆破方案优化后能有效降低盲炮发生的概率。陈清选［5］分析盲炮产生的原因可能是电子控制模块设计不合理、操作人员失误等原因。曹昌伟等［6］分析盲炮产生多种因素，提出了在复杂环境条件下作业预防盲炮的方法与措施。

1 电子雷管使用新方式方法

目前市面上所使用的电子雷管大部分采用并联型及现场设置型电子雷管，与传统导爆管雷管的使用方法及起爆原理不一样。按照使用导爆管雷管的爆破参数，应用在电子雷管中，造成在小断面爆破效果不佳；芯片抗震性差也是造成爆破效果不佳的原因之一，后起爆电子雷管被先起爆电子雷管震坏或干扰，造成拒爆，从而影响爆破效果。比如在小断面爆破中会出现盲炮、拒爆、达不到预期爆破等［7-8］。对此本文提出使用通过改进使用电子雷管的方式方法、合理调节孔网参数，工程实践证明，对提高小断面的爆破作业有较好的效果。

实际工程运用中，通过分析对比电子雷管与导爆管雷管的结构、使用方法、起爆原理等，再经过现场跟踪及验证，提出以下6 点电子雷管使用的新方式方法。

1.1 调整孔网参数

导爆管雷管的延期时间误差很大，少的几十毫秒，大的几百毫秒，具体如表1 所示。由于精度不够高，因此在工程设计中选用较长的延期时间。而电子雷管延期时间准确可靠，用导爆管雷管设计的方案套用在电子雷管显然是不合适的，因此需要根据需要合理设置电子雷管的延期时间。

表1 导爆管雷管延期时间以及上下限规格

在小断面爆破作业过程中，导爆管雷管延时设计如图2所示，中央掏槽孔设置0 ms 延时（1 段半秒导爆管雷管延期时间名义值），左右最近两个掏槽孔设置500 ms 延时（2 段半秒导爆管雷管延期时间名义值），上下最近两个掏槽孔设置1 000 ms 延时（3 段半秒导爆管雷管延期时间名义值）。

图2 导爆管雷管布孔图延期时间（ms）

按设置导爆管爆破参数的方法，应用于电子雷管进行爆破作业，爆破效果不佳。因为电子雷管延期时间精度高，左右两个炮孔电子雷管起爆时差最多只有5 ms，上下两个炮孔电子雷管起爆时差最多只有10 ms。相互之间抛掷时间及空间不够，使掏槽孔底部的渣土未来得及抛掷出来，造成爆破效果不好。现针对这种情况使用逐孔起爆，掏槽孔超深20 cm，孔与孔之间的延期间隔根据岩石硬度［7］不同来设置，目前常用的延期间隔有200 ms、300 ms、400 ms。或同段之间人为设置延期时间差别，如图3 所示。

图3 电子雷管布孔图延期时间（ms）

1.2 改进网络连接

炮孔装药完成后，导爆管雷管的连接起爆，主要通过一把抓方式，将所有导爆管同一发导爆管雷管捆扎在一起。孔外导爆管雷管起爆，引爆整个小断面露在外面的导爆管，进而起爆孔内雷管，同时孔外导爆管被炸散互不相连。

电子雷管的连接起爆方式较为简便，只需将露在外面的脚线通过线夹与爆破母线连接在一起，通过控制器起爆电子雷管，如图4 所示。为预防先爆孔的飞石拉扯电子雷管脚线，可能将后爆孔起爆药包往外拉扯，造成残孔、残药。使用电子雷管过程中，整个网络连接爆破母线时，需要采取较为宽松的连接方式或选择米数较长的脚线，最好连接有序，网络检测时便于查找个别通讯错误的雷管。

图4 电子雷管的连接方式

1.3 加强填塞质量

因导爆管雷管的起爆方式特性，很多小断面爆破作业过程中无填塞或使用塑料袋、纸皮填塞，建议改为使用炮泥填塞，并增加填塞长度和夯实度，可提高炮孔利用率，节约炸药使用量，防止后爆雷管脚线被拉扯，增加残孔、残药现象发生的可能性。

1.4 规范制作起爆药包

因导爆管雷管的起爆方式特性，很多小断面爆破作业过程中为图省事，采用正向装药的方式。电子雷管使用此种装药方式很容易使后爆雷管被先爆雷管拉扯带出起爆药包外甚至孔外，造成炸药未起爆情况。因此使用电子雷管制作起爆药包时，雷管使用轴向装管，反向缠绕炸药卷装入孔内，保证雷管爆轰被炸药吸收，起爆药包正常起爆。

1.5 使用标准辅材

在电子雷管使用过程中，爆破母线是一种很重要的辅材。它的材质和尺寸会直接影响到电子雷管是否按计划起爆，从而影响爆破效果。

工程实践发现，使用与匹配不一致材质的爆破母线无法确保带载量，比如使用铁线或铝线作为爆破母线进行爆破作业，会导致起爆过程个别雷管拒爆。

使用铜线进行爆破作业时，个别铜线不符合0.5 mm 的标准，当铜线直径低于或等于0.47 mm 时，会出现接触不良的问题，当铜线直径高于或等于0.53 mm 时，会出现卡不下去或卡断线芯等问题。所以爆破母线的材质以及尺寸也会影响爆破作业。

1.6 选择适用的电子雷管类型

目前电子雷管针对各种作业环境及特性不同，分成5 种类型：①按爆破网路的连接方式：分为并联型电子雷管和串联型电子雷管；②按应用环境：分为煤矿许用型电子雷管和普通型电子雷管；③按延期时间的设置方式：分为现场设置型电子雷管和预设置型电子雷管；④按现场使用环境：分为普通脚线型电子雷管和高强度脚线型电子雷管；及普通型电子雷管和防水型电子雷管；⑤按作业面大小：分为小断面型芯片电子雷管和普通型电子雷管。

与普通地表爆破不同，在小断面爆破环境中，不同延期炮孔起爆引起爆轰波相互叠加，对后爆炮孔产生强烈的振动冲击，还由于电化学反应产生一定强度的电磁干扰［9］。

因普通地表爆破与小断面爆破机理不同，小断面爆破的专用芯片电路模块在芯片电路设计上不同于普通地表爆破电路模块。普通模块适用环境：一般地表浅孔和中深爆破，炮孔间距大于40 cm。小断面爆破适用环境：中深孔爆破、隧道掘进、基桩爆破、地下金属矿采等。

小断面爆破作业工程中，经常遇到有水作业环境，或者是作业到一半时候才出现有水环境。因此根据实际需要在有积水的小断面爆破作业过程中选用防水、小断面型芯片电子雷管。

2 现场爆破作业

爆破作业中，为便于凿岩钻孔工作、使岩石爆堆集中且抛掷距离短，选择垂直掏槽。掏槽孔是爆破作业中至关重要的第一步，掏槽孔爆破后为后续爆破创造自由面。辅助孔扩大和延伸掏槽的作用范围、崩落岩石。周边孔控制断面形状是否规格的关键，是边孔布置遵循布孔均匀、充分利用炸药能量、保证岩石按设计轮廓线崩落的宗旨［10］。

根据上述方法，在上云山井下掘进小断面爆破作业中通过改进电子雷管的方式方法，某一作业面参数如表2 所示，施工现场如图5 所示。

表2 某一作业面爆破参数

图5 施工现场

这次小断面爆破效果良好，破碎岩石块度小且抛掷效果较好、未出现拒爆、残药等现象，爆破振动控制在规定值以下，没有对周边重要建筑物造成影响，隧道周边轮廓成型效果良好。爆破现场如图6 所示。

图6 爆破现场

3 结论

通过改变使用电子雷管的方式方法，并选择适用的电子雷管类型，使用电子雷管的爆破效果大大提高，已达到跟使用导爆管雷管一样的爆破效果。通过合理调节孔网参数，爆破效果稳定性比导爆管雷管还好。该方法优化了电子雷管应用，除了一般的露天爆破外，还能适用于小断面爆破，减少盲炮发生的可能性，对将来推广使用电子雷管具有重要意义。