張韓濤

(湖南省航務(wù)工程有限公司,湖南 長(zhǎng)沙 410001)

水下炸礁由于施工環(huán)境復(fù)雜,對(duì)起爆器材的防水性能有較高的要求,長(zhǎng)期以來(lái)水下炸礁都使用導(dǎo)爆管雷管進(jìn)行爆破施工。導(dǎo)爆管雷管的防水性能可以滿足絕大部分水下炸礁的爆破施工要求。2021年11月,工信部根據(jù)《“十四五”民用爆炸物品行業(yè)安全發(fā)展規(guī)劃》,要求2022年6月底前停止生產(chǎn)、8月底前停止銷售除工業(yè)數(shù)碼電子雷管外的其它工業(yè)雷管,并于2022年7月發(fā)布了《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》,因此,導(dǎo)爆管雷管退出市場(chǎng)不再銷售,各類爆破工程已全面使用數(shù)碼電子雷管。

1 爆破方案

沅水洪江至辰溪航道建設(shè)工程土建一標(biāo),主要工程內(nèi)容為洪江樞紐下游河道河床形態(tài)調(diào)整及船閘下游引航道連接段炸礁工程,主要爆破施工區(qū)域位于沅水河洪江樞紐下游,水下炸礁工程量約13.89萬(wàn)m3。炸礁區(qū)域位于沅水河中,部分礁石裸露出水面。重點(diǎn)保護(hù)對(duì)象為爆區(qū)南北兩岸沿線民房,爆區(qū)距民房最近距離約65 m。爆區(qū)距離上游洪江水電站最近距離約343 m,洪江水電站每日正常發(fā)電。南北方向有多條跨河而過(guò)的高壓電線及高壓桿塔,爆破環(huán)境較復(fù)雜。

本工程爆破作業(yè)為水陸交接或水下環(huán)境,巖質(zhì)為石灰?guī)r,溶洞較為發(fā)育,炮孔內(nèi)充滿水,并且河床形態(tài)復(fù)雜,凹凸不平,部分施工區(qū)水深低于50 cm,不滿足船舶施工條件,因此本工程選用以下爆破方案。

(1) 本項(xiàng)目為水下炸礁工程,位于河道中央,根據(jù)水下炸礁爆區(qū)的周邊環(huán)境和爆區(qū)的巖石結(jié)構(gòu)特點(diǎn),為盡量加快爆破施工進(jìn)度,確保破碎的效果和減少爆破振動(dòng)對(duì)岸上保護(hù)建筑物的影響,利用鉆機(jī)船對(duì)爆破區(qū)域采取沿水流方向分?jǐn)嗝媸┕?。采用?shù)碼電子雷管逐孔起爆技術(shù),對(duì)礁石進(jìn)行松動(dòng)爆破。

(2) 對(duì)于部分裸露出水面的礁石,利用水下鑿巖設(shè)備進(jìn)行施工,對(duì)于硬度較高且成片的礁石,則采用人工手風(fēng)鉆進(jìn)行水上作業(yè)。由于受到水下鑿巖設(shè)備及手風(fēng)鉆機(jī)械性能的影響,水下作業(yè)深度有限,無(wú)法將礁石清除到設(shè)計(jì)標(biāo)高,待礁石清渣后,仍需鉆機(jī)船進(jìn)行后續(xù)作業(yè)。

2 爆破參數(shù)

內(nèi)河航道水下炸礁工程因其施工環(huán)境復(fù)雜,應(yīng)盡量減少二次爆破。本項(xiàng)目工期較為緊張,設(shè)計(jì)采取一次爆破至設(shè)計(jì)的河底標(biāo)高,不進(jìn)行分層爆破,同時(shí)為了降低爆破欠挖,不留根底,鉆孔超深值一般較陸上巖土爆破更大。根據(jù)現(xiàn)有施工船舶的性能及施工經(jīng)驗(yàn),確定爆破參數(shù)如下。

(1) 孔徑。采用100 型潛孔鉆機(jī)船,鉆孔直徑為90 mm。

(2) 孔距、排距。參照現(xiàn)有施工船舶的性能及相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn),結(jié)合本工程的三角形布孔方式,鉆孔間排距均取2.0 m。

(3) 孔深及裝藥結(jié)構(gòu)。由于本工程河道底部高低不平,具體鉆孔深度根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量結(jié)果確定。采用防水性能較好的乳化炸藥,藥卷直徑為70 mm,長(zhǎng)度為0.4 m,重量為1.6 kg。采用不耦合裝藥結(jié)構(gòu),且炮孔裝藥長(zhǎng)度為孔深的2/3～4/5,同時(shí)根據(jù)《爆破安全規(guī)程》GB 6722—2014)相關(guān)規(guī)定,采用粒徑小于2.0 cm 的碎石或粗砂填塞炮孔,填塞長(zhǎng)度不少于0.5 m。

(4) 鉆孔超深。考慮到二次爆破成孔較困難,在水下開(kāi)挖不進(jìn)行分層爆破,在施工中應(yīng)一次鉆至設(shè)計(jì)深度。為了保證設(shè)計(jì)深度內(nèi)巖體均勻破碎,不留根底,鉆孔應(yīng)有一定的超深,以克服底盤(pán)巖石的夾制作用?？紤]到水下鉆孔爆破作業(yè)效率低,其超深值一般較陸域大。本工程鉆孔超深值設(shè)定為1.5 m。

(5) 炸藥單耗。根據(jù)內(nèi)河航道炸礁經(jīng)驗(yàn)及本項(xiàng)目巖石性質(zhì),確定炸藥單耗為1.0～1.2 kg/m3。

3 電子雷管起爆網(wǎng)路

本項(xiàng)目采用電子雷管起爆網(wǎng)路。使用并聯(lián)型電子雷管,逐孔起爆。根據(jù)經(jīng)驗(yàn),本項(xiàng)目采用的孔間延時(shí)為25 ms。每孔裝入一發(fā)數(shù)碼電子雷管,每排4孔,起爆排數(shù)根據(jù)分區(qū)大小確定。爆破網(wǎng)路連接比較簡(jiǎn)單,向上打開(kāi)電子雷管尾線卡,將專用起爆母線分開(kāi)卡入電子雷管腳線尾線卡內(nèi),向下合上尾線卡即可。

本項(xiàng)目使用集中控制器(起爆器)起爆數(shù)碼電子雷管。起爆網(wǎng)路傳爆順序如圖1所示。起爆器具有延時(shí)方案、起爆控制、爆破授權(quán)、爆破記錄等功能,設(shè)定好延時(shí)方案后,還可以對(duì)起爆網(wǎng)路進(jìn)行雷管檢測(cè),查看已連接雷管與延時(shí)方案列表中的雷管匹配數(shù)量,確保起爆質(zhì)量。起爆前需進(jìn)行授權(quán)驗(yàn)證,通過(guò)驗(yàn)證方可起爆,以確保起爆安全。

圖1 爆破網(wǎng)路

4 數(shù)碼電子雷管起爆網(wǎng)路安全保護(hù)措施

(1) 針對(duì)數(shù)碼電子雷管腳線線頭為卡口式,不具備防水性能,在下雨或是有水的環(huán)境中會(huì)造成網(wǎng)路電阻偏大,從而導(dǎo)致盲炮的問(wèn)題,本項(xiàng)目前期使用普通電子雷管,連接起爆網(wǎng)路時(shí)利用泡沫浮標(biāo),將線卡固定在浮標(biāo)上進(jìn)行防水。線卡集中接入母線后,使用塑料膜(袋)包裹卡扣進(jìn)行防水。雖針對(duì)性采取了多環(huán)節(jié)的防水處理措施,但遇到水流過(guò)急、風(fēng)浪較大時(shí),線卡處仍然出現(xiàn)積水,導(dǎo)致出現(xiàn)電阻偏大的情況。水中起爆網(wǎng)路故障排查工序繁瑣,對(duì)施工效率有一定影響。施工后期,雷管廠家生產(chǎn)了無(wú)孔防水線夾取代原有線夾,雖然防水效果得到改善,但母線連接處仍然無(wú)法完全防水,為確?？煽科鸨?施工中,起爆母線連接后,在母線與線卡連接處、上下蓋縫隙處擠注硅脂進(jìn)行防水,取得了較好的防水效果。

(2) 數(shù)碼電子雷管起爆母線抗拉能力有限。數(shù)碼電子雷管的起爆母線直徑只有0.6 mm,抗張拉能力小,本項(xiàng)目施工區(qū)域距離洪江樞紐僅300 m,水流流速較大,起爆母線無(wú)法承受河水的沖擊。藥包進(jìn)行加工時(shí),將條形藥卷對(duì)接,并用竹片把藥卷夾好、綁緊,每條藥包長(zhǎng)度控制在3 m 內(nèi),安裝1個(gè)雷管,最后將雷管腳線與吊炮繩綁扎在一起,有效保護(hù)好雷管腳線。雷管腳線引上浮標(biāo)桶后,將母線卡入接緊,并對(duì)接口縫隙處進(jìn)行防水處理,然后用膠布將起爆母線與Φ7 mm 錦綸尼龍牽引繩綁緊在一起,與1.5 mm2單芯護(hù)套線連接,使用1.5 mm2單芯護(hù)套線做起爆主線,牽引至起爆點(diǎn)進(jìn)行起爆。

5 數(shù)碼電子雷管的優(yōu)勢(shì)

(1) 數(shù)碼電子雷管可靈活設(shè)置不同的延時(shí)方案,可針對(duì)不同的施工環(huán)境隨時(shí)調(diào)整延期方案,可在0～16 000 ms的范圍內(nèi)任意設(shè)置延時(shí)時(shí)間,延期段別數(shù)量可達(dá)數(shù)百乃至上千個(gè),而且爆破網(wǎng)路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單。水下炸礁考慮清渣及挖泥船的開(kāi)挖能力,每次爆破的炮孔一般不超過(guò)10排,電子雷管設(shè)置延期段別完全可以滿足水下炸礁施工的需要。

(2) 數(shù)碼電子雷管延時(shí)精度高,延期時(shí)間150 ms的延時(shí)誤差在1.5 ms以內(nèi),延期時(shí)間大于150 ms的延時(shí)誤差不大于0.1%。

本次水下炸礁爆破采用電子雷管后,由于延期精度的提高,相對(duì)于傳統(tǒng)的導(dǎo)爆管雷管,逐孔起爆的誤差得到了控制,真正意義上實(shí)現(xiàn)了逐孔起爆,提高了炸藥的利用率。逐孔起爆很好地控制了巖石移動(dòng)速度,爆破振動(dòng)峰值小范圍疊加作用在相鄰炮孔間,破碎率高,炸藥利用率高,爆破的塊度大小均勻,爆堆松散,避免了產(chǎn)生根底,較好地改善了破碎效果。開(kāi)挖完畢后,采用GPS全球定位系統(tǒng)和回聲測(cè)深儀進(jìn)行檢測(cè),檢測(cè)結(jié)果表明,爆破效果良好。

(3) 本項(xiàng)目主要對(duì)爆破施工區(qū)域兩岸沿線民房、水電站進(jìn)行爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)。在距爆破區(qū)域65 m處的民房監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)結(jié)果表明,爆破振動(dòng)速度最大值為1.4295 cm/s,對(duì)應(yīng)的頻率為55.56 Hz,滿足爆破安全要求。數(shù)碼電子雷管在一定程度上能降低爆破振動(dòng)有害效應(yīng)。

(4) 數(shù)碼電子雷管起爆網(wǎng)路可檢測(cè),可靠性高。原來(lái)的非電導(dǎo)爆管雷管網(wǎng)路基本上只能通過(guò)有損檢測(cè)的方法進(jìn)行檢測(cè),然而,這種檢查方式十分依賴于現(xiàn)場(chǎng)施工人員的經(jīng)驗(yàn)、技術(shù)及責(zé)任心,主觀性比較強(qiáng)。而且在組網(wǎng)過(guò)程中施工人員還會(huì)出現(xiàn)漏接、誤接等情況,從而降低起爆網(wǎng)路的可靠性,導(dǎo)致爆破效果受到影響。而使用數(shù)字電子雷管,可以有效地規(guī)避此種情況,首先在數(shù)碼電子雷管使用前,可以使用控制器對(duì)數(shù)碼電子雷管進(jìn)行單發(fā)檢測(cè),檢測(cè)其是否合格。同時(shí)在完成組網(wǎng)工作后,可通過(guò)控制器檢測(cè)雷管數(shù)量、雷管工作情況,有效避免因雷管拒爆造成盲炮,排除漏連、誤接問(wèn)題,確保起爆網(wǎng)路的可靠性。

(5) 斷線起爆,起爆器發(fā)出起爆信號(hào)后,即使母線被斷開(kāi),到了預(yù)定時(shí)間,雷管依然能夠正常起爆,可防止因爆破網(wǎng)路被破壞而產(chǎn)生拒爆的現(xiàn)象。

(6) 安全性高。電子雷管安全系數(shù)高,對(duì)外部雜散電流有屏蔽作用,可抵御雜散電流、靜電、雷電、感應(yīng)電和射頻電等外來(lái)電干擾,能有效防止因雜散電流入侵而導(dǎo)致的早爆事故,極大地消除了爆破安全隱患。

6 結(jié)論

(1) 在河道水下炸礁工程中,采用浮標(biāo)桶集中連接數(shù)碼電子雷管起爆網(wǎng)路,采用塑料袋或塑料膜進(jìn)行包裹防護(hù),采用廠家防水尾線卡后進(jìn)一步采用加注硅脂加強(qiáng)防水,取得了良好的防水效果,保證了電子雷管的可靠起爆。

(2) 數(shù)碼電子雷管在靈活性、可靠性、精確性、安全性等方面與非電導(dǎo)爆管雷管相比具有明顯的優(yōu)勢(shì),克服了傳統(tǒng)導(dǎo)爆管延期時(shí)間精度不足及高段別間延期時(shí)間太大的弊端,采用孔間25 ms延時(shí)逐孔起爆,明顯改善了爆破效果,避免了大塊和根底的產(chǎn)生。

(3) 采用Φ7 mm 錦綸尼龍繩加強(qiáng)起爆母線抗拉強(qiáng)度,采用Φ0.6 mm 銅芯起爆母線連接1.5 mm2單股銅芯護(hù)套線做起爆主線,較好地解決了河道水環(huán)境中起爆母線抗拉強(qiáng)度不足而容易被拉斷的問(wèn)題。