数码电子雷管在预裂爆破中的应用研究

崔立明，隋湘滨，周义德

(1.淄博市市场监督管理局，山东 淄博255000；2.淄博圣世达爆破工程有限公司，山东 淄博255000)

预裂爆破是工程爆破中常用的一种控制爆破方法，特别是在矿山边坡治理，高速路路基边坡处理，地下高质量隧道开挖工程等发挥了关键性作用。传统的预裂爆破主要采用导爆索、成形炸药、绳索、胶带、支撑物、起爆雷管等材料，沿开挖边界密集布孔采用不耦合装药，先于主爆孔起爆，采用齐爆的方法，按预定的方向形成炮孔之间贯穿裂隙，达到保护边坡、稳定围岩、降低施工成本的目的。在复杂环境下特别是周围存在企业、住户等复杂情况下使用传统的预裂爆破，导爆索起爆会产生很强的冲击波和噪声的危害，预裂爆破作业面大部分在高处，爆炸后往往噪声很大且传得很远，爆炸冲击波传得很远，而且齐发爆破产生的振动危害非常大。我们研究使用的数码电子雷管编制爆破网路，科学划分爆破单元，减小各个单元的间距，彻底消除了冲击波和振动波危害。该项技术的推广使用，将拓展预裂爆破的适用范围，有助于工程爆破的发展。

1 预裂爆破的危害与消除

预裂爆破的危害主要有：①噪声来源主要是连接各个炮孔之间的导爆索裸露在空气中，而且爆破作业面大部分在离地面10～30 m的较高地段，地下隧道受边壁约束，在爆炸后产生噪声和冲击波往往会传得很远，对周围的环境造成较大的危害；②预裂爆破为了达到预期的效果必须采用齐发爆破，当作业面较长时装药量就较大，导爆索使用量也大，这样爆炸形成的振动波很强，容易对周围较近建筑物造成危害；③预裂爆破炮孔顶部填塞过短或者不填塞炮孔，炸药和导爆索爆炸后的冲击波传到空气中对周围可能产生危害。

消除危害的方法有：①取消连接各个炮孔裸露的导爆索及导爆索编制的爆破网路，加强炮孔填塞质量，各个炮孔内的导爆索不裸露在外，彻底消除爆破网路中裸露的导爆索，这样就消除了爆破噪声和冲击波的主要来源，为此，本研究引入了数码电子雷管。数码电子雷管是近几年发展起来的高端智能雷管，延时精度高、安全性能好等优点，每个炮孔内组装一个数码电子雷管，孔内药串仍用导爆索连接，顶部药卷捆扎数码电子雷管，各个电子雷管设置同一时间起爆，各个炮孔顶部填塞2～3 m，各个炮孔之间和炮孔之内的爆破网路连接就不需使用导爆索编制网路而达到齐爆的目的，而且可以适当划分爆破单元，彻底从源头上消除了爆破噪声和冲击波的危害。预裂爆破装药结构如图1所示。②预裂爆破。为了达到预期的效果，必须使用齐发爆破的方法，当作业面较长时，齐爆药量很大，易造成振动危害，但采用数码电子雷管组成电爆网路代替导爆索组成的网路后，可以采用分单元毫秒延时爆破，10～20个炮孔一单元，每单元内的延时时间一样，各单元之间间隔20～100 ms，调整工艺参数，相邻两单元之间留一个空孔，与前后两孔之间的距离是正常预裂孔距离的一半，以缩短抵抗线加强预裂效果，这样既消除了振动危害，又方便作业，较长距离作业面的预裂爆破可以一次完成，并达到预期的效果。

2 数码电子雷管在露天大孔径中的应用

2.1 工程概况

淄博潮玩基地位于山东省淄博市淄川区寨里镇，为多个废弃石料厂改造而成，集旅游、娱乐、住宿等大型的游玩景点，占地面积5 000亩，横跨5个山村，起点高、要求严，为了保证潮玩基地石质边坡稳定和观光需要，杜绝地质灾害的发生，必须将原石料厂开采形成的边坡进行预裂爆破处理。潮玩基地入口处的爆破点东侧80 m有村居需要保护，北侧100 m有正常经营的饭店，有些爆破点离洪山镇也只有300 m，条件极为复杂。整个工程座落在丘岭地带，岩石为f=8～10的石灰岩，岩层走向南北，岩石较致密，裂隙比较发育，层理明显，水文地质简单。

2.2 爆破参数

钻孔直径90 mm，钻孔倾角90°，钻孔间距1 m，炮孔深度10～12 m，预裂孔线装药密度0.55 kg/m，单孔装药量4～6 kg，填塞长度大于2 m。

2.3 爆破网路

将预裂孔划分成多个齐爆单元并进行编号，每个齐爆单元的所有雷管的延时时间设定同一时间，第1个单元的延时时间可设定为0 ms，依次将每个单元的延时时间按50 ms递增，把所有的预裂孔的数码电子雷管用连接线连成电爆网路，一次进行起爆。

2.4 预裂效果和爆破振动

采用上述技术措施，爆破后的坡面半孔率达到90%以上，符合业主对边坡的要求，现场实际测振如表1所示，现场效果如图3所示爆破振动速度符合国家标准，周边居民也没有反映振动问题。

表1 爆破振动监测

3 数码电子雷管在地下小孔径中的的应用

电子雷管在露天大孔径、宽网路爆破中已广泛地使用，但在地下小孔径爆破中的应用还存在着拒爆、压死的诸多问题，特别是在小断面、小钻孔、密集网路参数的条件下，拒爆率很高。在认真学习相关单位先进技术和施工经验的基础上，选用了煤矿许用型电子雷管(见图4)的专利技术，成功地解决了小井、小断面拒爆、压死的问题。煤矿许用型电子雷管的关键技术是在既有火雷管和电子芯片点火药头之间加一延期体，该延期体的延期时间为130 ms，当电子芯片按要求从1～120 ms时间间隔点火后，每发雷管爆炸顺延130 ms，当第1段别雷管爆炸时，最后一段别雷管延期体已经被点燃，不会存在拒爆、压死。

3.1 工程概况

将煤矿许用型电子雷管应用于某煤矿顶板轨道巷预裂爆破，该矿顶板轨道巷为中央1煤的采区轨道系统巷道，设计长度1 000 m。岩性主要为粉细砂岩、中细砂岩等，粉细砂岩抗压强度为14.95 MPa、中细砂岩22.6～76.91 MPa。涌水量约4 m3/h，巷道断面尺寸如图5所示。

3.2 爆破参数

采用数码电子雷管和三级煤矿水胶炸药；消焰炮泥的配比为水∶消焰剂=28∶72；炮孔直径42 mm，具体爆破参数如表2所示。

表2 爆破参数

3.3 爆破效果

采用原有煤矿许用电雷管爆破技术，人工装药、封孔起爆，平均进尺为1.84 m、平均炮孔利用率为76.5%；改用数码电子雷管预裂爆破技术，延时准、段别可增加调整，平均炮孔利用率为90%。可见将数码电子雷管应用于地下隧道周边孔不耦合装药预裂爆破，中间孔耦合装药有序、精准起爆，可以明显提高单循环进尺。爆后粉尘明显减少，周边半孔率达80%，围岩稳定，没有超挖、欠挖，爆破效果如图6所示。

4 结语

1)数码电子雷管代替裸露的导爆索，取消了导爆索编制的爆破网路，彻底根除裸露的导爆索爆炸带来的噪声和冲击波危害，从而使复杂环境下预裂爆破得以有效实施。

2)使用数码电子雷管编制爆破网路，可以方便划分爆破单元，能够将预裂爆破的齐发爆破药量降低到几个基本爆破单元甚至单个炮孔，彻底解决了导爆索爆破网路齐发药量大引起的振动危害；而且数码电子雷管编制爆破网路更简单、方便，能够有效降低工程劳动强度，提高施工效率。数码电子雷管引入到预裂爆破工程中，推动了预裂爆破技术的发展。

3)在各个爆破单元间，留一不装药的炮孔，降低了预裂作用面的距离，保证了预裂效果，使长距离的预裂爆破可以一次爆破完成，达到了预期的目的。

4)数码电子雷管及其预裂起爆技术成功应用于煤矿井下爆破，提高了炮孔利用率，保证了围岩的稳定性，尤其适用于复杂环境下的预裂爆破，为贯彻国家2022年全面推广使用数码电子雷管的政策提供了宝贵的经验。