数码电子雷管在露天矿山爆破中的应用

民爆技术11个月前更新 民爆头条
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​摘要:
介绍数码电子雷管的使用优点和在某铁矿山的应用,通过一段时间应用,统计数码电子雷管、高精度导爆管雷管和普通导爆管雷管在炸药单耗、大块、振动等方面的原始数据,对比分析发现数码电子雷管在在降低炸药单耗、大块、振动等方面具有巨大的优势。
关键词:数码电子雷管;露天矿山;应用

0.引言

近几年,随着爆破行业新技术、新设备、新工艺、新材料应用发展,爆破由原粗犷式转向精细化。起爆器材向高强度、高精度、高安全方向发展,延期雷管的延期时间变得更加精确,误差时间更小。目前国内自主研发制造的数码电子雷管也逐步进入成熟化生产线,但在实际应用中普及率并不高。

从2014年开始在露天爆破中引入数码电子雷管,主要在露天金属矿(主要是铁矿)、非金属矿(主要是石灰石矿)、一般岩土(主要是平基、道路建设料场等)中应用,由于电子雷管延期时间精确到毫秒,延期时间可以任意设计,对爆破设计人员来说爆破网路设计具有较大空间,现场应用也能够更好的达到设计初衷。通过近一年多的原始数据的收集、爆破效果分析,总结出大量的电子雷管应用特点和优点。

1.数码电子雷管

1.1数码电子雷管工作原理

数码电子雷管采用微电子集成芯片技术,完成组件与控制装置的通讯,接收、储存控制装置发送的信息和执行控制器下达的指令,并将自身状态反馈给控制装置,从而实现组件状态智能检测和精确授时、延期,延期结束后驱动储能装置释放能量,完成点火。具体结构如图1所示。

图1  数码电子雷管结构图

1.2雅化数码电子雷管性能指标

⑴内置唯一身份信息,内置起爆密码。

⑵可现场进行延期编程,延期时间范围:0~18000ms,可编程延期的最小时间间隔:1ms。

⑶延期误差:0~18000ms,偏差小于1.5ms或总设定时间的1‰。

⑷在线检测功能:可在线进行内部状态检测;组网方式:并联组网,双线无极性通讯。

⑸抗静电能力:在电容为500 pF、串联电阻为5000Ω及充电电压为25 kV的条件下,对电子雷管的脚线-脚线、脚线-管壳放电,电子雷管不应发生爆炸;在电容为2000pF、串联电阻为0Ω及充电电压为8kV的条件下,对电子雷管的脚线-脚线、脚线-管壳放电,电子雷管不应发生爆炸。

⑹抗交流性能:向数码电子雷管施加220 V/50 Hz交流电压,保持10 s,雷管不应发生爆炸。

⑺抗直流性能:向数码电子雷管施加48 V 直流电压,保持10 s,雷管不应发生爆炸。

⑻使用温度范围:-40℃~+85℃。

⑼射频感度:在通讯状态下,按照GB/T 27602的方法进行检测。向电子雷管注入10W的射频功率,在脚线-脚线及脚线-管壳两种发火模式下,电子雷管均不发生爆炸。

⑽其它符合《工业数码电子雷管标准》。

2.数码电子雷管应用优势

2.1高安全性

⑴抗静电、抗交流电,使用安全、可靠。

⑵雷管脚线强度极高,对抗拉和抗水等具有较好的性能。

⑶可以单发检测、网路检测,预防早爆、误爆及盲炮。

⑷专用起爆器起爆,可以内置起爆密码,非正常起爆实现雷管自毁芯片失效,即使流失造成的社会危害性较小。

2.2高准爆性

数码电子雷管质量状态随时可查。在实际爆破应用中使用专用检测设备可以在入孔前检、填塞前和组网后检测,实行全过程检测,保证数码电子雷管正常起爆。

⑴装入炮孔前,进行单发检测,可以剔除质量有问题的数码电子雷管,保证入孔的数码电子雷管质量。

⑵装完孔内炸药填塞前,可以进行孔内检测,对数码电子雷管质量有问题的孔,重加起爆药包,保证起爆。

⑶联网完毕后,可以检测整个起爆网络,能够显示漏联、错联的炮孔,能及时更正,保证起爆系统可靠性。

2.3提高施工效率,降低施工成本

⑴数码电子雷管在一个作业项目基本上只需采购一个品种即可,没有复杂的品种、规格和段别须区分,雷管的管理十分方便。

⑵电子雷管操作便捷,检测方便,施工作业效率高。

⑶提高炮孔利用率,降低炸药单耗。

⑷改善爆破破碎效果,块度较均匀,提高挖装效率。

⑸提高底板平整度,减少爆破根底。

2.4控制爆破振动

数码电子雷管具有延期精度高,且自由设定延期时间,通过优化延期时间,既可能将低频地震波转换为均匀分布的高频地震波,更可以将爆破振动的叠加减小到最小,故能有效降低爆破振动。

3.工程应用效果

3.1 工程概况

四川攀枝花是中国钒钛磁铁矿的主要成矿带,包括攀枝花、白马、太和、红格四大钒钛磁铁矿矿区。矿区地处青藏高原与云贵高原交界的横断山脉,北高南低,由西北向东南倾斜,境内河谷深切,溪流交错,地形以沟壕交错的山地地貌为主。

公司承担攀枝花某铁矿爆破作业多年,从最初使用普通导爆管雷管到尝试使用高精度导爆管雷管,到现在使用数码电子雷管。爆破参数不断优化,起爆网路从普通导爆管雷管的排间微差到高精度雷管的逐孔起爆,到现在数码电子雷管的逐孔起爆及孔内微差起爆。通过应用优良的起爆器材,炸药单耗、大块率、爆破振动得到明显下降。

3.2 主要爆破参数

⑴矿山爆破使用现场混装乳化炸药,炮孔布置为梅花型布孔,岩石硬度系数f值在8~12。应用数码电子雷管的主要爆破参数见表1。 

⑵逐孔起爆微差时间

依据一段时间的统计,对比爆破效果,得出此矿较为合理的微差时间。孔间延期时间为30 ms,排间延期时间85ms。

3.3 单耗分析

经过一段时间的使用,分别统计采用普通导爆管雷管、高精度导爆管雷管、数码电子雷管的单耗情况,起爆爆破器材的改变,同条件爆破中,电子雷管单耗最低。具体数据见表2~4。

如图2所示,通过统计发现,数码电子雷管相比高精度导爆管雷管降低单耗0.022kg/m3约降低3.8%,相比普通导爆管雷管降低单耗0.050kg/m3约降低8.6%。

3.4 大块分析

通过一段时间内普通导爆管雷管、数码电子雷管的使用,统计大块数量的变化。发现同规模、同条件爆破中,数码电子雷管比普通导爆管雷管大块率下降约50%。具体数据见表5、6。

如图3所示,通过对不粒径的大块进行分析,发现使用电子雷管爆破产生的粒径1.3~1.6m ,>1.6m的占比明显小于普通导爆管雷管,说明电子雷管爆后块度更均匀。

3.5 爆破振动分析

在爆破参数相同及地质条件差不多的情况下,电子雷管爆破的最大振动速率约为普通导爆管雷管最大振动速率的50%。

⑴数码电子雷管具有高精度、大范围延时,可以实现大规模、大范围逐孔起爆,不出现多孔同时起爆。

⑵降低单孔孔内同响药量,采用孔内间隔装药分段延时起爆,孔外按逐孔起爆网路,实现控制最大单响药量,降低爆破振动。

⑶控制爆破振动频率,有效降低爆破振动,通过优化延期时间,将低频地震波转换为均匀分布的高频地震波。

4.结语

数码电子雷管延时精度和可靠性较高,通过几年的应用,对比分析发现,数码电子雷管在降低炸药单耗、大块、振动等方面具有巨大的优势,在降低矿山的综合生产成本和保证本质安全方面具有显著成效,能更大限度地满足业主的需要。因此,数码电子雷管不仅具有较高使用安全性和可靠性,更在降低爆破成本和矿山开采部分成本具有较大的竞争优势,随着主管部门监管力度的加强和安全管理形势的严峻,应用前景十分广阔。

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