蔡建華，黃壽元，馮 敏

(1.湖南辰州礦業(yè)股份有限公司， 湖南沅陵縣 419607;2.中鋼集團馬鞍山礦山研究院有限公司，安徽馬鞍山市 243000;3.金屬礦山安全與健康國家重點實驗室， 安徽馬鞍山市 243000)

0 前言

起爆工藝是在確保爆破作業(yè)區(qū)域人員、設(shè)備安全的條件下，將起爆信息準確的分配到每一個設(shè)計起爆點(孔)，它包含爆破網(wǎng)絡(luò)與安全措施兩個部份。起爆方法是爆破網(wǎng)絡(luò)乃至整個起爆工藝的核心。當火雷管列為國家嚴禁生產(chǎn)的產(chǎn)品之后，非煤礦山必須尋找新的導(dǎo)爆管起爆方法、爆破網(wǎng)絡(luò)及對應(yīng)的起爆工藝。

1 非煤礦山在用起爆方法評述

1.1 電雷管起爆方法

起爆系統(tǒng)由發(fā)爆器、電雷管、普通導(dǎo)爆管雷管組成。電雷管價格低，系統(tǒng)起爆成本低;電雷管操作簡單、起爆電流小;電雷管抗雜散電流的性能差［1-2］。

1.2 延長導(dǎo)爆管擊發(fā)起爆方法

近距離擊發(fā)起爆導(dǎo)爆管、導(dǎo)爆管遠距離傳爆，起爆系統(tǒng)由發(fā)爆器、擊發(fā)針、塑料導(dǎo)爆管、繼爆元件、普通導(dǎo)爆管雷管組成。

非電導(dǎo)爆管自身有很好的安全性，具有抗雜散電流的能力，可以避免早爆等安全事故;但導(dǎo)爆管不可重復(fù)使用，起爆成本高;每次爆破前都要重新連線，準備工作時間長、操作難度大［1-2］。

1.3 鉛管延期雷管起爆方法

起爆系統(tǒng)由發(fā)爆器、鉛管延期雷管、普通導(dǎo)爆管雷管組成。

延時雷管是依靠藥劑燃燒反應(yīng)來控制時間的，因而極易發(fā)生斷燃、速燃等不可靠因素;鉛管延期燃燒時其管的外表溫度過高，如操作不當，極易燒傷需起爆的導(dǎo)爆管，產(chǎn)生盲、誤炮;井下光線較弱的條件下，作業(yè)人員極易產(chǎn)生擊發(fā)錯誤;雷管廠家直供價20～25元/發(fā)，起爆成本高。

1.4 SF－A電子編碼雷管起爆方法

起爆系統(tǒng)由電子雷管專用發(fā)爆器、報警器、爆破母線、爆破子線、SF－A電子雷管以及普通導(dǎo)爆管雷管組成。

SF－A電子編碼雷管搞靜電干擾性能強，安全性較好;SF－A型電子雷管直供價25～30元/發(fā)，專用發(fā)爆器2000元/臺，起爆成本高;適用于工程爆破［3］。

1.5 在用起爆方法存在的不足

以上4種起爆方法均可用于非煤礦山井下導(dǎo)爆雷管爆破網(wǎng)絡(luò)，但應(yīng)用于生產(chǎn)后存在以下問題:

(1)電雷管起爆方法應(yīng)用于非煤礦山安全風(fēng)險大，最新資料顯示電雷管將被淘汰;

(2)延長導(dǎo)爆管起爆方法操作復(fù)雜，我公司年增加爆破成本500萬元以上;

(3)鉛管延期雷管起爆方法存在安全隱患，我公司年增加爆破成本300萬元以上;

(4)SF－A電子編碼雷管起爆方法操作復(fù)雜，我公司年增加爆破成本500萬元以上。

因此，需要研究一種適合非煤地下礦山新的導(dǎo)爆管雷管起爆方法及對應(yīng)的爆破網(wǎng)絡(luò)與起爆工藝，該起爆工藝應(yīng)能滿足如下要求:安全性能好、材料來源廣、起爆成本低、員工操作簡單。

2 導(dǎo)爆管雷管擊發(fā)起爆工藝

2.1 起爆方法與爆破網(wǎng)絡(luò)

在大量基礎(chǔ)工作［4-5］和反復(fù)討論的基礎(chǔ)上初選了如下起爆方法及對應(yīng)的起爆系統(tǒng):

(1)近距離擊發(fā)起爆導(dǎo)爆管及與之相連的雷管;

(2)起爆系統(tǒng)由發(fā)爆器(見圖1)、爆破母線(銅芯復(fù)套線)、擊發(fā)針(見圖2)、普通導(dǎo)爆管雷管組成。

圖1 MFB－200發(fā)爆器型

圖2 CCH型非電導(dǎo)爆管擊發(fā)針

2012年6月28日將對初選的發(fā)爆器、銅芯復(fù)套線、擊發(fā)針連結(jié)進行了導(dǎo)爆管擊發(fā)起爆實驗，5次實驗擊發(fā)，導(dǎo)爆管的擊爆率達到100%。

試驗證明初選的擊爆起爆方法有一定的可行性，因而可考慮做小范圍的生產(chǎn)性試驗，通過生產(chǎn)性試驗對初選的起爆方法與爆破網(wǎng)絡(luò)進行優(yōu)化和定型。

2.2 起爆方法的生產(chǎn)性試驗

2012年8～12月采用初選的起爆方法與爆破網(wǎng)絡(luò)在洪江辰州響溪金礦井下做生產(chǎn)性試驗，通過試驗完成了方法與網(wǎng)絡(luò)的修改、優(yōu)化與定型，試驗過程中做了如下修改。

(1)設(shè)計選用的CCH型非電導(dǎo)爆管擊發(fā)針易損、成本高，改為絕緣細導(dǎo)線做爆破子線代替擊發(fā)針;因銅芯復(fù)套線成本高，改用2.5 mm2鋁芯復(fù)套線做爆破母線。

(2)生產(chǎn)性試驗后爆破網(wǎng)絡(luò)修改為“發(fā)爆器+爆破母線+爆破子線+導(dǎo)爆管雷管”(見圖3)。

2.3 爆破網(wǎng)絡(luò)可靠與安全性試驗

2.3.1 試驗原因

起爆工藝應(yīng)從安全、可靠、經(jīng)濟、適用性等多方面考慮，方法的安全、可靠性可通過室內(nèi)試驗證明，工藝的經(jīng)濟、適用性必須經(jīng)生產(chǎn)性試驗驗證。

因選定的方法是通過發(fā)爆器產(chǎn)生高壓瞬時電流擊發(fā)導(dǎo)爆管起爆，井下動力電壓一般為380 V，如經(jīng)試驗證明該起爆方法在380 V電壓作用不被擊爆，則該方法的安全性好;如能被擊爆，則證明該方法及對應(yīng)的工藝存在安全隱患。

圖3 生產(chǎn)性試驗的爆破網(wǎng)絡(luò)

可靠性試驗主要是檢驗方法的準爆率，若試驗證明該方法準爆率高則可靠性好，否則該方法及對應(yīng)的爆破工藝極易被淘汰。

2.3.2 安全性試驗

2012年9月5日在機電維修車間做新起爆方法的安全性試驗(見圖4)。

圖4 安全性試驗連線

試驗用的2.5 mm2鋁芯復(fù)套線100 m，其一端連接380 V電源開關(guān)下端，另一端連接兩根絕緣導(dǎo)線，兩絕緣細導(dǎo)線另一端插入導(dǎo)爆管內(nèi)，合閘通電后兩絕緣細導(dǎo)線末端未出現(xiàn)短路和產(chǎn)生電火花、導(dǎo)爆管未被擊爆。

斷電后將復(fù)套線改連接在MFB－200發(fā)爆器上擊發(fā)，導(dǎo)爆管被擊爆。后用萬用表檢測，試驗電源實際電壓為480 V。

2.3.3 可靠性試驗

2012年10月2～4日公司爆破技術(shù)員對新起爆方法進行了可靠性試驗(見圖5)。

第一類型試驗:2.5 mm2鋁芯復(fù)套線100 m，其一端連接MFB－200發(fā)爆器，另一端連接兩根絕緣導(dǎo)線，兩絕緣細導(dǎo)線(3 m)的另一端塞進導(dǎo)爆管內(nèi)，試驗擊發(fā)3次3擊爆，準確率達100%。

第二類型試驗:將2.5 mm2鋁芯復(fù)套線延長至200 m，其他相同，試驗擊發(fā)3次3擊爆，準確率達100%。

第三類型試驗:將2.5 mm2鋁芯復(fù)套線延長至200 m，爆破子線延長至20 m，其他相同，試驗擊發(fā)3次3擊爆，準確率達100%。

圖5 可靠性試驗連線圖

2.3.4 試驗結(jié)論

生產(chǎn)性試驗證明，選用的起爆器性能穩(wěn)定、操作簡單、選用的材料來源廣;可靠性試驗證明該起爆方法準爆率高、該起爆方法及對應(yīng)的爆破網(wǎng)絡(luò)性能穩(wěn)定。安全性試驗證明，該起爆方法在480 V的電源作用下不被擊爆，該起爆方法及對應(yīng)的爆破網(wǎng)絡(luò)抗外電干擾性強、安全性好。

試驗證明，該起爆方法及對應(yīng)的爆破網(wǎng)絡(luò)與起爆工藝可行。

2.4 爆破網(wǎng)絡(luò)確定

2.4.1 起爆方法原理簡述

(1)MFB－200發(fā)爆器通過內(nèi)部的電路將低壓直流電源聚升至1800～2000 V，放電后其產(chǎn)生的瞬時高壓電流通過爆破母線傳至爆破子線。

(2)在爆破子線的端部短路產(chǎn)生電火花擊爆導(dǎo)爆管管壁粘附的炸藥，在導(dǎo)爆管內(nèi)產(chǎn)生爆轟沖擊波。

(3)爆轟沖擊波沿導(dǎo)爆管傳播，起爆與之相連的雷管，雷管爆炸后起爆與之相連爆破網(wǎng)絡(luò)，完成爆破作業(yè)。

2.4.2 爆破網(wǎng)絡(luò)所需材料

通過方案選擇、生產(chǎn)性試驗與室內(nèi)試驗確定的爆破網(wǎng)絡(luò)為:“擊發(fā)器+爆破母線+爆破子線+導(dǎo)爆管雷管”(圖3)，爆破網(wǎng)絡(luò)所需材料:

(1)MFB－200型發(fā)爆器;

(2)2.5 mm2鋁芯復(fù)套線，用作爆破母線;

(3)絕緣細導(dǎo)線，用作爆破子線;

(4)導(dǎo)爆管雷管;

(5)其他輔助工具、材料。

2.5 工藝要求與安全管理

(1)爆破母線2.5 mm2鋁芯復(fù)套線一端與MFB－200發(fā)爆器的電流輸出裝置連接，另一端與爆破子線相連。

(2)為保護爆破母線，爆破子線(雙線)與導(dǎo)爆管合計長度不應(yīng)短于15 m，爆破子線的一端與鋁芯復(fù)套線相連，另一端緊緊纏繞端部剪齊后插入引爆雷管的導(dǎo)爆管內(nèi)，插入深度約5～10 mm。

(3)為確保每次起爆的準爆率，插入導(dǎo)爆管中的爆破子線嚴禁預(yù)先導(dǎo)通，爆破母線、爆破子線與導(dǎo)爆管的各連結(jié)點均須用膠布纏緊。

(4)爆破點裝藥連線、警戒信號與火雷管起爆工藝相同，用導(dǎo)爆管雷管做起爆雷管。

(5)在確認所有工作準備完全、爆破作業(yè)面人員撤出、爆破工所在位置安全后起爆。

3 導(dǎo)爆管雷管擊發(fā)起爆工藝應(yīng)用

(1)井下生產(chǎn)應(yīng)用。辰州公司2013年1月開始了新起爆工藝的技術(shù)培訓(xùn)與推廣工作，2013年3月后我公司所屬礦山井下全改為該起爆工藝。

(2)千米豎井掘進應(yīng)用。辰州公司2013年6月開工建設(shè)一條千米明豎井，工程承包單位提交的《豎井工程爆破作業(yè)指導(dǎo)書》設(shè)計采用電雷管起爆方法，但我公司認為電雷管起爆工藝安全性能差，必須改用公司新定型的起爆工藝。豎井爆破時，爆破工只能在地面操作發(fā)爆器，爆破母線的長度預(yù)計將超過1000 m。通過試驗，在提高發(fā)爆器功率、增大爆破母線過電面積的條件下，該方法成功應(yīng)用于千米豎井掘爆施工。

4 結(jié)論

通過試驗確定的起爆工藝應(yīng)用于生產(chǎn)后，操作簡單、準爆率高、安全性能好，起爆所需的材料來源廣、發(fā)爆器性能穩(wěn)定、發(fā)爆器與爆破母線能重復(fù)利用，成本低。該工藝在增大發(fā)爆器起爆能和爆破母線過電斷面后同樣能適用于超千米距離擊發(fā)起爆。

我公司在停止使用火雷管后，該起爆工藝能迅速應(yīng)用于生產(chǎn)，實現(xiàn)了礦山生產(chǎn)的平穩(wěn)過渡，與火雷管起爆工藝相比，成本基本持平，但與兄弟礦山采用的其他起爆工藝相比，年節(jié)約生產(chǎn)成本500萬元以上。

［1］郭進平，聶興信.新編爆破工程實用技術(shù)大全［M］.北京:光明日報出版社，2002.

［2］戴碧勇，肖紹清.非電導(dǎo)爆管及其系統(tǒng)的安全與可靠性［A］.第七屆全國工程爆破學(xué)術(shù)會議論文集［C］.成都:中國工程爆破協(xié)會，2001:637-640.

［3］顏克俊，史志秀.基于電子雷管的爆破網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在凡口礦的應(yīng)用［J］.采礦技術(shù)，2013，13(5):67-70.

［4］鄭思友，翟延海.工業(yè)雷管可靠起爆塑料導(dǎo)爆管試驗研究［J］.爆破器材，2010，39(2):29-30.

［5］趙 翔，等.導(dǎo)爆管起爆網(wǎng)路連接方式探討［J］.爆破，2008，25(2):34-35.