CN102809330B - 高大危岩体数码电子雷管精确控制爆破方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于爆破技术领域，具体涉及高大危岩体数码电子雷管精确控制爆破方法，包括以下步骤：孔网参数设计及布孔；钻孔，钻孔采用切削钻机钻孔；装药及堵塞；联网与起爆；其中在上述步骤中采用数码电子雷管精确控制爆破，网路设计为并联起爆、层层爆破，同层药包网路为由两侧逐孔斜向中心起爆；不同层药包微差延时顺序为孔内自下向上。本发明确定了复杂环境下危岩体爆破解除采用电子雷管起爆的实施方案；根据采用电子雷管起爆的试验，研究了使用电子雷管精确延时起爆改善爆破块度的技术方法，为控制爆破后碎石体的塌落堆积范围提供了保证，实现了危岩体安全爆破条件下周围岩体的大幅减震，避免了次生灾害的发生。

Description

高大危岩体数码电子雷管精确控制爆破方法

技术领域

本发明属于爆破技术领域，具体涉及高大危岩体数码电子雷管精确控制爆破方法。

背景技术

危岩体是指虽然还没有发生崩塌,但具备发生崩塌的主要条件,而且已出现崩塌前兆现象,预示不久可能发生崩塌的岩体。危岩体是潜在的崩塌体，其判别的主要根据是：高差大,或者坡体是孤立陡峭的山嘴,坡体前有巨大临空面的凹形陡坡；坡体内裂隙发育,岩体结构不完整,有大量与斜坡倾向一致或平行延伸的裂隙或软弱带；坡脚崩塌物发育,表明曾发生过崩塌活动；坡体上部已有拉张裂隙出现,并不断扩展；岩体发生蠕变,出现坠石,预示崩塌随时可能发生。危岩体广泛分布于山区公路、铁路沿线两侧，河流航道的两岸，水电站工程的河谷两岸以及山区城市、农村地区的陡峻边坡上，其孕发过程具有渐进性、失稳过程具有突变性。因此，潜在威胁严重，直接威胁到危岩体前方的居民区、公路、铁路、航道、水电站及其相应的建构筑物的安全与营运，造成灾难性的后果。我国是一个地质灾害频繁发育的国家，特别是在西部地区，危岩体崩塌已成为山区高陡边坡主要的地质灾害类型之一，全国每年都会因此造成非常严重的生命财产损失。

对危岩体的防治措施分为被动防治、主动防治和综合防治三大类，主动防治技术适用于勘察确定的、大型的危岩体治理，被动防治技术适用于危岩带或线状工程受危岩落石灾害威胁下的防护，其优点是可以全面有效保护落石灾害威胁对象，但限于被动防护系统的拦截能力，通常用来拦截小型落石。这些防治方法费用较高、周期长，而且受工程寿命所限安全隐患仍然存在。因此清除危岩体被认为是消除危险的最好措施，传统的方法分为人工方式、机械方式和静态爆破的方式，但是依然存在清除周期长、费用高等问题，并且对以万方计的危岩体很难达到快速排危的效果。

采用爆破方法解除危岩体，目前的技术设计体现在如下几个方面：

（1）根据危岩体形状和结构面分布设计最小抵抗线；

（2）设计孔网参数和装药结构，实现分散装药的特点；

（3）控制爆破振动和飞石，避免次生灾害。

现代科学技术发展为民用爆破器材技术的广泛应用提供了极为有利的条件，也对爆破器材的性能和质量提出了更加严格的要求。传统延时雷管依靠化学延时药剂的稳定燃烧实现延时功能，但化学延时方式由于受制造工艺、化学组分的稳定性、均匀性、使用和生产环境条件等多方面的影响，其延时秒量存在较大的偏差，而且缺乏稳定性，无法满足现代爆破技术提出的新要求。目前，世界许多国家利用微电子技术与火工技术相结合，研制开发出以电子延时电路取代传统化学延时药剂的电子雷管及其起爆系统，成功解决了微差起爆中延时误差偏大而引起“串段”的技术难题，并已进入矿山生产应用阶段。

电子雷管利用集成电路技术，使普通雷管具有精确的延时起爆功能，实现了爆破技术精细化和爆破作业的远程安全控制，这种雷管可以储存生产企业、生产日期、产品序列号等信息，并对雷管添加起爆密码，具有生产安全、使用安全、易于流通监管的特点，通过雷管密码、密钥的管理，使雷管在生产、使用、流通三个环节上可实现集中、全面的安全管理，为雷管产品全寿命周期的安全监控提供了有效的技术手段。

历史上每一次雷管延时精度的提高都会引起爆破工程技术的革新。但是，由于起爆器材的限制，精确控制爆破工程仍很难实现。因此，采用传统的电子雷管控制爆破较难形成可靠的精确的爆破技术工艺，从而不能有效减小爆破后块石的尺寸，极易产生次生灾害，并且爆破方式多采用深孔一次性爆破，会产生较大飞石，存在安全隐患。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种针对高大危岩体的爆破方法，该方法通过采用数码电子雷管可达到精确控制爆破的目的。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

高大危岩体数码电子雷管精确控制爆破方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）设计孔网参数及布孔，参数设计包括孔径、孔深、孔距及排距的设计，布孔采用行列方式布孔；

（2）钻孔及成孔验收，钻孔采用切削钻机钻孔，并在母岩上钻有光爆孔；

（3）装药及堵塞，每个孔内由下到上均装有多个药包，各个孔的同层药包均在同一水平面上；

（4）联网与起爆，采用数码电子雷管精确控制爆破，所述数码电子雷管的网路为并联起爆、层层爆破，同层药包网路为由两侧逐孔斜向中心起爆，即同层药包孔间由前向后、由两侧向中心进行；不同层药包微差延时顺序为孔内自下向上，即孔内药包的爆破时序为每个孔中最下方的药包先爆。

进一步讲，同层药包的雷管延时时序为孔间延时间隔2ms，排间延时间隔5ms，层间延时间隔25ms，最后一排孔为光爆孔，危岩爆破完成后100ms起爆。

本发明的有益效果：本发明确定了复杂环境下危岩体爆破解除采用电子雷管起爆的实施方案；根据采用电子雷管起爆的试验，研究了使用电子雷管精确延时起爆改善爆破块度的技术方法，为控制爆破后碎石体的塌落堆积范围提供了保证，实现了危岩体安全爆破条件下周围岩体的大幅减震，避免了次生灾害的发生；同时，本发明构建了目前最大的爆破解除起爆网络，实现了高大危岩体爆破的复杂网络设计，大幅度提高了爆破解除的安全性和可靠性。

尤其本发明所述雷管的网路设置为并联起爆、层层爆破，同层药包网路为由两侧逐孔斜向中心起爆，即同层药包孔间由前向后、由两侧向中心进行；不同层药包微差延时顺序为孔内自下向上。纵观所述的整体起爆方式具有后冲小、振动小的优点，符合对母岩保护的要求；进一步，所述孔内自下向上的起爆时序的优点在于可为后续爆破的药包提供不少于2个临空面，能够更好的降低振动和岩石的块度。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是本发明实施例危岩体的布孔平面图；

图2是本发明实施例炮孔装药形式示意图；

图3是本发明实施例数码电子雷管网路俯视爆破次序示意图；

图4是本发明实施例数码电子雷管爆破网路俯视演示示意图。

具体实施方式

在本具体实施例中，高大危岩体下有大量需要保护的建筑物，同时危岩体下落路径大部是陡坡，仅有个别坡度稍小的地方才有可能滞留碎渣，而大块石则会一直加速滚到山下，因此，要求高大危岩解体要彻底，块度要特别小。

高大危岩体数码电子雷管精确控制爆破方法，包括以下步骤：

（1）设计孔网参数及布孔，参数设计包括孔径、孔深、孔距及排距的设计，布孔采用行列方式布孔；

（2）钻孔及成孔验收，钻孔采用切削钻机钻孔，并在母岩上钻有光爆孔；

（3）装药及堵塞，每个孔内由下到上均装有多个药包，各个孔的同层药包均在同一水平面上；

（4）联网与起爆，采用数码电子雷管精确控制爆破，所述数码电子雷管的网路为并联起爆、层层爆破，同层药包网路为由两侧逐孔斜向中心起爆，即同层药包孔间由前向后、由两侧向中心进行；不同层药包微差延时顺序为孔内自下向上，即孔内药包的爆破时序为每个孔中最下方的药包先爆。

本实施例同层药包的雷管延时时序为孔间延时间隔2ms，排间延时间隔5ms，层间延时间隔25ms，最后一排孔为光爆孔，危岩爆破完成后100ms起爆。

具体的，本实施例实现所述高大危岩体数码电子雷管精确控制爆破方法具体操作如下：

（1）设计孔网参数及布孔

根据高大危岩体下部悬空的特点，使危岩分层下落。孔网参数如下：

 孔径，本实施例钻孔直径取90mm

② 孔深，钻孔深度依据危岩体实际情况而定，本实施例钻至危岩体底部1.095m处

③ 孔距及排距

孔距以最佳埋深的1.4倍为宜，即

孔距= 1.4×1.095m=1.533m

排距=孔距=1.533m

布孔如图1所示，在母岩1上布设有一排光爆孔4，在危岩体上布设炮孔3，危岩体上的裂缝2分布在炮孔3周围，布孔方式采用行列方式布孔，即每一排的孔均在同一直线上，每一列的孔在同一直线上。 

（2）钻孔及成孔验收

为防止钻孔过程中震动太大，不能使用冲击式机械钻孔，采用切削式成孔，所以钻孔采用切削钻机钻孔，钻孔布置为垂直孔或倾斜孔，为保证预留边破的轮廓斜度和光整，在母岩上钻有一排光爆孔，光爆孔孔间距1.0m，成孔检验时需做好相应的记录及标号。

（3）装药及堵塞

每个孔内由下到上均装有多个药包，本实施例选择装有10个药包，各个孔的同层药包均在同一水平面上。

如图2所示，示出孔内部分装药段图，炮孔装药方式如下：从上到下依次为雷管脚线5、岩石面6、堵塞段7、数码电子雷管8、炸药包9、炮孔底部10、未打穿部分11和危岩底部12。

炸药的装填密实度、炮孔填塞质量、雷管的安放都对爆破效果产生不同程度的影响，为保证炸药完全爆轰，装填炸药要按照以下要求进行操作：

所有的爆破都采用人工装药，数码电子雷管必须按照炮孔编号装填，并由专人进行检查，同时要做好记录；

间隔装药：每四节炸药捆一起，平均每1.095m放置8节炸药，即两捆；

反向装药：即设置雷管的炸药包，放置在药包底部，雷管的聚能穴朝向炮孔口部；

堵塞炮孔，回填要用粘性好、干湿适中并掺有少量粉砂的泥土堵塞。与炸药密切接触的回填炮泥，不能用猛力狠冲狠压猛挤；一是防止药卷的最佳密度发生“压死”现象，二是防止用力太猛冲坏雷管脚线。回填炮泥厚度接近炮口部，应将炮泥填紧、填实。

具体参数要求：

 药包规格：四节炸药捆绑在一起，每个药包8节炸药， 1.6kg，药包长径比为4。

数码电子雷管规格：本实施例使用隆芯1号数码电子雷管。 

② 单药包最佳埋深（即分层高度）

根据C.W利文斯顿的经验公式

N=EW ^1/3                                       

N—药包临界埋深，m；

W—药包质量，kg；

E—应变能系数，对于给定的岩石和炸药的配合是个常数，无量纲，铅锌矿岩石普氏系数f约为8，而本危岩为砂岩，f值亦为8～10，E取1.825，则：N=2.19m，最佳埋深一般为临界埋深的1/2，所以本实施例单药包最佳埋深取1.095m。

③ 孔内药包分布：孔内采取间隔装药，药包间距1.095m，炸药单耗0.8kg/m³。

（4）联网与起爆

采用数码电子雷管精确控制爆破，所述数码电子雷管的网路为并联起爆、层层爆破，同层药包网路为由两侧逐孔斜向中心起爆，即同层药包孔间由前向后、由两侧向中心进行，此种同层起爆方式具有后冲小、振动小的优点；不同层药包微差延时顺序为孔内自下向上，即孔内药包的爆破时序为每个孔中最下方的药包先爆，此种孔内爆破时序的优点是为后续爆破的药包提供不少于2个临空面，能够更好的降低振动和岩石的块度。

如图3，前面一排炮孔为光爆孔，后面为高大危岩体上的炮孔。实施例中每列布孔数为10个，平均每行布孔数为60个，而在图中只示出了部分炮孔，每行只显示了20个炮孔，总延时时间小于1s。

同层药包的数码电子雷管延时时序为：孔间延时间隔，即炮孔a与炮孔b之间的延时为2ms；排间延时间隔，即炮孔b与炮孔c之间的延时为5ms；光爆孔自身无延时时间间隔，即图3所示炮孔d与炮孔e之间的延时为0ms，危岩体爆破完成后100ms起爆光爆孔；本实施例层间延时间隔25ms。

如图4所示，为实施例数码电子雷管爆破网路俯视演示示意图，即图中演示出了同层药包网路由两侧逐孔斜向中心起爆的过程。同层药包的雷管延时时序为孔间延时间隔2ms，排间延时间隔5ms，两组药包同时起爆，每组最前排最外侧的药包最先起爆，孔间延时2ms后，最前排第二列的药包起爆，孔间再延时2ms后，最前排第三列的药包起爆，排间延时到5ms后，第二排最外侧的药包起爆，孔间又延时2ms后，最前排第四列的药包起爆，继续延时1ms后,第二排第二列的药包起爆，即延时7ms时，最前排前三列药包起爆，第二排前两列药包起爆，依次延时起爆直至起爆完成，两组药包形成逐孔斜向中心的起爆方式。

本实施例所述数码电子雷管的具体操作流程如下：

雷管注册

依据爆破方案设计布孔方式，按所需雷管数量，对雷管依次进行注册，就是用专用设备读取爆破所用的雷管身份信息，即核名，在设备内部按顺序将雷管身份信息存储，即造册，雷管注册以为后续的延时设置及网路检测服务。本实施例采用隆芯1号数码电子雷管，对应的起爆器材为铱钵表和铱钵起爆器，用铱钵表对雷管进行注册，并用标签纸依次表明序号，便于对号入孔。

② 延时设置

利用EBtronicPlus爆破网路设计软件对每发雷管进行延时设置。首先利用该软件在电脑上设计布孔图，然后将雷管对号入座，再依爆破方案分别设置每孔雷管延时，完成后对爆破序列进行预演，检查无误后将延时时间等数据下载到铱钵表。

③ 雷管装填

爆破工作面打孔完毕后，由工作人员按照布孔图，将雷管对号入孔，装填过程与普通雷管相同。

④ 网路连接

炸药装填完毕，用铱钵表检测网路的正确性及雷管是否缺失。检查无误后，把相邻区域的雷管脚线以并联方式接入通信支线，同时把各区域的通信支线并联汇总接入通信总线，进入起爆流程。

⑤ 起爆流程

放总线到起爆点，总线连接铱钵表，检测网络是否正常。将铱钵表与铱钵起爆器相连，用起爆器再次检查网络。打开充电开关，选择进入起爆流程功能。首先在铱钵起爆器中对雷管进行点名，统计整个爆破网络中铱钵表及雷管个数，查看雷管状态，然后所有雷管进入起爆就绪状态，按下双起爆按钮，本实施例充电7秒后，起爆。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。

Claims (1)

1.高大危岩体数码电子雷管精确控制爆破方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）设计孔网参数及布孔，参数设计包括孔径、孔深、孔距及排距的设计，布孔采用行列方式布孔；

（2）钻孔及成孔验收，钻孔采用切削钻机钻孔，钻孔布置为垂直孔或倾斜孔，并在母岩上钻有光爆孔；

（3）装药及堵塞，每个孔内由下到上均装有多个药包，各个孔的同层药包均在同一水平面上； 

（4）联网与起爆，采用数码电子雷管精确控制爆破，所述数码电子雷管的网路为并联起爆、层层爆破，同层药包网路为由两侧逐孔斜向中心起爆，即同层药包孔间由前向后、由两侧向中心进行, 同层药包的雷管延时时序为孔间延时间隔2ms，排间延时间隔5ms，两组药包同时起爆，每组最前排最外侧的药包最先起爆，孔间延时2ms后，最前排第二列的药包起爆，孔间再延时2ms后，最前排第三列的药包起爆，排间延时到5ms后，第二排最外侧的药包起爆，孔间又延时2ms后，最前排第四列的药包起爆，继续延时1ms后,第二排第二列的药包起爆，即延时7ms时，最前排前三列药包起爆，第二排前两列药包起爆，依次延时起爆直至起爆完成，两组药包形成逐孔斜向中心的起爆方式；不同层药包微差延时顺序为孔内自下向上，即孔内药包的爆破时序为每个孔中最下方的药包先爆，层间延时间隔25ms；最后一排孔为光爆孔，危岩爆破完成后100ms起爆。