陳玉章

（福建煤電股份有限公司 福建龍巖 364000）

1 數(shù)碼電子雷管

1.1 數(shù)碼電子雷管的推廣應(yīng)用

2021 年12 月工業(yè)和信息化部發(fā)布《“十四五”民用爆炸物品行業(yè)安全發(fā)展規(guī)劃》，要求到2022 年后要實(shí)現(xiàn)工業(yè)雷管逐步全面升級(jí)換代為數(shù)碼電子雷管，并加大對(duì)數(shù)碼電子雷管的推廣應(yīng)用。根據(jù)《工業(yè)和信息化部安全生產(chǎn)司關(guān)于進(jìn)一步做好數(shù)碼電子雷管推廣應(yīng)用工作的通知》（工安全函 〔2022〕109 號(hào)）［1］，煤礦許用工業(yè)雷管將于9 月底前停止生產(chǎn)、11 月底停止銷(xiāo)售。

1.2 數(shù)碼電子雷管使用特性

數(shù)碼電子雷管作為目前爆破行業(yè)的新興技術(shù)，在推廣應(yīng)用方面具有重要意義。與傳統(tǒng)電子雷管相比，數(shù)碼電子雷管具有無(wú)法比擬的安全性和管控功能，在安全性、管理便捷性和社會(huì)危害性程度低等方面具有突出優(yōu)勢(shì)。

1.2.1 使用安全性和可靠性

數(shù)碼電子雷管采用先進(jìn)的數(shù)字技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)精確的時(shí)間延遲控制和引爆精度，大大降低了誤爆的風(fēng)險(xiǎn)。此外，數(shù)碼電子雷管還具備更高的抗靜電和防雷擊能力，極大地提高了雷管的可靠性和穩(wěn)定性，從而確保了施工過(guò)程的安全性和可靠性。

1.2.2 管理便捷性

數(shù)碼電子雷管通過(guò)雷管與數(shù)字爆破系統(tǒng)的配合使用，施工人員可以對(duì)大量雷管進(jìn)行編址和編程操作，實(shí)現(xiàn)對(duì)爆破方案的精細(xì)化管理和控制。數(shù)碼電子雷管還可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程無(wú)線(xiàn)通信和遙控操作，有效減少了施工人員的勞動(dòng)強(qiáng)度和作業(yè)難度，提高了施工效率。

1.2.3 社會(huì)危害性程度低

數(shù)碼電子雷管能夠?qū)崿F(xiàn)火工品的閉環(huán)管理，社會(huì)危害性程度低。數(shù)碼電子雷管具有獨(dú)立編址和可編程的功能，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)每一發(fā)雷管的精確控制和監(jiān)控，這意味著爆破作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)可以對(duì)每一個(gè)雷管的使用情況進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄和管理，提高了爆破作業(yè)的追溯性和可控性，減少了潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)。

2 數(shù)碼電子雷管應(yīng)用存在的相關(guān)問(wèn)題

2.1 成套材料使用成本增加

由于數(shù)碼電子雷管采用電子控制模塊技術(shù)，其造價(jià)成本比毫秒電雷管高，另需采用專(zhuān)用聯(lián)接線(xiàn)，成本也會(huì)增加，專(zhuān)用解碼起爆器也比普通放炮器的單價(jià)要高。對(duì)于廣泛應(yīng)用爆破器材的礦山企業(yè)使用成本明顯增加，詳見(jiàn)表1。

表1 爆破成套材料單價(jià)對(duì)比表

2.2 楔型掏槽爆破工藝在礦山掘進(jìn)中的應(yīng)用

2.2.1 楔型掏槽爆破工藝應(yīng)用及效果

為驗(yàn)證楔型掏槽爆破工藝在數(shù)碼電子雷管礦山掘進(jìn)中的爆破效果，選擇在同一地點(diǎn)同一巖性條件下進(jìn)行爆破試驗(yàn)。掏槽眼的布置方式采用楔型掏槽，炮眼布置形式為：掏槽眼4 個(gè)、輔助眼7 個(gè)、周邊眼10 個(gè)、底眼5 個(gè)、水溝眼1 個(gè)，合計(jì)共27 個(gè)炮眼。其中掏槽眼深1.20 m，其他眼深1.0 m。

采用楔型掏槽爆破后，應(yīng)用數(shù)碼雷管與毫秒雷管爆破相同的效果，爆破后單循環(huán)進(jìn)尺為0.75 m，炮眼利用率75%，雷管耗36 個(gè)/m，炸藥消耗14.4 kg/m。單循環(huán)進(jìn)尺較低，雷管消耗量較高。

2.2.2 火工材料消耗

采用楔型掏槽爆破工藝，數(shù)碼電子雷管因成套材料單價(jià)與使用毫秒雷管相比，差距較大，掘進(jìn)火工材料方面需增加571.54 元/m，火工成本增加明顯，詳見(jiàn)表2。

表2 楔型掏槽火工材料成本分析表

3 中深孔直眼掏槽爆破工藝在礦山掘進(jìn)中的應(yīng)用

3.1 采用中深孔直眼掏槽爆破試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)和任務(wù)

針對(duì)楔型掏槽爆破工藝存在雷管消耗量較大及使用數(shù)碼電子雷管造成掘進(jìn)成本增加明顯，福建煤電股份有限公司在分析了2 座礦井巖石特征后，成立了“中深孔爆破課研小組”，在生產(chǎn)礦井中開(kāi)展中深孔直眼掏槽爆破技術(shù)試驗(yàn)。

中深孔直眼掏槽技術(shù)試驗(yàn)方案主要以?xún)?yōu)化掏槽眼的布置及裝藥結(jié)構(gòu)為主。制定單循環(huán)進(jìn)尺提高至1.5 m 以上，單循環(huán)雷管消耗控制在20 發(fā)/m 以下，單進(jìn)水平（二班制）提高到80～85 m/（面·月）的目標(biāo)。在中深孔爆破工藝達(dá)到預(yù)期效果后再在全公司所有工作面推廣應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)節(jié)支降本的目的。

3.2 2 種中深孔直眼掏槽試驗(yàn)方案比較

3.2.1 圓筒型中深孔直眼掏槽

（1）炮眼布置方式。采用圓筒型中深孔直眼掏槽形式布置，中間1 個(gè)掏心眼與周邊空眼（共6 個(gè)）眼距100 mm，直線(xiàn)平行布置，掏槽眼眼深2.0 m。輔助眼間距550 mm 均勻布置在周邊眼與掏槽眼之間，眼深1.8 m；周邊眼間距450 mm 均勻布置在巷道輪廓線(xiàn)上，眼深1.8 m；周邊眼、輔助眼與巷道軸線(xiàn)平行；底眼間距550 mm（拱形巷道底眼間距610 mm），均勻布置在底板線(xiàn)0.15 m 以上，下俯角5°～10°。炮眼布置詳見(jiàn)圖1。

圖1 圓筒型炮眼圖（單位：mm）

（2）裝藥結(jié)構(gòu)及參數(shù)。使用二級(jí)煤礦許用乳化炸藥（單卷240 g），裝藥時(shí)中間1 個(gè)掏心眼裝藥，另6 個(gè)空眼不裝藥，4 個(gè)菱型掏槽眼裝藥。使用數(shù)碼電子電雷管進(jìn)行爆破，依次為掏心眼及掏槽眼2 段、輔助眼3 段、周邊眼4 段、底眼及水溝眼5 段。采用反向裝藥結(jié)構(gòu)，并聯(lián)方式，各炮眼用炮泥封滿(mǎn)，爆破參數(shù)見(jiàn)表3。

表3 圓筒型中深孔直眼掏槽爆破參數(shù)表

（3）爆破效果。采用圓筒型中深孔直眼掏槽進(jìn)行爆破，炮眼利用率可達(dá)到90%，矸石破碎程度較均勻，巷道成型控制效果良好。爆破效果見(jiàn)表4。

表4 圓筒型中深孔直眼掏槽爆破效果

（4）圓筒型中深孔直眼掏槽火工材料成本。采用圓筒型中深孔爆破工藝，主要是把中下部掏槽眼布置方式改為圓筒型布置，對(duì)裝藥結(jié)構(gòu)也相應(yīng)進(jìn)行了調(diào)整。爆破后炮眼利用率及單循環(huán)進(jìn)尺提高明顯。經(jīng)計(jì)算，火工材料成本為552.66 元/m，比楔型掏槽形式節(jié)約了346.58 元/m，詳見(jiàn)表5。

表5 圓筒型中深孔直眼掏槽火工材料成本分析表

3.2.2 矩陣型中深孔直眼掏槽

（1）炮眼布置方式。采用直眼掏槽形式，矩陣型布置，中間1 個(gè)掏心眼與周邊呈矩型空眼（共8 個(gè)）眼距100 mm，直線(xiàn)平行布置，掏槽眼眼深2.3 m。輔助眼間距400 mm，均勻布置在周邊眼與掏槽眼之間，眼深2.1 m；周邊眼間距500 mm，均勻布置在巷道輪廓線(xiàn)上，眼深2.1 m；周邊眼、輔助眼與巷道軸線(xiàn)平行；底眼間距550 mm（拱形巷道底眼間距680 mm），均勻布置在底板線(xiàn)0.15 m 以上，下俯角5°～10°。炮眼布置詳見(jiàn)圖2。

圖2 矩陣型炮眼布置圖（單位：mm）

（2）裝藥結(jié)構(gòu)。使用二級(jí)煤礦許用乳化炸藥（單卷240 g），裝藥時(shí)中間1 個(gè)掏心眼裝藥，另8 個(gè)空眼不裝藥，4 個(gè)菱型掏槽眼裝藥。使用數(shù)碼電雷管進(jìn)行爆破，依次為掏心眼及掏槽眼2 段、輔助眼3 段、周邊眼4 段、底眼及水溝眼5 段。采用反向裝藥結(jié)構(gòu)，各炮眼用炮泥封滿(mǎn)，爆破參數(shù)見(jiàn)表6。

表6 矩陣型中深孔直眼掏槽爆破參數(shù)表

（3）爆破效果。采用矩陣型中深孔直眼掏槽進(jìn)行爆破，矸石破碎程度中等，周邊眼與輔助眼的爆破效果較差，巷道成型與圓筒型布置對(duì)比相對(duì)較差。爆破效果見(jiàn)表7。

表7 矩陣型中深孔直眼掏槽爆破效果

（4）矩陣型中深孔直眼掏槽火工材料成本。采用矩陣型中深孔直眼掏槽爆破后炮眼利用率為85.7%，火工耗材比圓筒型節(jié)省16.97 元/m，與楔型掏槽布置相比節(jié)約了363.55 元/m，詳見(jiàn)表8。

3.3 中深孔直眼掏槽爆破試驗(yàn)取得的成效

試驗(yàn)的2 種中深孔直眼掏槽炮眼布置方式，單循環(huán)進(jìn)尺均可提高至1.6 m 以上，單循環(huán)雷管消耗量基本控制在16～18 發(fā)/m 之間，單進(jìn)水平（二班制）提高到85 m 左右，火工材料比采用楔型掏槽爆破工藝節(jié)約340 元/m 以上。

矩陣型中深孔直眼掏槽存在的主要問(wèn)題是打眼個(gè)數(shù)及眼深增加，單循環(huán)打眼時(shí)間較長(zhǎng)，人員作業(yè)強(qiáng)度較大。綜合2 種方案進(jìn)行比較，圓筒型布置優(yōu)勢(shì)比較明顯。

4 使用中深孔直眼掏槽爆破注意事項(xiàng)

4.1 畫(huà)好輪廓線(xiàn)提高炮眼質(zhì)量

打眼前首先按中腰線(xiàn)先畫(huà)出巷道的輪廊線(xiàn)，按炮眼布置圖事先布好眼，打眼時(shí)控制好炮眼的角度和方向，這一步驟的準(zhǔn)確性對(duì)于后續(xù)的爆破作業(yè)至關(guān)重要［2］。根據(jù)炮眼布置圖，嚴(yán)格控制炮眼的角度和方向，打眼的過(guò)程在掏心眼插1 根長(zhǎng)鉆桿做為施工空眼的參照物，確?？昭鄣木嚯x和角度符合設(shè)計(jì)要求。通過(guò)精確布置炮眼，可以使爆破能夠充分發(fā)揮作用，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

4.2 視圍巖情況適當(dāng)增減裝藥量

裝藥量要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工時(shí)的圍巖軟硬程度及地質(zhì)條件變化情況，適當(dāng)增減裝藥量，以達(dá)到最佳爆破效果。

裝藥量的調(diào)整是爆破作業(yè)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在實(shí)際施工中，煤巖的軟硬程度和地質(zhì)條件會(huì)發(fā)生變化。因此，需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況適當(dāng)增減裝藥量，以達(dá)到最佳爆破效果。對(duì)于軟煤或軟巖層，適當(dāng)增加裝藥量可以增強(qiáng)爆破效果；而對(duì)于硬煤或硬巖層，適當(dāng)減少裝藥量可以避免過(guò)度破碎［3］。通過(guò)靈活調(diào)整裝藥量，可以在爆破作業(yè)中最大限度地提高爆破效率和安全性。

4.3 防倒棚調(diào)整炮眼的布置方式

為防止倒棚，梯形支架巷道的掏心眼和掏槽眼布置位置適當(dāng)放低（掏心眼布置在底板上約1 m 左右處）［4］。這樣的設(shè)計(jì)可以有效地增加巷道的穩(wěn)定性，防止在爆破過(guò)程中出現(xiàn)巷道倒塌，確保施工的順利進(jìn)行和人員的安全。

5 結(jié)語(yǔ)

福建煤電股份有限公司試驗(yàn)的2 種中深孔直眼掏槽爆破技術(shù)試驗(yàn)取得了良好的效果，對(duì)提高單循環(huán)進(jìn)尺、降低雷管消耗量等指標(biāo)完成較好。在當(dāng)前使用數(shù)碼電子電雷管成為必然的趨勢(shì)之下，可有效解決因數(shù)碼電子雷管單價(jià)增加帶來(lái)的掘進(jìn)成本增加的難題。在今后的礦山掘進(jìn)生產(chǎn)過(guò)程中如何持續(xù)做好新產(chǎn)品新工藝使用帶來(lái)新的問(wèn)題，還需組織生產(chǎn)技術(shù)人員針對(duì)不同巖性、不同斷面掘進(jìn)等選擇合理的炮眼布置方式開(kāi)展相應(yīng)的技術(shù)研究，從經(jīng)濟(jì)角度加以分析、比較、優(yōu)化，為礦山可持續(xù)發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。