孫 磊,賀海強,沈國華,3

(1.北京礦冶科技集團有限公司,北京100160;2.湘潭市公安局九華分局,湖南湘潭411100;3.中南大學,湖南 長沙410083)

0 引言

2018年9月17日,工信部安全生產(chǎn)司和公安部治安管理局在貴陽市聯(lián)合召開民爆行業(yè)智能制造現(xiàn)場推廣會,這次會議的主要任務是推進民爆行業(yè)智能制造,重點是推進數(shù)碼電子雷管智能制造的推廣應用。工信部和公安部提出,全力推廣應用電子雷管,從2018年起,各省、市、區(qū)電子雷管使用率每年遞增不得低于20%,到2022年,基本實現(xiàn)電子雷管全面使用。

電子雷管,又稱數(shù)碼電子雷管或工業(yè)電子雷管,是應用微電子技術(shù)、數(shù)碼技術(shù)、加密技術(shù),實現(xiàn)延時、通訊、加密、控制等功能的工業(yè)雷管,是《民爆行業(yè)技術(shù)進步指導意見》及《民爆行業(yè)“十二五”規(guī)劃》鼓勵發(fā)展的產(chǎn)品。電子雷管從根本上解決了雷管在生產(chǎn)、流通、使用、管理過程中的安全問題,具有煙火延期技術(shù)及傳統(tǒng)點火方式無可比擬的優(yōu)勢[1]。

電子雷管的開發(fā)研究始于20 世紀80年代初,目前在市場上具有先進水平的生產(chǎn)企業(yè)主要有法國Davey Bickford 公司、瑞典 Dynamit Nobel 公司、澳大利亞(ICI)Orical 公司和南非AEL 公司等。在國內(nèi),電子雷管起步晚,發(fā)展快,與國外相比具有自己的特點。目前,已在部分地區(qū)大規(guī)模應用[2-3]。國產(chǎn)電子雷管缺乏大量的工程實踐,用戶體驗感受方面的資料甚少,文中就A、B 兩家國產(chǎn)電子雷管在某露天銅礦的使用體驗及遇到的問題進行詳細探討。

1 使用環(huán)境概況

某露天銅礦屬于以銅、硫為主,共生鉬、鐵、鋅,伴生金、銀和稀散元素的的大型露天金屬礦山。剝離區(qū)域以風化砂巖為主,采礦區(qū)域以含銅斑巖礦為主,采用深孔臺階爆破,臺階高度12 m,具體爆破參數(shù)根據(jù)地質(zhì)賦存條件進行調(diào)整。起爆雷管主要采用高精度毫秒導爆管雷管,部分易爆區(qū)域采用普通毫秒導爆管雷管,孔內(nèi)雷管腳線為14 m 和9 m,地表雷管腳線為7 m,使用乳化炸藥現(xiàn)場混裝車裝藥,裝藥結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 裝藥結(jié)構(gòu)示意圖

為了響應推廣應用電子雷管的號召,該銅礦先后試用了A、B 兩家國內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)的電子雷管各1 000發(fā),根據(jù)使用環(huán)境及網(wǎng)路連接方式選擇電子雷管腳線為16 m 和10 m。詳細性能指標對比(數(shù)據(jù)來源于廠家提供的宣傳材料)見表1 所示。

表1 電子雷管性能指標對比

3 使用優(yōu)點

3.1 具有安全監(jiān)管優(yōu)勢

兩種電子雷管均實現(xiàn)了密碼授權(quán)起爆、禁止在非法時間和非法地點起爆、使用過程中的實時監(jiān)管等功能,為雷管全壽命周期的安全監(jiān)管提供了技術(shù)保障。據(jù)介紹,隨著《工業(yè)電子雷管信息管理通則》(GA 1531-2018)的發(fā)布和實施,兩種電子雷管均可以實現(xiàn)芯片UID 密碼、起爆碼、雷管殼體碼三碼綁定,自動加密生成工作碼并實時上傳全國工業(yè)電子雷管密碼中心,在使用時將完成工作碼在線、離線申請和起爆密碼使用、起爆信息回傳、異常情況處理等工作,確保形成電子雷管流向信息管理的精準閉環(huán),使安全監(jiān)管優(yōu)勢更加突出。

3.2 使用安全，便于管理

1)具有抗靜電、抗射頻、抗雜散電流、抗交直流電的性能,安全性高。兩種電子雷管均自帶電容,在使用過程中可有效預防靜電、射頻電等電流的影響。

2)可在線檢測,確保了起爆網(wǎng)路的準爆性。兩種電子雷管均具有單發(fā)雷管質(zhì)量檢測,以及組網(wǎng)后整體網(wǎng)路檢測的功能,避免了因雷管質(zhì)量、組網(wǎng)漏連、網(wǎng)絡故障等原因而造成的盲炮。

3)均采用廠家提供的專用起爆器,只有在特定的時間、地點范圍內(nèi)獲得相關(guān)密碼后方可起爆,避免了非法起爆。

4)便于庫房管理和現(xiàn)場管理。一方面,電子雷管的延時在現(xiàn)場設定,減少了雷管品種,有利于該露天銅礦小型民爆器材庫房的儲存管理;另一方面,使用電子雷管無需地表雷管連接,減少了現(xiàn)場雷管使用數(shù)量,既減少了爆破器材的采購、運輸次數(shù),又降低了相應的風險。

3.3 延期時間可調(diào)且準確，有利于優(yōu)化爆破網(wǎng)路，降低爆破震動

導爆管雷管的毫秒延時功能是通過延期藥來實現(xiàn)的,延時偏差較大,該露天銅礦使用的導爆管雷管延時偏差如表2 所示。而電子雷管則采用微型電子芯片來控制毫秒延時設定,延期時間準確,精度高,實現(xiàn)了真正意義上的毫秒延時起爆,根據(jù)國內(nèi)外爆破實踐和研究,使用電子雷管具有明顯的減震效果[4-6]。

表2 導爆管雷管延時偏差ms

4 存在的問題

4.1 質(zhì)量可靠性有待提高

據(jù)統(tǒng)計,該露天銅礦使用高精度毫秒導爆管雷管和普通毫秒導爆管雷管時5年內(nèi)未出現(xiàn)1 起雷管質(zhì)量事故,而兩種電子雷管在試用過程中均遇到產(chǎn)品質(zhì)量問題,其中A 企業(yè)電子雷管僅有1 起,B企業(yè)電子雷管發(fā)生若干起,遇到的主要問題及可能產(chǎn)生的原因詳細介紹如下:

1)1 發(fā)A 企業(yè)電子雷管無法檢測到雷管信息,無法注冊。

可能產(chǎn)生的原因:腳線與電子雷管芯片在手工焊接時漏焊或者焊接不牢靠。

2)1 發(fā)B 企業(yè)電子雷管的基礎雷管在裝藥過程中隨起爆具脫落掉入孔內(nèi)。

可能產(chǎn)生的原因:加工腳線時注塑環(huán)節(jié)未剝皮、扭花,造成腳線電極塞徑向拉力減弱,在裝藥時由于混裝炸藥的射流沖擊力導致基礎雷管脫落。據(jù)廠家技術(shù)人員介紹,該問題在電子雷管生產(chǎn)以來第一次出現(xiàn),屬偶發(fā)現(xiàn)象。

3)1 發(fā)B 企業(yè)電子雷管裝藥前檢測正常,填塞后無法檢測到雷管信息,起爆器頁面無顯示。

可能產(chǎn)生的原因:腳線與電子雷管芯片在手工焊接時對焊不牢靠,導致接觸不良。

4)若干發(fā)B 企業(yè)電子雷管線卡子處腳線斷開,無法檢測到雷管信息。

可能產(chǎn)生的原因:腳線壓入線卡子的過程中將腳線壓入到了線卡子刀口底部造成線芯損傷,導致腳線易斷開。

綜上分析,電子雷管自動化程度低,生產(chǎn)工藝不成熟,這與電子雷管的先進性和全面推廣性完全不匹配,所以生產(chǎn)企業(yè)應加大研發(fā)力度,增加技術(shù)含量,提高設備自動化水平,改進生產(chǎn)工藝,為電子雷管的質(zhì)量保駕護航。

4.2 產(chǎn)品性能有待優(yōu)化

1)眾所周知,現(xiàn)場混裝炸藥是工業(yè)炸藥的發(fā)展方向,與普通炸藥相比,在裝藥過程中具有強沖擊性。由于兩種電子雷管均是第一次在現(xiàn)場混裝炸藥的環(huán)境中試用,沒有相關(guān)工程經(jīng)驗,所以試用場地均選擇在爆破規(guī)模小、作業(yè)條件好、作業(yè)時間短的爆破點。參考其他類似工程經(jīng)驗,生產(chǎn)企業(yè)應該對電子雷管的抗沖擊性能和耐高溫、耐腐蝕性能做進一步的研究和優(yōu)化,確保電子雷管可以作為現(xiàn)場混裝炸藥,尤其是在預裝藥條件下的起爆器材[7]。

2)兩種電子雷管均具有防水性能,但是在試用過程中均出現(xiàn)了電子雷管腳線末端線卡子遇水后造成短路的問題,這給電子雷管在雨雪天氣以及有水工作面的爆破施工帶來了極大的不便,生產(chǎn)企業(yè)應該優(yōu)化線卡子處的腳線防水性能,以滿足電子雷管在露天礦山以及其他重復性爆破施工中得到更好的推廣使用。

4.3 銷售價格有待降低

由于該露天銅礦礦巖的可爆性較好,在合理爆破設計和炸藥單耗條件下,采用高精度毫秒導爆管雷管,輔以普通毫秒導爆管雷管已能滿足礦山對礦巖爆破塊度的要求,爆破效果的改善空間已經(jīng)非常有限,所以試用電子雷管的過程中并未使爆破綜合效益得到明顯提升。但是采用電子雷管的單孔雷管成本為81.51 元,分別是高精度和普通毫秒導爆管雷管單孔雷管成本的1.34 倍和2.58 倍,大幅增加了礦山爆破的成本。

從目前市場反饋來看,高昂的銷售價格已經(jīng)超出大多數(shù)用戶的接受能力,用戶的抵觸心理不利于電子雷管的全面推廣,生產(chǎn)企業(yè)應考慮如何進一步降低生產(chǎn)成本,而不能一味的將成本壓力轉(zhuǎn)嫁給用戶。

4.4 產(chǎn)品包容性有待完善

兩種電子雷管起爆系統(tǒng)在使用過程中各有優(yōu)缺點:A 企業(yè)使用的系統(tǒng)穩(wěn)定,但其起爆器笨重,不便于攜帶,并且界面設計不友好,不利于爆破作業(yè)人員現(xiàn)場操作;B 企業(yè)使用的起爆器易于攜帶和操作,但系統(tǒng)穩(wěn)定性差,經(jīng)常發(fā)生注冊雷管數(shù)多于實際使用數(shù)的現(xiàn)象,并且系統(tǒng)設計沒有將爆破基本概念植入其中,不利于復雜網(wǎng)路的組網(wǎng)編輯。

目前國內(nèi)自主研發(fā)的電子雷管起爆系統(tǒng)眾多,其穩(wěn)定性和可操作性也參差不齊,電子雷管生產(chǎn)企業(yè)應選用兼容不同廠家芯片的生產(chǎn)設備。同時應根據(jù)用戶反饋選擇包容性強的電子雷管起爆系統(tǒng),以便滿足不同作業(yè)環(huán)境、不同年齡階段、不同文化程度的爆破作業(yè)人員的使用需求。

5 總結(jié)

電子雷管已在我國各類爆破工程進行了初步應用,實踐證明它有著導爆管雷管和電雷管無法比擬的優(yōu)勢,但是作為新生事物,目前還存在很多問題有待解決。電子雷管只有在保證安全可靠、性能優(yōu)越、價格合理,并且包容性強的情況下才能被市場普遍認可,從而得到大規(guī)模的推廣應用,使電子雷管取代導爆管雷管和電雷管成為現(xiàn)實。