电子雷管的研究进展

伍天培，尹 涛，司志伟，李 硕，张 帝

（安徽理工大学 土木工程学院，安徽 淮南 232000）

0 引言

随着技术的发展，爆破技术在矿业工程、城市建设等方面得到了广泛应用。电子雷管作为爆破技术中重要的一环，在我国虽然起步比较晚，但在一定时间的研究积累后，其设备技术也在迭代更新。特别是在民爆行业中，面对庞大的市场经济，电子雷管相较于传统雷管有着更安全、更经济、更便捷的不可替代优势。基于促进民爆行业的高质量发展，电子雷管起到保证工程质量，确保工程安全性，起到相对积极的影响。笔者总结近年来有关电子雷管的发展及其应用实例，对电子雷管的发展历史、实例运用作了一定阐述，在不同工况下，电子雷管的有效应用有所异同。在工程爆破中，电子雷管对减小地震影响效应，也有着很大程度的优势。文章回顾了电子雷管的发展历史，并阐述了其在多种工程实训中的实际应用，为电子雷管的发展提供思路。

1 电子雷管的发展历史

电子雷管的精密延时起爆、起爆能量可控性以及它的起爆密码等优点使其在爆破工程中逐渐开始应用并替代传统雷管。在电子雷管的诸多优势下，国内外很多学者都对其开始研究并有所突破。张英豪等[1]通过对数码电子雷管应用问题的探讨，分析了电子雷管在国内外应用方面所存在的问题，并且指出了其应用相关问题所需关键技术，为国内电子雷管的发展与应用作出方向性的意见。刘作为等[2]工业电子雷管的研发目标与市场推广，结合国内爆破市场的需求，提出了以技术服务为主的市场营销模式。

1.1 安全方面

李红月等[3]基于AVR 单片机的电子延期雷管设计，阐述了通过AVR 单片机设计的电子雷管拥有数码电子雷管其内部控制电路芯片结构，并分析了数码电子雷管使用的安全性、高精度延时性、便捷性。李红月等[4]的“电子雷管网络系统设计”，通过实验验证了电子雷管的安全性及在未来复杂工程爆破的应用前景。何圣[5]研究的“一种基于钽核心的数码电子雷管发火装置”，设计了一种不含敏感火工药剂的电子雷管发火装置，提高了应用的安全性以及相对较高的发火能力输出，对数码电子雷管的应用推广有很大帮助。高文乐等[6]对新型延时起爆控制系统的应用研究，阐述了一种新型数码网络延时起爆控制系统。通过实验，证明了其安全性、高精度延时性，在未来工程爆破的应用前景。张文州等[7]探讨了钛粉对电子雷管电引火药头性能的影响，在引火药头基础配方中加入钛粉能在一定范围内有效提高精度和一致性。潘涛等[8]通过对数码电子雷管延时精度误差影响因素及改进措施研究，得到电子雷管应用中影响精度的主要因素，对主控芯片设计、电子电路设计、起爆药剂、引火头药剂等主方面提出技术上的改进措施，在延时精度上具有很大突破，从而保证其一定安全性。任泰昌等[9]硫氰酸铅在电子引火原件中的应用探究，主要对硫氰酸铅的发火可靠性探究，通过实验验证其可靠性，为电子雷管的设计提供了新思路。David W Ewick 等[10]发明了一种用于雷管中的电子延迟电路，具有开关电路和定时器电路的功能。以上一系列的研究通过系统结构的设计、火工品药剂的选用、引火药头基础配方的改进、主控芯片的设计等方法，一定程度上提高了电子雷管延期精度，减少药头发火时间和敏感点火药剂的使用频率，从而提高了电子雷管的安全性。

1.2 管控方面

陈明邡等[11]研究的XF 型系列电子雷管，通过电子延期体的双限制、适配器的使用、起爆器所具有的时间设置、卫星定位、密码设置等功能，使其在常规手段下不能起爆，具有良好应用前景。章文义等[12]爆炸危险物品立体化动态管控系统研究，基于我国的爆炸物品管控难度之大，提出了运用互联网、物联网和云计算相结合的技术升级现有的民爆信息系统，同时研发了电子雷管流向监控的管理子系统。叶磊等[13]互联网与爆破安全管理融合技术研究，爆破具有一次性、破坏大性、不可逆性和瞬时性，因此爆破物品的管理应该做到预见性和主动性，为了解决爆破行业安全管理监督平台缺失和信息零散，以及从业人员专业素养参差不齐的难点，提出以互联网为基础的安全管控思路，搭建网络平台对电子雷管的全过程进行管控，有效降低雷管流失的风险。张瑞萍[14]论民用爆炸物品管理的警务创新，提出推广电子雷管作为安全管控的科学方式，可知电子雷管的可管控性已经有了一定的优势。龙静怡[15]基于北斗的数码雷管监管系统的设计，针对传统雷管在民间使用中，丢失后难以追踪和监控而对社会治安造成的问题，提出了基于北斗系统定位的设计方案，且通过密码设置，就算丢失也无法进行引爆，对爆炸物品的安全管理起到积极的推动作用，且大幅提高爆破器材在民间使用的安全性。

1.3 生产方面

刘钧亮等[16]所研究的数码电子雷管自动装配线。对运用的自动控制、信息采集、在线检测、群模焊接机、三码合一等系统技术进行研究，得出了数码电子雷管自动装配线生产效率高，所适用范围广，并且减少了工作人员的数量。在生产上，对电子雷管的生产与管控提供可靠保障，具有良好的应用前景。李治国[17]数码电子雷管装配生产线的实践，通过利用原有生产线的平面布局，各工序间的安全联锁装置结合自动化的生产系统，提高了生产的效率，而且在安全水平也有了很大的提升。任泰昌[18]浅谈电子雷管生产过程中的安全问题，列举一系列电子雷管生产过程中可能出现的安全问题，提出了减小静电影响、减小摩擦影响、加强药头保护、提升芯片技术、提升人员的自身素养等建议，为电子雷管的生产过程，提供了有效的参考。2010年1 月14 日，“隆芯1 号”产品生产线的验收，标志着我国第一条具有国内外先进水平的电子雷管生产线诞生，对我国电子雷管的发展具有重大意义。

2 电子雷管在多种工程实例中的实际应用

2.1 电子雷管在隧道掘进技术方面的应用

随着中国城镇化水平越来越高，城市内交通拥堵问题也更加显著，因此性价比高，受建筑影响小的地铁成为了缓建该问题的选择。地铁修建中，隧道爆破施工中，传统雷管爆破掘进施工进度慢并且单次进尺较小，一般仅为0.6 ～1.0 m，因此爆破振动不易控制，并且延期误差较大。电子雷管起爆系统的高精度性相对于传统雷管在爆破振动中体现出较好效果。张迪等[19]对地铁隧道精度延时爆破振动传播规律与控制试验研究对上述问题有详细研究。傅洪贤等[20]的隧道电子雷管爆破降振技术试验研究提出电子雷管在隧道掘进中降振、提高施工进度等优越性。代勤荣等[21]通过隧道爆破开挖平峰降振最佳时间间隔时差确定，为以后隧道工程中应用毫秒延时爆破控振奠定了理论基础。李东涛等[22]电子雷管在铁路隧道减振爆破中的应用，为复杂环境下隧道爆破提供了新方法。 李清等[23]地铁隧道精确控制爆破延期时间优越及应用，提出多因素相关的孔间延期时间优选计算方法。K.Iwano 等[24]减少使用先进电子雷管隧道爆破引起地面振动通过使用电子雷管并在住所附近进行相关实验计算，将对于其他隧道建筑工地和用于爆破参数的调整以及优化有广泛的参考意义。

2.2 电子雷管在矿区爆破方面的应用

在矿区爆破中，受特殊山体结构、复杂岩层结构等影响，爆破安全控制极为重要。刘庆[25]等数码电子雷管在某露天矿爆破中的应用，为后续数码电子雷管推广、爆破优化设计和施工组织方案提供借鉴。叶会师[26]等爆破中的试验及应用，电子雷管的优越性能节省了爆破成本，同时提高了采矿生产效率。韦志鹏等[27]数码电子雷管在露天矿石灰石矿山中的应用分析电子雷管在工程爆破中的优劣性，对比传统雷管与电子雷管在爆破中的振动速度与爆破效果，发现数码电子雷管对比传统导爆雷管能有效降低爆破振动，降低爆破产生的有害效应。覃翔[28]数码电子雷管在露天矿山开采中的应用，通过对比分析数码电子雷管与传统导爆管雷管，得出数码电子雷管拥有较好的降振效果，产生的经济效益较好。周登红[29]数码电子雷管在磷矿山得应用效果评价及优化。廖韧[30]等数码电子雷管在矿山中的运用。陈云强[31]电子雷管在矿业工程爆破中的应用分析。从安全性、经济型等方面分析了数码电子雷管并分析如何在工程爆破中应用电子雷管。SilvaJhon 等[32]可靠性分析矿井爆炸性能基于延迟类型和点火时间，研究证明点火时间对爆破结果的影响，用各种方面控制爆破所引起的地面振动，分析结果适用于大多矿山的爆破场景。P.K.Singh 等[33]地下矿山开采爆破振动造成的影响，通过实验数据分析爆炸产生的地震扰动对地下空间的影响，发现随着几何扩散，地下空洞的地面震动衰减发挥了重要作用。Thierry Bernard 等[34]爆破数字模拟：21 世纪矿山面临的重大挑战，通过爆破模拟，提供了先前爆破模拟技术的更新、最新方法和预期的未来发展。

2.3 电子雷在城市改造的应用

从我国2006 年长江三峡的围堰拆除爆破工程中初次运用电子雷管以来，电子雷管的安全、可靠、精准等优点已经获得广泛的认可。2007 年国内隆芯1 号电子雷管技术通过相关部门的技术鉴定与验收，这表明我国的电子雷管技术有了质变的提升。据2013 年末的统计，隆芯1 号已生产使用一百万发以上。全国普遍的使用，标志着我国电子雷管技术已经迅速发展且具备完善的生产及应用技术。

随着国务院关于加强城市基础设施建设的意见，数码电子雷管技术也在城市建设中起着重要作用。马海鹏[35]特大型钢结构建筑物爆炸切割拆除机理及应用研究。结合大规模钢结构爆炸切割工程实例，工程爆破网络设计，得出了优化后的爆炸切割拆除施工技术方案，为类似研究工作提供较大参考价值。马晓明[36]爆破震动信号的能力分析方法及其应用研究，从多个实例中分析数码电子雷管其精度高、震动信号小、频率高、瞬时能量及TIE 小的特点，得出电子雷管在城市爆破中，对建筑物的安全有利等结论。C.Fouchier 等[37]城市环境中冲击波传播的实验研究，为改善城市爆破传播的影响，提出了一种经济且安全的实验研究方法。周浩仓[38]电子雷管在异型楼房拆除爆破中的应用，基于工程实例，提出了采用拆除爆破法的爆破设计，并且得出良好的爆破效果，证明了数码电子除了本身具有的比传统雷管更可靠的安全性，还在城市爆破中，可满足不同的起爆方案，最大限度降低爆破振动，为城市爆破的设计提供了新思路。林中原[39]城市特大型立交桥爆破拆除起爆网络，通过对漳州东立交桥爆破拆除方案的分析以及SF 系列电子雷管的使用，证明了电子雷管起爆网络的可靠性，爆破工程的成功可为同类工程借鉴使用。

2.4 电子雷管在水利工程建设的应用

电子雷管在爆破工程中可以有效降低爆炸的振动效应，在安全性、可靠性等有突出优势。因此，数码电子雷管也能在水利工程中发挥很大的作用。刘美山等[40]贵州塘寨电厂取水口岩塞爆破，分析了岩塘爆破的设计原则与要求，比如爆破必须一次成型，不能出现拒爆或爆破不完全现象、爆破中必须有条件保护周围环境安全等原则与要求。因而需要操作方便、爆破振动影响小且施工安全的爆破方案，所以高精度电子雷管在此次爆破成功中，起到了不可替代的作用。陈锋华[41]电子雷管在船坞围堰爆破拆除中的应用与思考，船坞围堰的爆破拆除中，爆破必须一次完成，否则在后续施工中会产生浅点，增大施工难度。电子雷管的延时时间可调控性以及延时精确性可为船坞围堰爆破拆除工程提供安全可靠的爆破效果，且在本次爆破工程所得出的结论中，电子雷管的起爆系统有了进一步完善的方向，增加了优化爆破参数的可能性。为后续实际应用中提供有力参考。赵根等[42]水下爆破技术发展，从多方面梳理了水下爆破技术的发展，总结近几年最新技术成果，通过案例，提出水下爆破设计方法，为港口码头建设、桥梁水下爆破施工等水利工程建设中的爆破方案提供借鉴。

3 结语

随着爆破工程规模的扩大化和精准度的精确化，对数码电子雷管的安全性、精确延时行、经济性、管控性等方面的要求也越来越高，传统雷管的性能越来越不能满足未来爆破工程的要求。数码电子雷管在实际工程中，能有效提高爆破能量的利用，减少爆破工程中炸药的使用，加快工程进度。数码电子雷管在未来的发展中，必将是有良好的市场前景。在发展中，产品安全性以及成本等问题尤其要注意，在安全性和可靠性的条件下降低成本，为数码电子雷管的发展提供可靠的条件。在爆破实验中，探索新型电子雷管的爆破试验装置，计算爆破强度，使我国在爆破方面的技术研究，达到国内外先进水平。