CN110030891A - 隧道掌子面全断面光面爆破起爆系统网络 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种隧道掌子面全断面光面爆破起爆系统网络，提供一种安全可靠的隧道掌子面全断面光面爆破起爆网络。该起爆网络包括电力起爆装置、非电毫秒微差起爆装置；电力起爆装置包括发爆器和通过传爆导线与发爆器连接的电雷管；非电毫秒微差起爆装置包括多个非电毫秒微差起爆单元，非电毫秒微差起爆单元包括第一塑料导爆管、非电毫秒延时雷管和多个第二塑料导爆管，第一塑料导爆管与非电毫秒延时雷管的输入端连接，各第二塑料导爆管均与非电毫秒延时雷管的输出端簇联；各第一塑料导爆管均与电雷管簇联，各非电毫秒微差起爆单元为并联关系。本发明结合了电力起爆、非电起爆和毫秒微差起爆系统各自的优点，利于提高爆破的安全性和可靠。

Description

隧道掌子面全断面光面爆破起爆系统网络

技术领域

本发明涉及爆破技术领域，尤其涉及一种隧道掌子面全断面光面爆破起爆系统网络。

背景技术

在目前的隧道及地下工程施工中，绝大部分仍采用钻爆法来进行开挖掘进施工，钻爆法所具备的操作简单、适应各种地质能力强、组织施工容易、施工进度较快等优点，使其仍然备受欢迎。但随着工程技术的不断进步和工程质量要求标准的不断提高，在隧道工程中越来越多的引进了光面爆破、定向爆破和预裂爆破等高新技术，来弥补传统施工方法中的质量缺陷、安全隐患和资源浪费等问题，而在隧道爆破掘进施工中引爆网络系统及起爆方法的合理性直接影响着隧道爆破效果和爆后工程量增加的情况。因此，进行一个合理可行的爆破引爆系统网络和起爆方法设计是至关重要的。

在目前隧道爆破工程中常规使用的起爆方式有电力起爆、塑料导爆管非电起爆、导爆索起爆、数码电子雷管起爆法以及一些激光或微波新型起爆方式等。通过起爆系统合理的布设和连接，又形成了不同的起爆系统网络。例如：“二氧化碳光面爆破起爆系统(CN206129274A)”中公开了一种适用于二氧化碳爆破管的爆破系统，通过电引火器引出的引火线缆与各延时效应的二氧化碳爆破管之间采用并联的方式进行连接。在“用于隧道光面爆破的爆破结构(CN107560509A)”中公开了一种在光面爆破过程中实现多个炮孔雷管同时起爆的起爆系统。该起爆系统对多个炮孔雷管进行分组连接，并采取分布控制，具体是将多个雷管的起爆控制分散于多个起爆雷管之上，再将控制信号集中在击发器上进行集中控制，而各起爆控制雷管之间又采用串联-并联的方式进行连接。在“一种起爆方法及系统(CN108398066A)”中公开了一种用于电子雷管同时起爆的起爆控制方式，通过起爆装置向各电子雷管发出的起爆准备指令、起爆预发火指令以及特征起爆波形模式验证方式来提高起爆时间的同步一致性和多指令下引爆的安全性。由次可见，针对不同特性的隧道工程应均采用与之相适应的爆破起爆系统网络。然而对于小断面矿山隧道采用钻爆法施工并实现全断面一次爆破成孔的光面爆破技术中，单纯采用电力起爆系统常常会因杂散电流的干扰或各种感应电流的影响而发生意外爆炸事故，而相对较为安全的塑料导爆管非电起爆方式由于难以实现集中点火，点火引爆操作不便，而新型数码电子雷管起爆方式，其生产成本较高，且国内相关生产技术仍不太成熟，其起爆系统的安全性仍存在较大争议。因此，亟待寻求一种起爆系统网络和起爆方法，以满足小断面矿山隧道一次爆破成孔的光面爆破技术的实施。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种安全可靠的隧道掌子面全断面光面爆破起爆系统网络。

为解决上述问题采用的技术方案是：隧道掌子面全断面光面爆破起爆系统网络包括电力起爆装置、非电毫秒微差起爆装置；电力起爆装置包括发爆器和通过传爆导线与发爆器连接的电雷管；非电毫秒微差起爆装置包括多个非电毫秒微差起爆单元，非电毫秒微差起爆单元包括第一塑料导爆管、非电毫秒延时雷管和多个第二塑料导爆管，第一塑料导爆管与非电毫秒延时雷管的输入端连接，各第二塑料导爆管均与非电毫秒延时雷管的输出端簇联；各第一塑料导爆管均与电雷管簇联，各非电毫秒微差起爆单元为并联关系。

进一步的是：第二塑料导爆管与非电毫秒延时雷管簇联处设置有连接装置，连接装置包括连接接头，连接接头包括接头壳体、主导爆管和多个支导爆管，主导爆管和支导爆管均从接头壳体外部延伸至内部，各支导爆管与主导爆管在接头壳体内簇联，接头壳体内填充有黑索金高敏炸药；非电毫秒延时雷管与主导爆管连接，第二塑料导爆管与支导爆管连接。

进一步的是：第一塑料导爆管与电雷管簇联处设置有连接装置，电雷管与主导爆管连接，第一塑料导爆管与支导爆管连接。

进一步的是：第二塑料导爆管与非电毫秒延时雷管簇联处设置有连接装置，连接装置包括至少三个连接接头，连接接头包括接头壳体、主导爆管和多个支导爆管，主导爆管和支导爆管均从接头壳体外部延伸至内部，各支导爆管与主导爆管在接头壳体内簇联，接头壳体内填充有黑索金高敏炸药；一个连接接头为主连接接头，其余连接接头为支连接接头，支连接接头的主导爆管与主连接接头的支导爆管连接；非电毫秒延时雷管与主连接接头的主导爆管连接，第二塑料导爆管与支连接接头的支导爆管连接。

本发明的有益效果是：1、本发明结合了电力起爆、非电起爆和毫秒微差起爆系统各自的优点，通过“簇连—并联—簇连”的方式将其进行合理化连接，使起爆系统网络脉路更加清晰、规整，能有效避免起爆系统连接错误或连接混乱而导致爆破事故的发生，也能有效提高了传爆率和炸药引爆成功率。

2、本发明能根据掌子面炮眼微差爆破技术进行起爆系统网络的设计，基于此所采取的起爆方法能高效、精准的控制掌子面各炮眼按照既定设置的微差时间完成依次引爆，从而实现全断面一次爆破成孔的光面爆破效果。

3、本发明提供了一种能结合小断面矿山隧道全断面光面爆破技术而设计的一种操作简单、安全性高、引爆传爆率高的起爆系统网络和起爆方法。该起爆系统在提高引爆传爆率的同时也提高掌子面炮眼内炸药的利用率，同时能按掌子面爆破设计达到理想的精准的光面爆破效果。以此既加快了施工进度，又提高了工程施工质量。

附图说明

图1是隧道掌子面全断面光面爆破起爆系统网络结构示意图；

图2是单连接接头的连接装置的结构示意图；

图3是多连接接头的连接装置的结构示意图；

图4是隧道掌子面的炮眼布置图；

图中标记为：电力起爆装置1、发爆器11、传爆导线12、电雷管13、非电毫秒微差起爆装置2、非电毫秒微差起爆单元21、第一塑料导爆管211、非电毫秒延时雷管212、第二塑料导爆管213、炮眼3、掏槽炮眼31、掘进炮眼32、周边炮眼33、底板炮眼34、连接接头4、接头壳体41、主导爆管42、支导爆管43、黑索金高敏炸药44。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

如图1所示：隧道掌子面全断面光面爆破起爆系统网络包括电力起爆装置1、非电毫秒微差起爆装置2；电力起爆装置1包括发爆器11和通过传爆导线12与发爆器11连接的电雷管13；非电毫秒微差起爆装置2包括多个非电毫秒微差起爆单元21，非电毫秒微差起爆单元21包括第一塑料导爆管211、非电毫秒延时雷管212和多个第二塑料导爆管213，第一塑料导爆管211与非电毫秒延时雷管212的输入端连接，各第二塑料导爆管213均与非电毫秒延时雷管212的输出端簇联；各第一塑料导爆管211均与电雷管13簇联，各非电毫秒微差起爆单元21为并联关系。

本发明采用电力起爆、塑料导爆管非电起爆和毫秒微差起爆技术相结合的联合起爆方式，并合理采用“簇连—并联—簇连”连接方式组成该起爆网络系统。整个起爆系统传爆脉路是通过发爆器11引爆—传爆导线12传爆—引爆电雷管13—第一塑料导爆管211传爆—非电毫秒延时雷管213—最后到炮眼3内药卷。

实际爆破时，电力起爆装置1设置在硐外，非电毫秒微差起爆装置2设置在硐内。该起爆系统网络在硐外采用电力起爆装置1，操作简单、方便、快捷；在硐内为了有效避免电力起爆易受到杂散电流及电磁效应的干扰，改用塑料导爆管非电起爆；在硐内掌子面全断面光面爆破设计中采用了微差起爆技术，因此又借助了非电毫秒延时雷管212与炮眼3内的药卷连接。根据隧道掌子面光面爆破设计要求，如图4所示，掌子面的炮眼4包括了掏槽眼41、掘进炮眼42、周边炮眼43和底板炮眼44，基于本起爆网络，通过对非电毫秒延时雷管212进行合理的延时效果设计，可以实现掌子面由内向外依次有序的引爆，即掏槽眼41、掘进炮眼42、周边炮眼43和底板炮眼44依次引爆，从而实现对整个掌子面实现全断面一次爆破成孔的光面爆破效果。

掌子面的炮眼4众多，每个非电毫秒延时雷管212需要簇联较多的第二塑料导爆管213，为避免非电毫秒延时雷管212过载或连接支路过于冗杂，可以在非电毫秒延时雷管212末端设置连接装置。具体可以如2所示：连接装置包括连接接头4，连接接头4包括接头壳体41、主导爆管42和多个支导爆管43，主导爆管42和支导爆管43均从接头壳体41外部延伸至内部，各支导爆管43与主导爆管42在接头壳体41内簇联，接头壳体41内填充有黑索金高敏炸药44；非电毫秒延时雷管212与主导爆管42连接，第二塑料导爆管213与支导爆管43连接。

同样为了简化第一塑料导爆管211与电雷管13簇联处的连接，可在该处设置连接装置，电雷管13与主导爆管42连接，第一塑料导爆管211与支导爆管43连接。

为了进一步提高连接装置连接第二塑料导爆管213的数量，还可进一步扩展连接装置。具体如图3所示：连接装置包括至少三个连接接头4，连接接头4包括接头壳体41、主导爆管42和多个支导爆管43，主导爆管42和支导爆管43均从接头壳体41外部延伸至内部，各支导爆管43与主导爆管42在接头壳体41内簇联，接头壳体41内填充有黑索金高敏炸药44；一个连接接头4为主连接接头，其余连接接头4为支连接接头，支连接接头的主导爆管42与主连接接头的支导爆管43连接；第一塑料导爆管211与电雷管13簇联处，电雷管13与主连接接头的主导爆管42连接，第一塑料导爆管211与支连接接头的支导爆管43连接；非电毫秒延时雷管212与主连接接头的主导爆管42连接，第二塑料导爆管213与支连接接头的支导爆管43连接。

连接装置可方便地实现簇联，避免支路过于冗杂，为提高连接接头4的传爆效率，在接头壳体41内部填入一定量的黑索金高敏炸药44，使其快速实现簇联转换传爆引爆工作。

设置本起爆系统网络，连接炮眼3内药卷以及实现爆破的具体过程如下：

步骤一、选择引爆传爆器材：本起爆网络包括了各种引爆和传爆器材，其中引爆器材包括发爆器11、电雷管13和非电毫秒延时雷管212，发爆器11优选为电容式发爆器；传爆起器材包括电力起爆装置中的传爆导线12和非电起爆系统中的塑料第一塑料导爆管211和第二塑料导爆管213，传爆导线12需要专业传爆导线；组装起爆网络前需要认真检查各起爆引爆器材的质量、出厂合格证、质量保证书和操作说明等，并严格按规范要求进行连接和使用。

步骤二、确定起爆方法及起爆系统连接方式。根据隧道掌子面爆破参数及炮眼3分布情况进行起爆网络的合理化设计。隧道全断面一次性爆破成孔采用的微差控制爆破技术，本发明的起爆网络能使掌子面各炮眼3由内而外按既定设置的微差时差依次起爆。

步骤三、电力起爆装置1的连接。由于电容式发爆器成本低廉、操作简单，且容易操控，因此洞外采用电力起爆方式进行引爆。其工作原理为：电力起爆通过发爆器11→传爆导线12→电雷管13进行连接，利用发爆器11充放电所释放的瞬时高压电来引爆与之相连的电雷管13。在将传爆导线12接头连接至电发爆器11上的接线柱上时，必须先取下充放电开关钥匙，避免高压触电事故的发生。

步骤四、非电毫秒微差起爆装置2的连接。由于隧道施工照明用电易产生杂散电流或电容，机械设备施工中也极易产生电火花，从而导致炸药意外引爆而发生爆破事故。为此，硐内采用非电起爆装置，即由电雷管13引出的第一塑料导爆管211与非电毫秒延时雷管212进行连接。可设置连接装置以简化连接。

在非电起爆毫秒微差起爆装置2的连接过程中必须先断开电雷管13末端与主导爆管42的连接，待所有第一塑料导爆管211与各非电毫秒延时雷管212安全连接，并已连接到支导爆管43上之后方可再将主导爆管42连接到电力起爆装置1中，但此时还是应该断开发爆器11两个接线头，避免接线过程中发生意外引爆传爆事故。

步骤五、与炮眼3内药卷的连接。掌子面炮眼3设计由内而外共包括掏槽炮眼41、掘进炮眼42、周边炮眼43和底板炮眼44，根据隧道掌子面全断面光面爆破技术，各炮眼4依次起爆顺序为掏槽炮眼41—掘进炮眼42—周边炮眼43—底板炮眼44。所采用的非电毫秒微差雷管212包括2段、3段、5段、7段、9段、10段和11段，不同段数的非电延时雷管的延时时差表1所示：

表1非电毫秒延时雷管212的引爆间隔时差

与上述步骤四中相同，在非电毫秒延时雷管212末端采用同样的方式连接一个连接接头4，将同一间隔时差起爆的炮眼3形成并联方式集中连接到与之对应的非电毫秒延时雷管212上。

此外考虑到掌子面炮眼3数量较多，若在非电毫秒延时雷管212末端采用单个连接接头4可能难以满足如此之多的炮眼导爆管接头，为此可以采用并联连接接头4的方式进行扩展。

步骤六、整个起爆网络的连接和检查。首先分别连接各起爆装置的引爆和传爆器材，并检查完好后再将非电毫秒微差起爆装置2按毫秒延时段数并联到电雷管13末端的连接接头4处，进行集中连接，再将连接接头4连接电力起爆装置1；检查整个起爆网络连接无误后再将导爆管42与发爆器11的两个接线柱进行连接。

步骤七、点火引爆。整个起爆网络连接后并经全面检查确认无误之后，必须要确保隧道硐内作业人员和设备均已撤出洞外，方可开始对发爆器11进行充放电，利用瞬时高压进行点火引爆。

步骤八、爆后起爆效果排查。点火引爆后对隧洞内进行排险检查，查看掌子面爆破效果、围岩稳定性及各炮眼中炸药引爆情况。但考虑到炸药引爆后会释放出大量的SO₂、CO、NO和H₂S等有毒有害气体，对人体的损害极大，应因此爆破作业后需启动洞外的轴流式风机清理硐内有毒有害气体，清理时间一般不少于15min，清理完之后方可进洞排险检查。

Claims (4)

1.隧道掌子面全断面光面爆破起爆系统网络，其特征在于：包括电力起爆装置(1)、非电毫秒微差起爆装置(2)；电力起爆装置(1)包括发爆器(11)和通过传爆导线(12)与发爆器(11)连接的电雷管(13)；非电毫秒微差起爆装置(2)包括多个非电毫秒微差起爆单元(21)，非电毫秒微差起爆单元(21)包括第一塑料导爆管(211)、非电毫秒延时雷管(212)和多个第二塑料导爆管(213)，第一塑料导爆管(211)与非电毫秒延时雷管(212)的输入端连接，各第二塑料导爆管(213)均与非电毫秒延时雷管(212)的输出端簇联；各第一塑料导爆管(211)均与电雷管(13)簇联，各非电毫秒微差起爆单元(21)为并联关系。

2.根据权利要求1所述的隧道掌子面全断面光面爆破起爆系统网络，其特征在于：第二塑料导爆管(213)与非电毫秒延时雷管(212)簇联处设置有连接装置，连接装置包括连接接头(4)，连接接头(4)包括接头壳体(41)、主导爆管(42)和多个支导爆管(43)，主导爆管(42)和支导爆管(43)均从接头壳体(41)外部延伸至内部，各支导爆管(43)与主导爆管(42)在接头壳体(41)内簇联，接头壳体(41)内填充有黑索金高敏炸药(44)；非电毫秒延时雷管(212)与主导爆管(42)连接，第二塑料导爆管(213)与支导爆管(43)连接。

3.根据权利要求2所述的隧道掌子面全断面光面爆破起爆系统网络，其特征在于：第一塑料导爆管(211)与电雷管(13)簇联处设置有连接装置，电雷管(13)与主导爆管(42)连接，第一塑料导爆管(211)与支导爆管(43)连接。

4.根据权利要求1所述的隧道掌子面全断面光面爆破起爆系统网络，其特征在于：第二塑料导爆管(213)与非电毫秒延时雷管(212)簇联处设置有连接装置，连接装置包括至少三个连接接头(4)，连接接头(4)包括接头壳体(41)、主导爆管(42)和多个支导爆管(43)，主导爆管(42)和支导爆管(43)均从接头壳体(41)外部延伸至内部，各支导爆管(43)与主导爆管(42)在接头壳体(41)内簇联，接头壳体(41)内填充有黑索金高敏炸药(44)；一个连接接头(4)为主连接接头，其余连接接头(4)为支连接接头，支连接接头的主导爆管(42)与主连接接头的支导爆管(43)连接；非电毫秒延时雷管(212)与主连接接头的主导爆管(42)连接，第二塑料导爆管(213)与支连接接头的支导爆管(43)连接。