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数码电子雷管在露天矿山抛掷爆破中的应用

2019-07-30 16:13:44 责任编辑:崔玮娜

郑长青  赵淑平

 (珠海爆破新技术开发有限公司,519000)

摘要:本文主要讲述了数码电子雷管与高精度导爆管雷管的差异,并分析了数码电子雷管在露天矿山高台阶抛掷爆破中,比高精度导爆管雷管能提高拋掷率的原因,并提岀了多点起爆更快形成整个药柱的平面药包,有利于抛掷率的提高。

关键词:数码雷管;高台阶;抛掷率;平面药包

1引言

电子雷管是一种可以任意设定并准确实现延期发火时间的新型雷管,其本质是采用一个微电子芯片取代普通雷管中的化学延期药,从而最大限度地减少化学制造与切割工艺引起的延时误差,不仅大大提高了延时精度。经过大量试验证明,它能够抵抗静电、射频、杂散电流等电磁的影响,保证了电子雷管的精确延期时间和正常起爆能力,同时具有高精度、高安全、高可靠性等优势,可现场编程、在线检测,是实现大型爆破作业网路优化设计的理想爆破器材。

澳瑞凯的i-kon数码雷管,采用了独特的电子芯片来实现延期时间的控制,精度可以达到0.01ms,延期时间可在0~30000ms之间任意选取,而且不会出现跳段或窜段的现象,同时设定的延期时间在起爆之前可以做任意调整,增加了爆破设计的灵活性。

澳瑞凯i-konTM系统专为大型露天矿控制爆破(矿岩分离、提高硬岩及复杂岩性破碎度、降低振动保护边坡等),地下矿复杂爆破环境(矿石区爆破减少损失贫化、一次成井爆破等)研发,可以提高爆破的可靠性、精度,操作方便高效。

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澳瑞凯i-konTM系统主要技术指标:

•最大延期提高到30秒,可以实现更大规模爆破;

•单个编码器连入雷管量增加到500发,单次最大起爆雷管量6000发;

•更精确控制爆破应力波叠加,可实现更好破碎度;

•更快编程时间,达到1分钟以内;

•新连接块和并股线的使用,可以更快连线操作;

•预装药时间最长可达21天;

•标准库房条件下,有效保存期不低于5年。

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高精度导爆管雷管延期时间生产时就已经固定,因化学制造与切割工艺,实际延期时间与标称时间有定的误差,其标称延迟时间随着延期时间的増大,误差也大,在爆破作业网路优化设计中没有电子雷管灵活。

2数码雷管在露天煤矿抛掷爆破的应用

内蒙古黑岱沟大型露天煤矿采用吊斗铲倒堆工艺实现排岩采矿,与澳瑞凯公司合作实现高台阶抛掷爆破,一次性的将大量岩土排到指定的内排区域,从而实现减少倒堆工作量,达到节约生产成本的目的。

2.1爆破参数及起爆试验

高台阶爆破台阶高度达4060m,孔径为310mm,孔排距约为11×7m左右,超深3m,堵塞高度6-7m,主爆孔采用重铵油与铵油炸药,预裂孔用铵油炸药。试验台阶高度为45m。

该露天煤矿前期采用澳瑞凯高精度导爆管雷管,逐孔起爆技术实现高台阶抛掷爆破,其孔内雷管统一用600ms,地表主控排用9ms,雁行列用100ms-200ms,孔内用两发雷管,孔底一发,孔口一发,取得了较为理想的爆破效果,综合平均抛掷率32%。

为进一步提升爆破工艺水平,提高爆破抛掷率,节约生产成本,将澳瑞凯的ⅰ-kon数码电子雷管引入抛掷爆破试验。在保持原有的孔网参数、施工工艺、炸药单耗等不变的条件下,将一个爆区一分为二,半爆区用Exel雷管,另一半爆区用i-kon数码雷管,孔内都用两发雷管,孔底一发,孔口一发,爆区如下图:

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2.2装药结构

孔内起爆体位置与装药结构见图1:

以孔深45m为例,孔内雷管统一用600ms,为了减轻孔底的夹制作用与确保孔口也能及时获得相应的能量,一发起爆体置于孔底超深处,另一发置于离孔口11m处,两发起爆体间距离为31m,重铵油炸药与铵油炸药在孔内的爆速平均为4500m/s。

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爆后经对爆区的测量计算见表1:

爆破试验后,一直采用数码雷管进行高台阶抛掷爆破,平均爆破抛掷率提高5个百分点左右,即从现有的32%提高到37%以上,倒排工艺工作量有所下降,实现可观的经济效益。

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3孔内炸药起爆延时对抛掷率的影响分析

在使用高精度导爆管雷管的情况下,假设孔内使用导爆管长度一样长的600ms雷管,也就是不考虑导爆管长度的不同对雷管延期时间的影响。只考虑孔内雷管延时误差,导致孔底或孔口的雷管先起爆,对爆破效果的影响。现假定孔底的雷管先起爆,爆轰波从下往上传递,那么它传完整个药柱所用的时间为36/4500=0.008s(8ms),孔内600ms高精度导爆管雷管的延时误差完全有可能超过这个时间,也就是说当药柱爆轰波传递到孔口起爆体时,起爆体内的雷管有可能因延时误差还未起爆。从装药结构可知孔口雷管的导爆管长度比孔底雷管的导爆管长度要短31米,澳瑞凯导爆管的传爆速度为2000m/s左右,现假定孔口与孔底两发雷管的延时时间一样,那么孔口雷管因导爆管长度短,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,爆轰波从上往下传递,孔口处的岩体将会先产生位移,导致炸药能量过早泄露,爆轰波能量在孔内作用时间将会减少,炸药能量利用率下降,对抛掷率产生不利的影响。

在孔口与孔底都使用i-kon电子雷管的情况下,孔口与孔底的起爆体基本上能同时起爆,那么它传完整个药柱所用的时间为15.5/4500=0.0034s,(3.4ms),也就是说,i-kon电子雷管比高精度导爆管雷管在整个炮孔形成平面药包爆破时差要小,能避免因导爆管雷管延时误差致孔口的起爆体先于孔底起爆体起爆,导致炸药能量损失的现象。整个炮孔附近的岩石能比用导爆管雷管获得更多的能量。目前从国外的爆破试验来看,在不考虑爆破振动的情况下,坚硬岩石之间的爆破作用在几个毫秒之间有利于其碰撞破碎,早几毫秒形成平面药包爆破足以对整个爆区的抛掷率产生影响。

多点起爆装药结构可如下布置:

起爆体之间最长的药柱长度为7.75米,传完这个药柱所用的时间为3.88/4500=0.0008s(0.8ms),也就是说能在0.8ms之内整个药柱爆轰完毕,用电子雷管能做到炮孔的药柱几乎同时起爆,这更容易在整个炮孔瞬间形成平面药包爆破,有利于抛掷率的提高。

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4结语

4.1采用数码雷管与高精度导爆管雷管起爆进行高台阶抛掷爆破对比试验,硏究表眀,数码雷管起爆因起爆延时精度高,在爆破参数不变的条件下,其爆破抛掷率平均比高精度导爆管雷管起爆提高5个百分点左右,即从现有的32%提高到37%以上,倒排工艺工作量显著下降,实现可观的经济效益。

4.2从以上分析可知,孔内用电子雷管多点起爆有益于整个炮孔形成平面药包抛掷爆破,有利于炮孔附近的岩石的爆轰波叠加,炮孔附近的岩石能获得更多的有效能量,有利于抛掷率的提高,但因炮孔内的药柱在更短时间内爆轰完毕,即单响药量更大,爆破振动也会加大,从黑岱沟露天煤矿数码雷管替代高精度导爆管雷管后,爆破振动有所增大,也验证了这一点。

摘自《2016 年学术与技术交流论文集》