非电多段微差起爆网路在地下矿挤压爆破中的应用分析

2023-02-20

一、非电毫秒起爆系统在爆破工程中应用现状

非电毫秒起爆系统属于新型的起爆技术, 于二十世纪七十年代被国际起爆领域相关学者研发出来。该系统主要包含导爆管以及元件, 例如起爆、连接以及工作这三个元件。导爆管是非电毫秒起爆系统最重要的组成部分, 其是一条塑料管, 但是该塑料管具备强大的韧性、抗压度、耐温能力、水无法渗入的特点, 颜色为半透明的白色, 在其管道内壁均匀粘附着一层高性能混合炸药。若导爆管被激发, 其传播速度为每秒1700至2000m/s, 经由激发点沿着管道内壁迅速向前传爆, 而后毫无阻碍地穿过各个元件, 最后使工作元件得以引爆成功。

由于非电毫秒起爆系统具备速度快、威力大的特点, 在各种爆破工程中被广泛运用, 例如煤矿爆破, 水利工程爆破、隧道爆破、围堰工程爆破等。与此同时, 非电毫秒起爆系统在各个领域中的应用也越来越受到重视。其灵活性大, 爆破排数可经由几十排向几百排改变, 落矿数量从几万吨增加至几十万吨, 总装药量从几吨增加至几十吨, 由此可见, 其能够创造巨大的经济效益。除此之外, 该系统还能够大幅改变同段起爆药量, 从几吨骤然递减至几百公斤。这种改变能够大幅度地降低爆破区域所产生的震动感, 同时也降低矿品出现大块的几率, 极大程度地提升爆破效果。该起爆系统适用于建筑较为密集、人口较多等地区。为了测量此系统的效果, 在数个矿区使用该爆破系统, 爆破区域远离地表大概在90到130米, 距离含水层大约为30到40米。爆破区域处于各种位置, 例如农田下面、政府所在地以及水库周边上百米等。通过多次试验证明, 非电毫秒起爆系统用于地下矿区的爆破中是具有可行性的, 既能收获较多的经济效益, 同时也能够避免同段起爆药量消耗过多, 此外, 还能够减少地表震感, 保护地表生态平衡。

二、非电高精度毫秒起爆系统的介绍

1. 挤压爆破机理

挤压爆破, 顾名思义, 即对较小的空间予以补偿, 使得爆矿石能够自由胀破的一种爆破方式。对于一般爆破而言, 则是留有足够空间于自由面处, 功能在于装载爆破的矿石, 在此情况下易产生碎块抛掷以及空气冲击波, 这样一来炸药爆炸能量则无法得到有效利用。而对于高精度非电毫秒爆破而言, 则会在起爆前留下一个较小的补偿空间, 且在其中留有松散爆堆。由于松散介质的阻碍, 该补偿空间的形成源于被崩落的碎矿石所产生的动能, 对爆堆进行撞击以及挤压。除此之外, 还要科学选择炮孔前后排延时爆破的间隔, 使首先爆炸的矿体在高压气体以及应力波产生的作用下, 移动至自由面后脱离原有矿体, 紧接着后排孔再起爆, 这样一来移动矿体又能够再次互相撞击, 使得高压爆炸气体产物的膨胀时间得以增加, 能够有效提升爆炸能量的利用率, 最大程度地提升爆破效果。

2. 优越性

非电高精度毫秒起爆系统具有价格低廉、使用方便、灵活性高以及不易受外界因素影响等, 例如雷电杂散电流等, 如今广泛用于各个领域。相比于传统塑料管导爆管非电起爆系统所具备的的误差大、雷管易延时致使重段现象出现、聚乙烯塑料由于脆性较大致使折断、渗水现象频发等缺点而言, 非电高精度毫秒起爆系统具备如下优势。

(1) 雷管延时精度大幅提高。例如雷管延时为1020毫秒, 传统非电雷管误差可达大约70毫秒, 而高精度起爆系统的延时误差则大约在22毫秒左右, 其精度增加了约三倍。特别是对于600毫秒的雷管而言, 其误差仅为大约7毫秒, 比高精度雷管最小段位9毫米雷管还要小。

(2) 雷管拥有更加合理的排序。高精度雷管排序为9毫秒、17毫秒、25毫秒……, 尤其对于前两种雷管而言, 其主要用于接力, 难以与600毫秒、1020毫秒等高段雷管重段, 适用于大区域、孔深的爆破工程中。

(3) 材料可靠性更高。非电高精度毫秒起爆系统的雷管多使用高强度聚乙烯制作而成, 具备90千克的抗拉力, 高于传统雷管十倍左右, 适用于环境较恶劣的爆破环境。

(4) 具备更精良的制作工艺。雷管管壳的采用所使用的是优质铜, 封口则是防水橡胶, 因此其性能以及起爆可靠性都能够得到保证。

三、非电高精度毫秒起爆系统在爆破工程中应用效果

本次试验选取某地下矿区, 应用非电高精度毫秒起爆系统, 具体如下:

选择某矿区进行挤压爆破。爆破所在地距离乡政府很近, 地表人口集聚, 数量较多, 爆区附近也有幼儿园、水塔、抽水井、医院等设备。爆区距离地表约为120米, 爆区面积约为一万平方米, 排孔布置方式为垂直向上, 呈扇形, 每个排孔之间的间距为1.6米左右, 每排15个孔左右, 孔深由7米至12米不等, 爆区共有326排孔, 本次共使用一万多个高精度延时雷管, 装药总量则约为55吨。网路延时分别为零毫秒与十二毫秒。起爆前派人员于地表现场进行观察, 并对其安全性进行监护。起爆后对周边设施、人员进行检查, 发现都完好无损、安然无恙, 由此表明本次爆破安全性较高, 效果较好。而在爆破过程中有一些细节需要注意, 现分述如下。

1. 线路延时

即由于导爆管长度而出现的延时现象。主要计算方法为:接线长度/导爆管爆速 (一般为1950m/s) 。本次研究分别将非电爆破网路定为零、十二毫秒一组以及零、八、十六毫秒为一组, 进行多次爆破后发现均能减少震感、保护爆区地表生态结构, 同时爆破效果较好。但是在选择后一种网路延时时要尤为注意选择同种爆速的导爆管, 不然就无法保证起爆顺序遵照设计方案, 破坏爆破效果。

2. 合理选择间隔时间

对于挤压爆破而言, 要合理选择排间微差时间间隔, 对岩矿体所具备的物理性质、地质结构面具备特征等因素的考量。与此同时, 炸药的威力、爆炸速度以及猛度也都要与上述因素相结合。若起爆时间间隔太小, 则前后排起爆后会产生波形, 若其叠加则无法降低震感;若间隔过大, 则被曝矿体在移动时互相碰撞的次数则减少了, 无法充分利用炸药能量。

3. 起爆方式

经研究表明, 反向起爆优于正向起爆, 因其能够有效延长气体停留时间, 从而延长破碎作功时间, 使炸药能量得到充分利用, 降低有毒气体产生量, 减少炸药消耗。

结论

通过上述应用实例, 发现该系统具备如下特点:第一, 减少了单段起爆药量, 降低了爆破震感, 既使爆区地表生态环境得到保护, 又摆脱了普通非电毫秒雷管段数的限制;第二, 非电毫秒高精度起爆系统具备使用灵活、安全性高、准爆率高、操作简单、检查便利、起爆方式难度低等优点;第三, 应用该起爆系统能够降低起爆成本, 具备较好的爆破效果, 应用价值较高。希望通过本文研究所得能够对提升地下矿挤压爆破工程的爆破效果有所帮助。

摘要：本文主要研究非电毫秒起爆系统应用在我国的应用现状, 而后详细介绍了该系统的起爆方式及其与传统起爆技术相比所具备的优越性, 最后探讨了该系统应用于某地下矿的具体效果。结果表明应用该起爆网路, 能够保护地表生态结构, 避免震感过于强烈, 同时碎石质量也得到提高。

关键词：非电毫秒起爆系统,地下矿,挤压爆破,应用