陳遠(yuǎn)忠

（中鐵十九局集團(tuán)礦業(yè)投資有限公司新巴爾虎右旗分公司，內(nèi)蒙古呼倫貝爾 021300）

0 引言

數(shù)碼電子雷管為民用爆破器材領(lǐng)域的高尖端產(chǎn)品，具有操作方便、性能優(yōu)越、安全監(jiān)管可控、延時精度高等突出優(yōu)點。在國家對露天采礦爆破用物品安全管控要求日益提升的背景下，數(shù)碼電子雷管有效滿足了露天礦精準(zhǔn)安全管控的要求，在露天礦深孔預(yù)裂爆破中得到了廣泛應(yīng)用?；诖?，結(jié)合露天礦深孔預(yù)裂爆破施工要求，分析數(shù)碼電子雷管的應(yīng)用，具有非常重要的意義。

1 露天礦深孔預(yù)裂爆破作業(yè)基本情況

某露天礦產(chǎn)物類型主要為石灰石，擬采用臺階深孔預(yù)裂爆破技術(shù)，設(shè)計單位臺階高度為12.0 m，臺階坡面角為85.0°，超深為1.5 m，為連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)。通過進(jìn)一步調(diào)查該露天礦現(xiàn)場爆破作業(yè)情況，發(fā)現(xiàn)存在大塊率過高、周邊區(qū)域振動幅度大、炸藥單次損耗大、雷管使用量超標(biāo)和成本高等問題，不僅影響鏟裝作業(yè)及后續(xù)一系列作業(yè)的有序開展，而且對周邊居民及采礦作業(yè)效益造成較大不利影響。為解決上述問題，擬在露天礦爆破中采用數(shù)碼電子雷管，開展爆破試驗。

2 數(shù)碼電子雷管在露天礦深孔預(yù)裂爆破中的應(yīng)用流程及要點

2.1 工藝參數(shù)設(shè)計

為保證鉆孔質(zhì)量，基于孔徑小則半孔率高的特點，可以采用TQ458B 型潛孔鉆機鉆設(shè)115.0 mm 孔徑的預(yù)裂孔[1]。同時考慮到某露天礦爆破用2 號Φ90 mm×450 mm 巖石乳化炸藥，可以設(shè)定其不耦合系數(shù)為1.280。

根據(jù)給定孔徑，選擇孔徑7～12 倍的數(shù)值作為炮孔間距，即最小炮孔間距為805 mm，最大炮孔間距為1380 mm。根據(jù)臺階高度（12.0 m）、臺階坡面角、超深，根據(jù)公式：預(yù)裂孔深=臺階高/sin 臺階坡面角+超深，計算預(yù)裂孔深度為13.5m。

鑒于預(yù)裂炮孔深對底部夾制力的較高要求，應(yīng)增加3 倍或者5 倍的裝藥密度，達(dá)到提高預(yù)裂縫貫穿質(zhì)量、阻振效果的目的。具體操作時，可以設(shè)定底部裝藥長度為1.85 m，線裝藥密度為6.67 kg/m，預(yù)裂孔底部加強部位、中部正常裝藥段裝藥量分別為12.5 kg、6.0 kg，則在預(yù)裂爆破孔為20 孔時，同段起爆藥量為370 kg（20 孔×12.5 kg+20 孔×6 kg）。

2.2 裝藥結(jié)構(gòu)及孔網(wǎng)布置

基于炸藥能量合理利用需求，可以采用空氣間隔裝藥技術(shù)，最大限度延長爆轟波作業(yè)時間并控制炮孔周邊巖體粉碎程度。具體操作時，首先，需要作業(yè)人員在底部加強裝藥段裝填乳化炸藥，將數(shù)碼電子雷管與起爆具組合成起爆藥包，利用綁繩將其緩慢向下塞填到藥柱中間位置，避免直接垂直下放導(dǎo)致的藥卷之間擠壓變形，對空氣徑向不耦合裝藥效果的影響。其次，在孔內(nèi)距離端口8.0 m 位置下放提拉式氣體間隔器后提拉測繩促使其充氣膨脹完全，正常裝藥后，再次下放起爆藥包并裝藥至距離孔口2.50 m 位置。最后，下放第二個氣體間隔期，利用孔口細(xì)碎巖石渣密實填塞炮孔。

根據(jù)臺階高度及炮孔直徑，可以設(shè)定主爆孔孔網(wǎng)為三角形布置方式，參數(shù)為5.0 m×4.5 m，超深為1.5 m，塞填長度為5.0 m。具體裝藥結(jié)構(gòu)需要在現(xiàn)場混裝車的支持下進(jìn)行連續(xù)耦合模式下的乳化類炸藥炸藥裝填，單孔內(nèi)具有2 個發(fā)電雷管、2 發(fā)起爆具，單耗為0.38 kg/m3；輔助孔孔網(wǎng)則借鑒垂直預(yù)裂孔爆破中主炮孔、預(yù)裂孔間一排設(shè)置，控制孔間距離為主爆孔的1/2～2/3，與預(yù)裂孔間距離為1.50～2.40 m，與主爆孔間排距離為3.0 m，超深為1.5 m。單孔裝藥量在133.56～180.24 kg，塞填高度在7.60～9.45 m，預(yù)裂爆破輔助孔數(shù)量為6 孔。

2.3 起爆網(wǎng)路設(shè)置

為最大限度降低爆破振動有害效應(yīng)，可以設(shè)定主爆孔間、排間延時分別為24.0 ms、64.0 ms。輔助起爆孔在臨近正常炮孔后方，延時時間與正常炮孔一致。預(yù)裂孔同時起爆，時間為0.0 ms，早于主爆孔100.0 ms。在孔內(nèi)起爆藥包應(yīng)用的基礎(chǔ)上，孔外采用電子雷管專用雙股銅母線，沿著預(yù)裂孔、主爆孔、輔助孔的順序，進(jìn)行孔外網(wǎng)路順次連結(jié)起爆。

3 數(shù)碼電子雷管在露天礦深孔預(yù)裂爆破中的應(yīng)用監(jiān)測及效果

3.1 監(jiān)測方案設(shè)計

鑒于露天礦爆破危害涉及空氣沖擊波、爆破振動效應(yīng)、噪聲、飛石等多種類型，對周邊生態(tài)環(huán)境及生物體生命健康均具有較大威脅。特別是爆破振動效應(yīng)不僅影響邊坡穩(wěn)定性，而且會威脅臨近建筑物、設(shè)施安全性[2]。針對這種情況，露天礦深孔預(yù)裂爆破作業(yè)人員可以采用TC-4850 振動測振儀，在爆區(qū)相同臺階上沿直線進(jìn)行6 個測點設(shè)置，監(jiān)控側(cè)向爆破振動變化規(guī)律、振動強度。同時提前24 h 利用手錘清除振動體上破碎巖土，露出原巖面后利用石膏牢固設(shè)置傳感器。此時，在爆破開始后，振動波就可以傳播至測點。一旦測點振動幅度達(dá)到觸發(fā)值，振動測振儀就會自動記錄波形，直至振動結(jié)束達(dá)到指定采樣時間長度。

3.2 監(jiān)測結(jié)果分析

（1）爆破振動頻譜（表1）。將數(shù)碼電子雷管應(yīng)用于露天礦深孔預(yù)裂爆破，橫向、軸向、垂向的爆破振動頻帶較寬、頻率較高，距離建筑物共振易發(fā)生的范圍較遠(yuǎn)。

表1 爆破振動頻譜（局部）

（2）爆破振動強度（表2）。橫向、垂向、軸向持續(xù)振動強度均在4.3 cm/s 以內(nèi)，垂向、橫向振動強度較接近。

表2 爆破振動強度范圍

（3）爆破效果。面對同一工作面，利用高精度導(dǎo)爆管雷管進(jìn)行規(guī)模一致的爆破，通過分析爆破振動強度得出：在距離一定的情況下，采用數(shù)碼電子雷管代替導(dǎo)爆管雷管，可以促使橫向振動速度下降約0.085 cm/s，垂直振動速度下降約0.18 cm/s，軸向振動速度下降約0.07 cm/s。采用數(shù)碼電子雷管后，振動強度約降低44.5%。分析兩者爆破主要頻率得出：數(shù)碼電子雷管應(yīng)用背景下的露天礦深孔預(yù)裂爆破橫向、軸向、垂向頻率提升幅度在1.20～3.20 Hz，可以保證爆破堆內(nèi)部無大塊根底，提高挖掘、裝載效率，為成本控制提供依據(jù)[3]。

4 總結(jié)

數(shù)碼電子雷管內(nèi)部具有先進(jìn)的電子芯片，可以將延時誤差控制在1 ms 內(nèi)，杜絕跳段、竄斷問題，在起爆前期任意設(shè)置炮孔延時時間，保證整個爆破操作過程的靈活性。因此，露天礦深孔預(yù)裂爆破作業(yè)人員可以綜合考慮巖層、巖土條件等地質(zhì)結(jié)構(gòu)參數(shù)，結(jié)合爆破方法特點，恰當(dāng)設(shè)置爆破參數(shù)。同時從控制爆破工程危害入手，設(shè)置爆破振動監(jiān)測方案，從爆破振動強度、爆破振動頻譜和爆破效果等方面入手，開展立體監(jiān)控，保證數(shù)碼電子雷管在露天礦深孔預(yù)裂爆破中的安全應(yīng)用，降低露天礦爆破的有害效應(yīng)。