CN104111008A - 使用电子雷管和非电子雷管组合模式的爆破系统以及方法 - Google Patents

Abstract

本发明使用电子雷管和非电子雷管组合模式，将电子雷管和非电子雷管的不同模式设置在切割孔、停止孔、轮廓孔和地面孔中，并以最佳延迟时间使电子雷管和非电子雷管爆破，由此有效控制超挖和振动，提高隧道进展速度。一种使用电子雷管和非电子雷管组合模式的爆破方法可包括：将爆破挖掘区域分成切割区域、停止区域、轮廓区域和地面区域的第一步骤；将电子雷管设置在切割区域和轮廓区域中，将非电子雷管设置在停止区域和地面区域中，通过导线连接电子雷管和非电子雷管的第二步骤；考虑爆破挖掘区域分区中的每个孔的爆炸延迟时间和雷管的误差范围设定延迟时间的第三步骤；和根据以下顺序进行爆炸的第四步骤：切割区域、停止区域、地面区域和轮廓区域。

Description

使用电子雷管和非电子雷管组合模式的爆破系统以及方法

技术领域

本发明涉及一种使用电子雷管和非电子雷管组合模式的爆破系统和方法，其将具有不同特性和延迟时间的电子雷管和非电子雷管应用到单独爆破挖掘部分，由此提高爆炸稳定性、施工稳定性和经济可行性，更具体地，本发明涉及一种使用电子雷管和非电子雷管组合模式的爆破系统和方法，其考虑电子雷管和非电子雷管的特性、延迟时间的允许误差范围和使用目的，将电子雷管和非电子雷管的各种模式设置在分成切割区域、停止区域、轮廓区域和地面区域的单独爆破挖掘部分中，并以最佳延迟时间使电子雷管和非电子雷管爆破，由此有效地控制超挖和振动，并提高隧道进展速度和岩石碎片率。

背景技术

一般而言，隧道爆破技术已通过使用改变的钻孔和装药方法以及起爆方法得以发展。因为隧道爆破技术是基于假设利用诸如爆炸材料的爆破材料和点火系统，所以隧道爆破技术的可用性可能明显不同。此外，就爆破方法的发展和应用而言，使用新的爆破材料是非常有效的。

在隧道爆破的情况下，在隧道中进行爆破操作的过程中，钻孔设备和灰尘的影响可以忽略，但是由爆炸材料的爆炸引起的噪声和振动可能成为导致公众投诉的因素。由于隧道爆破的特点，爆破噪声主要发生在隧道入口，而不同于开放的表面爆破。最近，因为在隧道入口处安装和启用了隔音设备，所以公众关于爆破噪声的抱怨已经逐渐减少。然而，因为仅通过减少噪声的辅助设备不足以控制爆破振动，所以对爆破技术必须进行更多的研究，如，钻孔方法、起爆方法、以及每次延时使用适当的装药量的装药方法。

为了从环境友好的角度建立更舒适的施工环境，必须首先减少噪声和振动。此外，有必要控制爆破振动和噪声，在隧道挖掘过程中，爆破振动和噪声占据了施工污染的很大一部分。因此，为了使爆破振动和噪声的影响最小，在邻近目标障碍的部分可应用机械挖掘方法。然而，当应用机械挖掘方法时，工作周期可能会过度延迟，从而降低施工能力并增加经济损失。因此，迫切需求一种替代方法。

在隧道爆破过程中控制爆破噪声的最常规的方法一直集中在中心切割爆破方法上。例如，已提出了在单自由面隧道爆破操作中由使用电爆炸顺序爆破机的多级爆破方法和使用钻孔直径200mm的预扩大钻孔机(下文称为“PLHBM”)挖掘工作面的方法。如图1和2所示，根据使用电子雷管的多级爆破方法，隧道全部爆破孔的延迟间隔被人工调整，以控制振动。在使用电子雷管的多级爆破方法中，就通过顺序爆破机控制振动而言，有必要减少每次延迟的装药量。因此，使用电子雷管的多级爆破方法可部分地克服调整电子雷管延迟时间的限制，但具有电子雷管延迟元件的低延迟时间精度，并且始终包含电气风险。此外，因为积极使用非电子雷管，电子雷管的使用已逐渐减少。

如图2A和2B所示，已开发PLHBM来控制隧道爆破操作过程中切割部分的振动。根据这一技术，切割部分不通过爆破操作形成，而是钻削具有预定尺寸的不装药的孔，以建立人工两自由面条件。然后，可使一个自由面爆破操作过程中产生的振动的幅度最小。

然而，这种方法需要单独的专用挖掘设备来进行大直径水平钻孔操作。此外，需要过多的时间来运载、安装和拆除挖掘设备，并且在挖掘设备操作时不能同时进行其他操作。因此，当应用这种方法时，实际操作所需的工作时间不可避免地增加。特别是，在大直径水平钻孔操作过程中可能产生振动和灰尘，并且每米的施工成本都相对比较高。

一般而言，当自由面的条件(数量或大小)很差或封闭压力很高时，爆破振动趋向于增加。在诸如隧道的地下岩石内的限制条件下，在大多数情况下，振动波形的峰值通常发生在切割区域的爆破步骤。因为进行中心切割爆破操作以在初始的单一自由面条件下形成额外的自由面，所以自由面的条件很差，并且周围的封闭压力比挖掘区域相对高。因此，每m³的装药量和特定的钻孔深度比其他区域(停止区域、地面区域以及轮廓区域)大。因此，切割区域需要比其他区域更大量的钻孔、更大量的装药以及更大量的雷管。特别是，为了控制振动需要精确地延迟间隔，以便不由于波形叠加而发生峰值，同时使每次延迟的装药量和同时爆破的孔的数量最小。

自由表面的大小和数量与爆破效率密切相关。特别是，在岩石限制程度比露天高的地下空间操作挖掘机的过程中，这一关系变得明显。

当按顺序进行切割区域的爆破操作时，岩石可被顺利破碎并排出。然后，可顺利进行其他区域的爆破操作。因此，就爆破效率而言，切割区域的爆破操作非常重要。此外，因为相对高的岩石限制程度施加到进行起爆操作的区域，所以在切割区域通常发生振动峰值。因此，切割区域需要精确的延迟时间，以提高进展速度和控制振动。对于该延迟时间，具有超级精确的延迟时间的起爆系统需要应用到切割区域。

电子雷管起爆系统是1990年代早期开发的起爆系统，并包括作为延迟元件的集成电路芯片设置板，以实现1ms步骤的超级精确的延迟时间。

普通雷管(电子雷管或非电子雷管)使用特定的爆炸材料(例如，PETN、RDX等)作为延迟元件，以基于每个雷管的延迟数量应用延迟时间。根据很小的物理/化学变化，特定的爆炸材料对延迟时间的精度有直接影响。另一方面，因为电子雷管被程序化的集成电路芯片设置板控制，所以电子雷管具有比普通雷管高约1000倍的精确度。此外，普通雷管是集体制造的，以对于每个雷管的延迟数量都具有指定的延迟时间。然而，在电子雷管中，可设置不小于1ms的在1ms至30000ms范围内的任意延迟时间。

最近，考虑施工能力和经济可行性以及环境友好性，已扩大了利用电子雷管特性的爆破技术的使用。

就环境友好性和施工能力和经济可行性而言，必须扩大电子雷管的使用的理由可作出如下解释。

就环境友好性而言，当在城市地区及周围进行土地开发的爆破操作时，由诸如爆破操作的振动和噪声等的环境污染可导致大量的公众抱怨。爆破噪声和振动的主要因素可能包括雷管延迟时间的不准确度和间隔数量的缺乏。

此外，隧道爆破操作的施工能力和经济可行性可由进展速度、碎片率、挖掘线周围岩石的损坏区域来确定。对进展速度、碎片率、挖掘线周围岩块的损坏区域有影响的因素可包括爆炸材料的量、钻孔空间、负载量、炸药比、钻孔精度、以及雷管延迟时间。即，当雷管延迟时间不精确时，进展速度和碎片率可能减小。在此情况下，因为需要二次碎片操作，所以施工能力和经济可行性可能降低。特别是，LP(长期)雷管通常用于轮廓孔，并具有数十到数百毫秒的误差范围。当雷管延迟时间不精确时，相同间隔数量内的同时爆破效果可能减小，并且周围岩石的损坏可能增加。那么，因为所使用的加强支撑构件的量必须增加，所以施工能力和经济可行性可能降低。

因此，为了提高环境友好性和施工能力和经济可行性，可在整个工作地方使用具有超级精确的延迟时间的电子雷管。然而，电子雷管很昂贵。因此，当电子雷管应用到整个工作地方时，与通过爆破效率降低成本相比，经济可行性可能稍微降低。

此外，在隧道挖掘循环过程中，当电子雷管应用到整个工作地方时，装药时间比应用普通雷管时长1.5至2倍。因此，整个循环时间必然增加。隧道挖掘循环可包括一系列隧道挖掘过程(表面绘图→勘测和标记→钻孔→装药→爆破→通风→清理→支撑构件加强)。

为了克服上述问题，已对使用电子雷管、非电子雷管、以及具有不同特性的电子雷管的各种模式的组合起爆系统积极进行了研究。

使用电子和非电子雷管组合或电子和电气雷管组合的起爆系统在相应雷管之间具有低的技术关联，包含中断或哑火的风险，并且没有经济可行性。

作为提高挖掘方法的施工能力和经济可行性的措施，本申请人已提出了一种爆破系统和使用电子和非电子雷管组合的方法(韩国专利特许公开No.10-0665880)，并且将该爆破系统和方法传播到各个站点。

如图3A和3B所示，该爆破系统和方法的特征在于，爆破区域被分成切割区域100、停止区域120、轮廓区域130以及地面区域140，电子雷管设置在切割区域100中，非电子雷管通过导线设置在停止区域120、地面区域140以及轮廓区域130中，并且电子雷管201和非电子雷管202以延迟时间爆破。

参考符号203表示0-ms电子雷管，参考符号204表示电子雷管爆破机。

根据上述爆破系统和方法，在隧道爆破操作过程中，仅在岩体限制最大时在切割区域中使用能够以精确延迟时间进行爆破操作的电子雷管。因此，对于切割区域的每个爆破孔可实现独立的波形，并且相互振动干扰效应可用来减少爆破操作的振动水平。此外，通过随后扩大的自由面形成效应可提高进展速度和碎片率。此外，该爆破系统和方法比在整个工作地方使用普通雷管(电子雷管和非电子雷管)的爆破系统和方法具有更好的爆破效果，并且比在整个工作地方使用电子雷管的爆破系统和方法呈现出更好的施工能力和经济可行性。

然而，在上述爆破系统和方法中，设置在轮廓区域中的非电子雷管具有低的时间精度和有限的延迟时间。因此，相对难以控制在最终挖掘断裂表面上发生的超挖/欠挖。因此，公众抱怨的发生率在邻近城市区域或障碍物的区域中可能不断增加，由于周围岩石的损坏可能使用附加的增强支撑构件，并且由于环境稳定性的降低，如破碎的岩石和掉落的岩石的增加，可能需要附加的过程。那么，工作周期可能延迟，并且施工成本可能增加。

特别是，使用电子雷管和非电子雷管组合模式的起爆系统需要更深入的研究，以扩大应用范围并确保施工能力和经济可行性。即，需要研究和验证各种应用模式。

发明内容

本发明实施例涉及一种使用电子雷管和非电子雷管组合模式的爆破系统和方法，其根据使用目的，将电子雷管和非电子雷管的不同模式设置在分成切割区域、停止区域、轮廓区域和地面区域的单独爆破挖掘部分中，并以最佳延迟时间使电子雷管和非电子雷管爆破，由此有效地控制超挖，并提高进展速度和碎片率。

本发明另一实施例涉及一种使用电子雷管和非电子雷管组合模式的爆破系统和方法，其考虑设置在单独爆破挖掘部分中的每个电子雷管和非电子雷管的延迟时间和雷管的误差范围，设定适当的延迟时间，以使相应区域的爆炸操作顺序地进行，以防止中断或哑火，由此提高施工稳定性和经济可行性。

根据本发明实施例，一种使用电子雷管和非电子雷管组合模式的爆破系统包括：爆破挖掘区域，其分成在挖掘区域中心形成的切割区域、围绕切割区域形成的停止区域、在停止区域最外部处形成的轮廓区域、以及在切割区域的底部处形成的地面区域；电子雷管，其设置在爆破挖掘区域的切割区域和轮廓区域中，并通过导线连接；非电子雷管，其设置在爆破挖掘区域的停止区域和地面区域中，并通过导线连接；以及电子雷管爆破机，其用于使电子雷管和非电子雷管以延迟时间爆破。切割区域可包括水平切割模式，在所述水平切割模式中设置一个或多个具有3英寸(76mm)或更大直径的大直径不装药的孔。

在爆破系统中，电子雷管可附加地设置在可能发生问题的部分的一部分中，由此进一步有效地减少爆破振动水平。

根据本发明另一实施例，一种使用电子雷管和非电子雷管组合模式的爆破方法可包括：根据有待挖掘的地面的岩石情况，将爆破挖掘区域分成切割区域、停止区域、轮廓区域和地面区域的第一步骤；将电子雷管设置在切割区域和轮廓区域中，将非电子雷管设置在停止区域和地面区域中，并通过导线连接电子雷管和非电子雷管的第二步骤；考虑爆破挖掘区域的分区中的每个孔的爆炸延迟时间和非电子雷管的误差范围设定延迟时间的第三步骤；以及以第三步骤的延迟时间根据以下顺序进行爆炸的第四步骤：切割区域、停止区域、地面区域和轮廓区域。

附图说明

图1是用于解释在单自由面隧道爆破中使用电子雷管的传统多级爆破方法的正视图。

图2是沿图1的线A-A截取的横截面图。

图3是用于解释传统的PLHBM(预扩大水平钻孔方法)的正视图。

图4是沿图3的线A-A截取的横截面图。

图5是仅在切割区域中放置电子雷管的使用电子雷管和非电子雷管组合模式的爆破系统的概念图。

图6是电子雷管和非电子雷管组合模式的连接图。

图7是示出根据本发明实施例的电子雷管和非电子雷管组合模式的概念图，示出了爆破顺序。

图8是示出使用根据本发明实施例的电子雷管和非电子雷管组合模式的爆破系统的第一模式的图。

图9是示出使用根据本发明实施例的电子雷管和非电子雷管组合模式的爆破系统的标准钻孔模式的图。

图10是沿图9的线A-A截取的横截面图。

图11是示出使用根据本发明实施例的电子雷管和非电子雷管组合模式的爆破系统的第二模式的图。

图12是示出实验爆破位置和爆破振动的测量点的图。

图13是示出根据本发明对比实施例的非电子爆破模式的图。

图14是沿图13的线A-A截取的横截面图。

图15是示出雷管的精度与标准偏差范围之间的关系的列线图。

图16是非电子爆破模式的方块连接图。

图17是用于使用非电子雷管的普通爆破方法的自相关分析的数据抽样的波形图。

图18是用于根据本发明实施例的爆破方法的自相关分析的数据抽样的波形图。

图19是示出在普通爆破方法中和在根据本发明实施例的爆破方法中使用平方根比例距离的振动回归分析的结果的图。

图20是根据本发明实施例的爆破方法中G值的分布图表。

图21是使用非电子雷管的普通爆破方法中G值的分布图表。

图22是示出用于估算根据本发明实施例的爆破方法中的超挖的实验爆破模式的图。

图23是沿图22的线A-A截取的横截面图。

图24是示出用于估算使用非电子雷管的普通爆破方法中的超挖的实验爆破模式的图。

图25是沿图24的线A-A截取的横截面图。

图26是示出用于隧道侧壁区域的普通爆破方法和根据本发明实施例的爆破方法的地震勘探结果的图。

图27是示出露天矿的电子雷管和非电子雷管组合爆破模式的概念图。

具体实施方式

下面将参考图7至27更详细地说明本发明的示例性实施例。然而，本发明可以不同的形式实现，并不应被认为限制于在此所描述的实施例。相反，设置这些实施例，以使该公开全面和完整，并将本发明的范围完全传递给本领域普通技术人员。在整个公开中，在本发明的不同附图和实施例中，相同参考符号表示相同部件。

根据本发明实施例使用电子雷管和非电子雷管组合模式的爆破系统和方法实现为使爆破振动水平和超挖最小，并提高进展速度。

图7是示出根据本发明实施例的电子雷管和非电子雷管组合模式的概念图，示出了爆破顺序。图8是示出使用根据本发明实施例的电子雷管和非电子雷管组合模式的爆破系统的第一模式的图。图9是示出使用根据本发明实施例的电子雷管和非电子雷管组合模式的爆破系统的标准钻孔模式的图，并且图10是沿图9的线A-A截取的横截面图。

如图中所示，使用根据本发明实施例的电子雷管和非电子雷管组合模式的爆破系统包括爆破挖掘区域2、电子雷管4、非电子雷管8、以及电子雷管爆破机12。爆破挖掘区域2被分成在挖掘表面中心形成的切割区域10、绕切割区域10形成的停止区域20、在停止区域20的最外面处形成的轮廓区域30、以及在切割区域10的底部处形成的地面区域40。电子雷管4放置在爆破挖掘区域2的切割区域10和轮廓区域30中，并通过导线6连接。非电子雷管8放置在爆破挖掘区域2的停止区域20和地面区域40中，并通过导线7连接。电子雷管爆破机12用来使电子雷管4和非电子雷管8以延迟时间爆破。

如图10所示，切割区域10可包括水平切割模式，其中，设置具有3英寸(76mm)或更大的大直径的一个或多个不装药的孔14，以提高爆破效率并提供爆破振动控制效果。

此外，切割区域10可包括基于V切割爆破模式的有角度切割模式，而不是水平切割模式。有角度的切割模式不适于振动控制，因为仅当在左和右对称的孔线上同时进行爆破时才能使进展速度最大。然而，通过手动钻孔操作进行挖掘小界面隧道(电力孔、通信孔、水路隧道、立井等)的操作。此时，可主要使用有角度的切割模式。当有角度的切割模式反映在切割区域中时，必须在彼此对称的孔线上进行同时爆破。因此，需要精确的延迟时间。

图15是示出基于相邻延迟数字之间的标准偏差的精度的示意图，包括当标准偏差增加时相邻延迟数字之间叠加的风险。

在MSD(毫秒级雷管)作为普通雷管(电子雷管和非电子雷管)的情况下，在需要20～25ms时间间隔的延迟数字处允许±5～10ms的误差范围，而在需要100～200ms时间间隔的LPD(长期雷管)延迟数字处允许每次延迟的±50～100ms的标准偏差。另一方面，电子雷管4显示出0.2ms或更小的标准偏差，并具有不偏离0.1至0.2ms允许误差范围的超级精确延迟时间。特别是，普通雷管具有每次延迟的标准偏差朝LP雷管的后阶段增加的这一趋势，而电子雷管4具有在允许误差范围内的一致延迟时间精度。考虑到LP雷管的后阶段应用于隧道的最外部分，可以预计延迟时间精度与目标挖掘线的超挖和周围岩石的损坏密切相关。

在当前实施例中，电子雷管4放置在轮廓区域30以及切割区域10中，在切割区域10处，地面的限制最强。此时，切割区域10的每个孔的延迟时间设定在15至50ms的范围内。

因此，当放置在切割区域10中的电子雷管4爆炸时，由形成大直径不装药的孔的水平切割模式同时形成两个自由面。因此，爆破振动可最小，并且进展速度和碎片率可提高。此外，因为放置在轮廓区域30中的电子雷管4的爆炸以精确的延迟时间进行，所以可形成光滑表面。因此，额外的喷射混凝土和混凝土的量可减少，并且周围岩石的损坏可最小。

此外，电子雷管可放置在切割区域10中，以确保时间误差的精度。然后，可根据预定的爆破顺序顺利地进行爆破操作。此外，当电子雷管还放置在用作爆破区以提供最终挖掘表面的最外轮廓区域中时，延迟时间精度可设置为确保平滑表面并减少母岩的损坏。

另外，下表(表1)示出了普通雷管的允许生产标准(瑞典标准)。

[表1]普通雷管的允许生产标准(瑞典标准)

如图9所示，根据本发明实施例的停止区域20可在切割区域上和切割区域的左侧和右侧分成六个区域①至⑥。此时，对于每个区域可设定外部延迟时间，并且六个区域可根据以下顺序爆破：中心区域首先爆破，然后左侧和右侧区域交替爆破。

下面将详细描述使用根据本发明实施例的电子雷管和非电子雷管组合模式的爆破方法。

首先，爆破挖掘区域2根据有待挖掘的地面的岩石条件分成四个区域。即，爆破挖掘区域2分成在隧道中心形成的切割区域10、围绕切割区域10扩展的停止区域20、在隧道最外部处形成的轮廓区域30、以及在切割区域10的底部处形成的地面区域40。在爆破挖掘区域分开之后，对每个区域进行钻孔。此时，在切割区域10的中心形成水平切割模式。水平切割模式包括用于抑制爆破振动的一个或多个大直径不装药的孔。

此外，电子雷管4放置在切割区域10和轮廓区域30中，非电子雷管8放置在停止区域20和地面区域40中。然后，电子雷管4和非电子雷管8通过导线6和7连接。

此外，考虑用于电子雷管4设置在其中的切割区域10和轮廓区域30的每个孔的雷管延迟时间、用于非电子雷管8设置在其中的停止区域20和地面区域40的每个孔的雷管延迟时间、以及雷管的误差范围来体现延迟时间。根据以下顺序进行爆破操作：切割区域、停止区域、地面区域和轮廓区域。当适当的延迟时间反映在电子雷管4和非电子雷管8中时，相应区域的雷管按顺序爆炸。因此，可以防止中断或哑火。

用于电子雷管放置在其中的切割区域和轮廓区域的每个孔的雷管延迟时间可如下应用。首先，在切割区域的情况下，可考虑岩石的强度、钻孔深度和空间来设定雷管延迟时间。此时，雷管延迟时间可设定为对于硬的岩石(高强度)为10～20ms、对于正常的岩石(中等强度)为15～25ms、以及对于软的岩石(低强度)为25～35ms。此外，可考虑爆破的岩石根据钻孔深度排出的速度和额外的±5～10ms延迟时间来设定雷管延迟时间。特别是，对发生振动极为敏感的部分的延迟时间可通过进行小规模测试爆破获得的波形的分析来设定。在切割区域中，对于每个孔，延迟时间设定在15至50ms的范围内。在轮廓区域中，可进行同时爆破，以形成光滑表面并使岩石损坏区域最小。然而，为了控制每次延迟的装药量，顶部和左壁和右壁可以不超过每次延迟允许的装药量的范围分成2～3个区域。然后，对于每个组可进行同时爆破，或可应用大约10ms的预定延迟时间，以对左侧和右侧交替地进行延迟爆破。在非电子雷管设置在其中的停止区域和地面区域中，基于电子雷管设置在其中的切割区域的最终爆炸时间设定延迟时间。因为非电子雷管的MSD(毫秒级雷管)完全消耗在电子雷管放置在其中的切割区域中，所以通常利用非电子雷管的LPD(长期雷管)。在停止区域中，必须考虑切割区域的最终延迟时间和非电子雷管的时间误差来设定首先爆炸的非电子雷管的延迟时间。例如，当切割区域的最终延迟时间是1000ms时，非电子雷管设置在其中的停止区域的第一延迟时间可设定为通过增加200～500ms所获得的1200～1500ms的延迟时间。在停止区域的爆破操作之后，地面区域的爆破操作通过非电子雷管随后进行。然后，当具有设置在其中的电子雷管的轮廓区域的爆炸开始时，考虑在地面区域中最后爆炸的非电子雷管的延迟时间和非电子雷管的允许误差，需要区域之间的300ms至1000ms的延迟时间。这是因为在非电子雷管中，时间误差范围朝LPD(长期雷管)的后部扩大。

在根据本发明实施例的隧道爆破过程中，由于周围岩石的特性，可能发生进展速度和碎片率很低的部分。虽然阶梯式爆破在两个自由表面上进行，但隧道爆破从一个自由表面开始，然后在进行隧道爆破时形成两个自由表面。在从一个自由表面条件发展到第二自由表面条件的切割区域10的爆破操作过程中，地面的限制可能最强烈地施加，并且爆破操作对连续爆破区域有影响。因此，如图9所示，当具有超级精确延迟时间的电子雷管4应用到切割区域10和轮廓区域30的爆破操作时，可进行准确的同时爆破，由此提高进展速度和碎片率，并减少振动和超挖。

图11是示出使用根据本发明实施例的电子雷管和非电子雷管组合模式的爆破系统的第二模式，示出了电子雷管设置在切割区域10和轮廓区域30中，并且第二电子雷管5附加地安装在一部分停止区域20中的模式。

第二电子雷管5用来扩大切割区域，并且连接到束连接器11，束连接器11分支出用于停止区域20的非电子雷管的导线7。此外，放置在停止区域20中的每个非电子雷管都具有0ms、17ms、25ms或42ms的表面延迟时间。

当在邻近城市区域或障碍物的露天矿需要精确的爆破操作时，根据上述操作顺序，可有效地应用电子雷管和非电子雷管组合模式，以控制振动，提高岩石碎片率，并形成光滑表面。在露天爆破的情况下，不需要切割区域，因为在大多数情况下已确保了两个或更多个自由表面。露天爆破可设计为有效地扩大已获得的自由表面。该区域被粗略地分成主要停止区域60、次要停止区域70、挖掘线区域80。然后，电子雷管设置在主要停止区域60和挖掘线区域80中，非电子雷管设置在次要停止区域70中，并且电子雷管和非电子雷管通过导线连接。根据岩石特性和钻孔深度，可考虑不同的延迟时间。即，每个孔中的雷管的延迟时间可设定为10～50ms，而表面延迟时间可设定为100～500ms，以根据每个孔的延迟爆破引入清楚的独立波形。

然后，根据以下顺序进行爆炸：主要停止区域、次要停止区域、以及挖掘线区域，其具有延迟时间。

下面将与非电子爆破系统对比描述使用根据本发明实施例的电子雷管和非电子雷管组合模式的爆破系统的测试结果。

根据本发明实施例的爆破系统的估算项目可包括就环境友好性和进展速度而言的振动、碎片率、超挖、以及就施工能力和经济可行性而言的岩石损坏区。

在韩国SU-SOE与PYOUNG-TAEK之间的隧道处进行振动估算。在该处，选择根据本发明实施例的爆破方法(以下称作新爆破方法)和非电子爆破方法(以下称作普通爆破方法)，并且对每种方法进行两次实验爆破。在每个爆破操作处，10个振动测量仪被用来测量振动。

图12是示出实验爆破位置和振动检查测量点的图。

根据图9、10和11所示的爆破模式测试新爆破方法，图13和16示出普通爆破方法的爆破模式。图13和14分别是示出非电子爆破模式的图和沿线A-A截取的横截面图。图16是示出非电子爆破模式的方块连接的图。

就环境友好性而言的振动估算可分成用于检查爆炸延迟时间的自相关函数、用于分析振动衰减特性的回归分析、以及用于检查爆破条件的G值分析。

当有意检查特定振动的周期时，可主要利用用于爆破振动特性的自相关函数。通过自相关函数，可以检查根据本发明实施例的爆炸延迟时间的精确度。

表2示出了通过普通爆破方法和新爆破方法的爆破结果获得的平均值，其中在新爆破方法中，电子雷管设置在切割区域和轮廓区域中，非电子雷管设置在其他区域中。图17和18是示出该结果的波形图。

[表2]用于自相关分析的数据抽样

在图17和18中，竖轴表示自相关系数。当每个峰值接近1时，意味着可靠地保持独立的波形。此外，横轴表示延迟时间的周期，通过其可检查以准确的延迟时间进行的爆炸。

参考图17和18，可见延迟时间之间的间隔与自动校对的周期密切相关。当在新爆破方法中利用电子雷管时，相应的波形是独立操作的，以便不互相重叠。因此，就振动控制而言，新爆破方法优于普通爆破方法。

在如图17所示的普通爆破方法中，未检测到明显的周期，并且竖轴方向的自相关系数具有很低的值。即，普通爆破方法显示出不规则的波形。当波形不规则时，意味着振动重叠经常发生，并且在实际振动预测中发生严重散射。结果，图18的样品E-2和E-4就振动控制而言具有优势。即，就振动控制而言，可见电子雷管应用到切割区域的新爆破方法优于普通爆破方法。

回归分析被用来检查从爆破位置到特定位置的一系列振动传播特性。特别是，由回归分析获得的振动传播特性主要是通过取决于距离的装药量的函数来检查，并且回归分析被用于通过统计处理来预测振动，并计算每次延迟允许的装药量。

在图12所示的施工场地中，测量爆破位置和测量位置的坐标值，以精确测量爆破位置与测量位置之间的距离。此时，在爆破位置和测量位置处的振动测量结果被用作回归分析和G值分析的基本信息。

图19是示出使用平方根比例距离的振动回归分析的结果的图。参见图19，当比例距离设定在38m/kg^1/2至158m/kg^1/2的范围内时，新爆破方法与普通爆破方法相比具有约30％的减振效果。这一减振效果可通过具有精确延迟时间的电子雷管获得。此外，当如图11所示电子雷管额外设置在一部分停止区域中时，期望减振效果将增加。

G值分析是用于检查除距离和装药量之外可对振动放大有影响的因素的分析方法。这些因素可包括诸如阶梯式爆破或隧道爆破的爆破类型、负担和空间是大或小的爆破条件、诸如装药过量或装药不足的比装药量量、延迟时间精确度、以及振动波形重叠。

图20和21是对比地示出G值分布的图。参见图20和21，普通爆破方法中的G值的平均值是424.2，新爆破方法中的G值的平均值是275.4。此时，普通爆破方法的标准偏差(STDEV)是166.5，新爆破方法的标准偏差是115.3。在新爆破方法中，与普通爆破方法相比，在G值很低处发生大量的振动。这意味着，由于延迟时间的精确度，新爆破方法的每次爆破操作都比普通爆破方法更稳定地进行。在隧道爆破中，爆破顺序是重要的因素。当每个爆破孔都根据爆破顺序准确地爆炸时，意味着在爆破条件被设定成在每个爆破孔的爆破时间的有利条件的状态下进行爆破。因此，振动可被控制到目标振动值或更小。然而，在相反情况下，因为在爆破条件很差的状态下进行爆破，所以振动可放大，导致散射。因此，难以将振动控制到目标振动值或更小。

[表3]用于振动对比的回归分析结果

通过表3所示的回归分析结果，与普通爆破方法相比，预期新爆破方法将减少约30％的振动。此外，通过G值分析结果，与普通爆破方法相比，预期新爆破方法将减少约35％的振动。当G值的分布集中到很低的值并且散射降低时，可以可靠地预测振动。因此，未来可建立更有效的爆破计划。

接下来，就根据本发明实施例的爆破系统的施工能力和经济可行性而言，将对进展速度、碎片率、超挖和岩石损坏区域分析如下。

在韩国SEOK-DONG与SO-SA之间的隧道中进行施工能力和经济可行性估算。新爆破方法和普通爆破方法各进行五次，以检查超挖和进展速度的变化。

首先，将检查根据本发明实施例放置在轮廓区域30中的电子雷管的精确爆炸效果。

图22和23是示出用于估算新爆破方法中的超挖的实验爆破模式的图。图24和25是示出普通爆破方法中的实验爆破模式的图。

在根据本发明实施例的新爆破方法中，应用V切割方法，以估算超挖、进展速度和碎片率，并进行地震勘察和取芯钻探，以估算岩石的损坏。

通常，超挖的发生受过量装药、延迟时间和钻孔误差的影响。此外，进展速度与切割爆破模式和爆破机理密切相关，并且延迟时间的精确度对进展速度有很大影响。因此，为了减少超挖的发生和提高进展速度，需要准确的延迟时间。在当前实施例中，当电子雷管设置在切割区域和轮廓区域中时，超挖的发生可最小，并且进展速度可提高。

作为根据本发明实施例的超挖估算方法，采用三维扫描方法。可通过分析整个三维隧道获得三维扫描方法的结果。因此，为了计算实际的超挖，去除隧道的正面和地面的影响，以使整个表面标准化成用于分析超挖的有效分析部分。

[表4]超挖分析结果

参见表4，在新爆破方法中测试部分的整个超挖率是4.2％，而普通爆破方法中测试部分的整个超挖率是7.0％。即，与普通爆破方法的每米平均超挖相比，新爆破方法的每米平均超挖减少约39.3％。设计体积基于有效分析部分宽度和分析部分来计算，并且扫描体积也基于有效分析部分宽度和分析部分通过三维扫描值来获得，并且表示除了欠挖体积之外仅包括超挖体积的体积。当欠挖不存在时，整体体积对应于扫描体积。然而，当欠挖存在时，整体体积是通过将欠挖体积加到扫描体积获得的，并且超挖对应于通过从整体体积减去设计体积获得的值。平均超挖是通过考虑所有测试部分来计算的。

甚至当分析进展速度时，可根据计算机钻孔台车的钻孔模式去除隧道面的影响，因为爆破前后的隧道面不光滑。然后，钻孔深度和进展可基于通过三维扫描所获得的结果来计算，以估算进展速度。

[表5]进展速度分析结果

如表5所示，新爆破方法中测试部分的平均进展速度对应于97.48％，而普通爆破方法中测试部分的平均进展速度对应于88.32％，这意味着与普通爆破方法相比，新爆破方法的进展速度提高10.4％。

参见表4和5中的用于超挖和进展速度的分析结果，可见利用电子雷管设置在切割区域和轮廓区域中的爆破机理的新爆破方法优于普通爆破方法。

接下来，将描述碎片率的估算。

为了分析碎片率，主要利用使用视频图像的分析方法。对碎片率有影响的因素可包括特定的装药、负担和间距。在隧道爆破中，碎片率明显地受停止区域爆破机理影响。

表6示出了基于根据本发明实施例的测试爆破的最终分析结果。

[表6]碎片率分析结果

*S30:具有30cm或更小的特定尺寸的碎片的分布

参见表6，普通爆破方法的分析结果显示碎片的平均尺寸是15.9cm，碎片的最大尺寸是44cm，并且具有特定尺寸的碎片的分布S30是81.92％。此外，新爆破方法的分析结果显示碎片的平均尺寸是11.1cm，碎片的最大尺寸是30cm，并且具有特定尺寸的碎片的分布S30是98.34％。基于尺寸P80(mm)，与普通爆破方法相比，新爆破方法的碎片率减少40.9％。

用于切割区域的爆破操作显示出相对有利的碎片率，因为比装药量(每单位体积装药量)高。然而，因为用于停止区域的爆破操作受切割区域的爆破情况的影响，用于切割区域的爆破操作是否可靠地进行变成主要问题。这与提高进展速度的因素相关。在新爆破方法中，在切割区域中利用电子雷管被确定为提高碎片率的因素。在一个自由表面条件下进行的基于V切割模式的有角度的切割模式可通过精确的同时爆炸引起用于切割区域的有效碎片，并且用于切割区域的有效碎片可引起用于停止区域的有效爆破操作。

最后，将描述岩石损坏区域分析。

对于岩石损坏区域分析，使用地震勘察和取芯钻探。作为用于每个部分的地震勘察方法，使用井下勘探方法。通过RQD值和实验室地震勘探，取芯钻探被用作岩石损坏区域的估算标准。

图26示出用于岩石损坏区域估算的地震勘探的最终结果。如图26所示，基于垂直于轮廓区域断裂表面的方向，在0至5m的深度处，在新爆破方法与普通爆破方法之间地震速度存在细微差异或没有差异。然而，对于1.0至1.5m深度处的地震速度，新爆破方法比普通爆破方法呈现出约637m/sec至853m/sec的更高速度。此外，新爆破方法的地震速度在约1.0m深度处开始集中到母岩的地震速度，而普通爆破方法的地震速度在1.5至2.0m深度处开始集中到母岩的地震速度。根据通过比较地震速度所获得的结果，在新爆破方法中，从表面开始的隧道壁的损坏区域的范围是从0.5m至1.0m，而在普通爆破方法中，从表面开始的隧道壁的损坏区域的范围是从1.0m至1.5m。

对于每个深度都进行地震勘探的隧道壁的多个部分，收集芯部样品。然后，收集的芯部样品运送到实验室，以进行测试。

对于使用电子雷管和非电子雷管的新爆破方法收集总共10个芯部样品，并且对于使用非电子雷管的普通爆破方法收集总共8个芯部样品。然后，在每次爆破操作之后，通过岩石质量指标(RQD)估算来比较隧道壁的损坏。表6示出了岩石状态与RQD之间的关系。

[表7]岩石状态和RQD

RQD(％)	岩石状态	注释
			0～25	非常差
25～50	差
			50～75	正常
75～90	好
			90～100	非常好

表8和9示出了在测试爆破现场收集的样品的RQD值，其基于表7中的岩石状态与RQD之间的关系测量。

[表8]本发明的芯部分析结果

样本号	芯部长度(cm)	收集的芯部长度(cm)	RQD	注释
					E1L	55	32	58.2
E1R	60	38	76.0
					E2L	63	41	65.1
E2R	50	40	80.0
					E3L	63	44	69.8
E3R	65	38	58.5
					E4L	62	46	74.2
E4R	61	23	37.7
					E5L	60	33	55.0
E5R	64	50	78.1
					平均			65.3	正常

[表9]普通爆破方法的芯部分析结果

样本号	芯部长度(cm)	收集的芯部长度(cm)	RQD	注释
					E1L	50	27	54.0
E1R	55	11	20.0
					E2L	60	0	0.0
E2R	60	38	63.3
					E3L	65	35	53.8
E3R	62	22	35.5
					E4R	60	26	43.3
E5R	53	38	71.7
					平均			42.70	差

表8和9示出了由分析通过芯部爆破收集的芯部所获得的结果。在新爆破方法中，对应于中等岩石RQD值的平均值是65.3，而在普通爆破方法中，对应于差的水平或风化岩石RQD值的平均值是42.7。

用来估算岩石损坏区域的每个部分的地震勘探、收集的芯部的RQD分析、实验室地震勘探的结果表明与普通爆破方法相比，新爆破方法可减少岩石损坏。即，就损坏控制而言，新爆破方法优于普通爆破方法。岩石损坏区域部分地与超挖的发生有关。当岩石损坏区域很小时，意味着就超挖控制而言，该方法具有优势。这种效应是由通过用在轮廓区域中的电子雷管的准确同时爆炸集中的应力决定的。因此，当电子雷管用在切割区域和轮廓区域中时，其中由于隧道爆破的特性需要精确的延迟时间，新爆破方法比普通爆破方法可获得更优异的爆破效果。

接下来，将通过新爆破方法与普通爆破方法之间的比较来分析经济可行性。

就振动控制而言，新爆破方法和普通爆破方法可基于标准的爆破模式互相对比。

在普通爆破方法中，可以进行在切割区域中一次钻50m的大直径的孔，并且钻孔周期是一天。在该期间，不能进行爆破操作。此时，假设该期间的损失成本是20000000韩元/天。结果，基于50m的范围，新爆破方法与普通爆破方法相比可减少约14.9％的钻孔成本。

就超挖控制而言分析经济可行性，根据本发明实施例的爆破方法与普通爆破方法相比可减少约39.3％的超挖。通过检查普通爆破方法与新爆破方法之间的超挖的区别，然后将该区别转换成喷射混凝土，来进行经济可行性分析。即，当用在轮廓区域中的电子雷管所需要的成本为根据新爆破方法控制超挖时，普通爆破方法中发生的超挖的增加转换成喷射混凝土。就经济可行性而言比较的结果，新爆破方法比普通爆破方法大15.4％。

根据本发明实施例，可以获得以下效果。

首先，当电子雷管设置在单独的爆破挖掘部分的切割区域和轮廓区域中，并且非电子雷管设置在其他区域中时，可有效地控制振动、超挖和欠挖，并且可提高进展速度。

第二，当考虑单独爆破挖掘部分中的每个区域的雷管延迟时间和非电子雷管的误差范围以适当的延迟时间爆破雷管时，相应区域的爆炸操作可顺序进行，并且可抑制中断和哑火的发生。因此，可以提高爆炸稳定性、施工稳定性和经济可行性。

第三，当电子雷管设置在切割区域和一部分停止区域中的爆破方法使用精确的延迟时间时，与普通爆破方法相比，可减少振动峰值。因为相应波形独立操作，以免相互重叠，所以可以可靠地减少爆破振动。

虽然已相对于特定实施例描述了本发明，但对本领域技术人员清楚的是，在不脱离以下权利要求所限定的本发明的主旨和范围的情况下，可进行各种变化和修改。

Claims (17)

1.一种使用电子雷管和非电子雷管组合模式的爆破系统，包括：

爆破挖掘区域，所述爆破挖掘区域被分成在所述挖掘区域中心形成的切割区域、围绕所述切割区域形成的停止区域、在所述停止区域的最外面处形成的轮廓区域、以及在所述切割区域的底部处形成的地面区域；

电子雷管，所述电子雷管设置在所述爆破挖掘区域的切割区域和轮廓区域中，并通过导线连接；

非电子雷管，所述非电子雷管设置在所述爆破挖掘区域的停止区域和地面区域中，并通过导线连接；以及

电子雷管爆破机，所述电子雷管爆破机用来使所述电子雷管和所述非电子雷管以延迟时间爆破，

其中，所述切割区域包括水平切割模式，在所述水平切割模式中设置一个或多个大直径不装药的孔。

2.一种使用电子雷管和非电子雷管组合模式的爆破系统，包括：

爆破挖掘区域，所述爆破挖掘区域被分成在挖掘部分中心形成的切割区域、围绕所述切割区域形成的停止区域、在所述停止区域的最外部处形成的轮廓区域、以及形成所述切割区域的地面区域；

电子雷管，所述电子雷管设置在所述爆破挖掘区域的切割区域和轮廓区域中，并通过导线连接；

非电子雷管，所述非电子雷管设置在所述爆破挖掘区域的停止区域和地面区域中，并通过导线连接；以及

电子雷管爆破机，所述电子雷管爆破机用来使所述电子雷管和所述非电子雷管以延迟时间爆破，

其中，基于V切割模式的有角度的切割模式形成在所述切割区域中。

3.如权利要求1或2所述的爆破系统，其中，为所述切割区域的每个孔设定10至50ms的延迟时间。

4.如权利要求1或2所述的爆破系统，其中，所述电子雷管设置在其中的所述切割区域和所述轮廓区域中的每个雷管的延迟时间，对于硬的岩石(高强度)设定在10至20ms的范围内，对于中硬岩石(中等强度)设定在15至25ms的范围内，或对于软的岩石(低强度)设定在25至35ms的范围内。

5.如权利要求1或2所述的爆破系统，其中，电子雷管附加地设置在一部分停止区域中，以扩大所述切割区域。

6.一种使用电子雷管和非电子雷管组合模式的爆破方法，包括：

根据有待挖掘的地面的岩体条件，将爆破挖掘区域分成切割区域、停止区域、轮廓区域以及地面区域的第一步骤；

将电子雷管设置在所述切割区域和所述轮廓区域中，将非电子雷管设置在所述停止区域和所述地面区域中，并通过导线连接所述电子雷管和所述非电子雷管的第二步骤；

考虑所述爆破挖掘区域的分区中的每个孔的爆炸延迟时间和所述雷管的误差范围，设定延迟时间的第三步骤；以及

以所述第三步骤的延迟时间根据以下顺序进行爆炸的第四步骤：所述切割区域、所述停止区域、所述地面区域和所述轮廓区域。

7.如权利要求6所述的爆破方法，其中，所述第一步骤包括在所述切割区域中形成水平切割模式，所述水平切割模式具有设置在其中的一个或多个大直径不装药的孔。

8.如权利要求6所述的爆破方法，其中，所述第一步骤包括根据基于V切割模式的有角度的切割模式，对所述切割区域钻孔。

9.如权利要求6所述的爆破方法，其中，所述第二步骤包括将第二电子雷管设置在所述停止区域的一部分中。

10.如权利要求6所述的爆破方法，其中，在所述第三步骤中，所述电子雷管设置在其中的所述切割区域和所述轮廓区域中的每个雷管的延迟时间，对于硬的岩石(高强度)设定在10至20ms的范围内，对于中硬岩石(中等强度)设定在15至25ms的范围内，或对于软的岩石(低强度)设定在25至35ms的范围内。

11.如权利要求10所述的爆破方法，其中，考虑基于进展清理岩石的速度，将±5至10ms的延迟时间增加到每个雷管的延迟时间。

12.如权利要求6所述的爆破方法，其中，所述第三步骤包括通过分析波形确定延迟时间，所述波形是通过对振动的发生及其敏感的部分进行小规模测试爆破获得的。

13.如权利要求6所述的爆破方法，其中，在所述第四步骤的爆破顺序中，以不超过每次延迟所允许的装药量的范围，将所述轮廓区域的顶部和左壁和右壁分成两个或三个区域，以控制每次延迟的装药量，然后对每个区域进行同时延迟爆破。

14.如权利要求6所述的爆破方法，其中，在所述第四步骤的爆破顺序中，所述非电子雷管设置在其中的所述停止区域的起爆延迟时间通过将200至500ms的延迟时间增加到所述切割区域的最终延迟时间反映。

15.如权利要求6所述的爆破方法，其中，在所述第四步骤的爆破顺序中，考虑允许的振动水平，将大约10ms的恒定延迟时间依次应用到所述轮廓区域的轮廓孔线，并且左侧右侧轮流交替进行延迟爆破。

16.如权利要求6所述的爆破方法，其中，在所述第四步骤的爆破顺序中，当具有设置在其中的电子雷管的所述轮廓区域的爆炸开始时，考虑在所述地面区域中最后爆炸的非电子雷管的延迟时间和所述非电子雷管的允许误差，设定300至1000ms的延迟时间。

17.一种使用电子雷管和非电子雷管组合模式的爆破方法，包括：

将邻近城市区域或障碍物的露天矿的挖掘区域分成主要停止区域、次要停止区域和挖掘线区域的第一步骤；

将电子雷管设置在所述主要停止区域和所述挖掘线区域中，将非电子雷管设置在所述次要停止区域中，并通过导线连接所述电子雷管和所述非电子雷管的第二步骤；

对露天矿的所述挖掘区域的分区中的每个雷管设定10至50ms的延迟时间，并设定100至500ms表面延迟时间，以通过露天矿的所述挖掘区域中形成的每个孔的延迟爆破引入每个确定的独立波形的第三步骤；以及

以所述第三步骤的延迟时间根据以下顺序进行爆炸的第四步骤：所述主要停止区域、所述次要停止区域、以及所述挖掘线区域。