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數碼電子雷管在露天礦山拋擲爆破中的應用

2019-07-30 責任編輯:崔瑋娜

鄭長青  趙淑平

 (珠海爆破新技術開發有限公司,519000)

摘要:本文主要講述了數碼電子雷管與高精度導爆管雷管的差異,并分析了數碼電子雷管在露天礦山高臺階拋擲爆破中,比高精度導爆管雷管能提高拋擲率的原因,并提岀了多點起爆更快形成整個藥柱的平面藥包,有利于拋擲率的提高。

關鍵詞:數碼雷管;高臺階;拋擲率;平面藥包

1引言

電子雷管是一種可以任意設定并準確實現延期發火時間的新型雷管,其本質是采用一個微電子芯片取代普通雷管中的化學延期藥,從而最大限度地減少化學制造與切割工藝引起的延時誤差,不僅大大提高了延時精度。經過大量試驗證明,它能夠抵抗靜電、射頻、雜散電流等電磁的影響,保證了電子雷管的精確延期時間和正常起爆能力,同時具有高精度、高安全、高可靠性等優勢,可現場編程、在線檢測,是實現大型爆破作業網路優化設計的理想爆破器材。

澳瑞凱的i-kon數碼雷管,采用了獨特的電子芯片來實現延期時間的控制,精度可以達到0.01ms,延期時間可在0~30000ms之間任意選取,而且不會出現跳段或竄段的現象,同時設定的延期時間在起爆之前可以做任意調整,增加了爆破設計的靈活性。

澳瑞凱i-konTM系統專為大型露天礦控制爆破(礦巖分離、提高硬巖及復雜巖性破碎度、降低振動保護邊坡等),地下礦復雜爆破環境(礦石區爆破減少損失貧化、一次成井爆破等)研發,可以提高爆破的可靠性、精度,操作方便高效。

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澳瑞凱i-konTM系統主要技術指標:

•最大延期提高到30秒,可以實現更大規模爆破;

•單個編碼器連入雷管量增加到500發,單次最大起爆雷管量6000發;

•更精確控制爆破應力波疊加,可實現更好破碎度;

•更快編程時間,達到1分鐘以內;

•新連接塊和并股線的使用,可以更快連線操作;

•預裝藥時間最長可達21天;

•標準庫房條件下,有效保存期不低于5年。

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高精度導爆管雷管延期時間生產時就已經固定,因化學制造與切割工藝,實際延期時間與標稱時間有定的誤差,其標稱延遲時間隨著延期時間的増大,誤差也大,在爆破作業網路優化設計中沒有電子雷管靈活。

2數碼雷管在露天煤礦拋擲爆破的應用

內蒙古黑岱溝大型露天煤礦采用吊斗鏟倒堆工藝實現排巖采礦,與澳瑞凱公司合作實現高臺階拋擲爆破,一次性的將大量巖土排到指定的內排區域,從而實現減少倒堆工作量,達到節約生產成本的目的。

2.1爆破參數及起爆試驗

高臺階爆破臺階高度達4060m,孔徑為310mm,孔排距約為11×7m左右,超深3m,堵塞高度6-7m,主爆孔采用重銨油與銨油炸藥,預裂孔用銨油炸藥。試驗臺階高度為45m。

該露天煤礦前期采用澳瑞凱高精度導爆管雷管,逐孔起爆技術實現高臺階拋擲爆破,其孔內雷管統一用600ms,地表主控排用9ms,雁行列用100ms-200ms,孔內用兩發雷管,孔底一發,孔口一發,取得了較為理想的爆破效果,綜合平均拋擲率32%。

為進一步提升爆破工藝水平,提高爆破拋擲率,節約生產成本,將澳瑞凱的ⅰ-kon數碼電子雷管引入拋擲爆破試驗。在保持原有的孔網參數、施工工藝、炸藥單耗等不變的條件下,將一個爆區一分為二,半爆區用Exel雷管,另一半爆區用i-kon數碼雷管,孔內都用兩發雷管,孔底一發,孔口一發,爆區如下圖:

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2.2裝藥結構

孔內起爆體位置與裝藥結構見圖1:

以孔深45m為例,孔內雷管統一用600ms,為了減輕孔底的夾制作用與確保孔口也能及時獲得相應的能量,一發起爆體置于孔底超深處,另一發置于離孔口11m處,兩發起爆體間距離為31m,重銨油炸藥與銨油炸藥在孔內的爆速平均為4500m/s。

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爆后經對爆區的測量計算見表1:

爆破試驗后,一直采用數碼雷管進行高臺階拋擲爆破,平均爆破拋擲率提高5個百分點左右,即從現有的32%提高到37%以上,倒排工藝工作量有所下降,實現可觀的經濟效益。

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3孔內炸藥起爆延時對拋擲率的影響分析

在使用高精度導爆管雷管的情況下,假設孔內使用導爆管長度一樣長的600ms雷管,也就是不考慮導爆管長度的不同對雷管延期時間的影響。只考慮孔內雷管延時誤差,導致孔底或孔口的雷管先起爆,對爆破效果的影響。現假定孔底的雷管先起爆,爆轟波從下往上傳遞,那么它傳完整個藥柱所用的時間為36/4500=0.008s(8ms),孔內600ms高精度導爆管雷管的延時誤差完全有可能超過這個時間,也就是說當藥柱爆轟波傳遞到孔口起爆體時,起爆體內的雷管有可能因延時誤差還未起爆。從裝藥結構可知孔口雷管的導爆管長度比孔底雷管的導爆管長度要短31米,澳瑞凱導爆管的傳爆速度為2000m/s左右,現假定孔口與孔底兩發雷管的延時時間一樣,那么孔口雷管因導爆管長度短,孔口比孔底雷管先31/2000=0.0155s(15.5ms)起爆。孔口的雷管先于孔底的雷管起爆,爆轟波從上往下傳遞,孔口處的巖體將會先產生位移,導致炸藥能量過早泄露,爆轟波能量在孔內作用時間將會減少,炸藥能量利用率下降,對拋擲率產生不利的影響。

在孔口與孔底都使用i-kon電子雷管的情況下,孔口與孔底的起爆體基本上能同時起爆,那么它傳完整個藥柱所用的時間為15.5/4500=0.0034s,(3.4ms),也就是說,i-kon電子雷管比高精度導爆管雷管在整個炮孔形成平面藥包爆破時差要小,能避免因導爆管雷管延時誤差致孔口的起爆體先于孔底起爆體起爆,導致炸藥能量損失的現象。整個炮孔附近的巖石能比用導爆管雷管獲得更多的能量。目前從國外的爆破試驗來看,在不考慮爆破振動的情況下,堅硬巖石之間的爆破作用在幾個毫秒之間有利于其碰撞破碎,早幾毫秒形成平面藥包爆破足以對整個爆區的拋擲率產生影響。

多點起爆裝藥結構可如下布置:

起爆體之間最長的藥柱長度為7.75米,傳完這個藥柱所用的時間為3.88/4500=0.0008s(0.8ms),也就是說能在0.8ms之內整個藥柱爆轟完畢,用電子雷管能做到炮孔的藥柱幾乎同時起爆,這更容易在整個炮孔瞬間形成平面藥包爆破,有利于拋擲率的提高。

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4結語

4.1采用數碼雷管與高精度導爆管雷管起爆進行高臺階拋擲爆破對比試驗,硏究表眀,數碼雷管起爆因起爆延時精度高,在爆破參數不變的條件下,其爆破拋擲率平均比高精度導爆管雷管起爆提高5個百分點左右,即從現有的32%提高到37%以上,倒排工藝工作量顯著下降,實現可觀的經濟效益。

4.2從以上分析可知,孔內用電子雷管多點起爆有益于整個炮孔形成平面藥包拋擲爆破,有利于炮孔附近的巖石的爆轟波疊加,炮孔附近的巖石能獲得更多的有效能量,有利于拋擲率的提高,但因炮孔內的藥柱在更短時間內爆轟完畢,即單響藥量更大,爆破振動也會加大,從黑岱溝露天煤礦數碼雷管替代高精度導爆管雷管后,爆破振動有所增大,也驗證了這一點。

摘自《2016 年學術與技術交流論文集》