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某菱镁矿隧道掘进施工中,反复出现电子雷管盲炮,位置多出现在掏槽孔和辅助孔,有时也出现在周边孔。从爆破网络连接检测阶段检查,所有电子雷管注册成功,搜索均在线;爆破后再检查,所有电子雷管均被起爆,但是爆破效果经常达不到设计预期效果,后期清渣过程中,几乎每一个爆破作业循环,均发现雷管不引爆情况,严重影响爆破施工质量和进度。
一.爆破因素造成电子雷管拒爆分析
电子雷管在隧道掘进中,与露天爆破相比较,环境有比较大的变化,仅有一个临空面,而且临空面积小,夹制作用大;炮孔之间距离小,爆破时相互影响大;电子雷管受前一响爆破影响大。
1.隧道掘进中炮孔距离作用
隧道掘进爆破中,通常要通过掏槽孔爆破为后续爆破的辅助孔和周边孔创造临空面,从而达到使装药和临空面平行达到更加好的爆破效果,降低单位炸药消耗量,节约成本目的。在实际爆破过程中,掏槽孔爆破成功后,形成的空腔临空面,仍然是一个“拱券”,由于辅助孔在掏槽孔外部起爆,“拱券”的抵抗作用仍然很大,所以临近掏槽孔的辅助孔仍需要进行加密,从而提高单位炸药消耗量来降低爆破块度,这就造成掏槽孔和第一第二圈的辅助孔炮孔仍然比较密集。造成掏槽孔和邻近掏槽孔的辅助孔出现盲炮。见图1。
图1隧道掘进炮孔布置示意图
2.爆破冲击波的影响
冲击波在岩体内传播时,它的强度随传播距离的增加而减小。波的性质和形状也产生相应的变化。根据波的性质、形状和作用性质的不同,可将冲击波的传播过程分为三个作用区(如图2所示)。在离爆源约3-7倍药包半径的近距离内,冲击波的强度极大,波峰压力一般都大大超过岩石的动抗压强度,故使岩石产生塑性变形或粉碎。冲击波作用距离通常为装药半径的3-7倍,药卷直径为32mm,冲击波作用范围为48-mm之间(如图2所示),这个区间为冲击波破坏区,也称为粉碎区,这个区域内数码电子雷管会受到强烈冲击波影响,从而造成盲炮。
图2冲击波应力波地震波作用范围示意图
3.爆破应力波的影响
冲击波通过粉碎区以后,由于能量大量消耗,冲击波衰减成不具陡峻波峰的应力波,波阵面上的状态参数变化的比较平缓,波速接近或等于岩石中的声速,岩石的状态变化所需时间大大小于恢复到静止状态所需时间。由于应力波的作用,岩石处于非弹性状态,在岩石中产生变形,可导致岩石的破坏或残余变形。其范围可达到-倍药包半径的距离,达到-mm,该区域称为应力波破坏区,也称为破裂区,该区域内数码电子雷管会受到应力波较强烈作用,导致数码电子雷管破坏造成盲炮。
4.应力波叠加影响
应力波在传播过程中,遇到自由面或节理、裂隙、断层等薄弱面时都要发生波的反射和透射。当波遇到界面时,一部分波改变方向,但不透过界面,多个炮孔在某一位置产生叠加后,应力波超过数码电子雷管破坏能力,也会造成雷管损伤出现盲炮,通常出现在距离隧道中心点较远的部位,周边孔出现的盲炮通常由此造成。
二.电子雷管结构特点造成盲炮原因
电子雷管主要由电子芯片、储能电容、主副装药,插入副装药的电极柱、管壳组成,其中电子芯片是脆弱的电子元件,在冲击波和应力波作用下各部件极容易被振裂、变形、折断,从而造成芯片无法正常工作。解剖四发拒爆的电子雷管,有三发直插式电极柱从起爆药中脱落,一发芯片失效。
1.电子芯片
一旦电子芯片被破坏,就失去了储能电容给电子雷管供电的功能,当芯片遭到破坏,芯片就无法按照编程正常工作。
2.电极柱
由于电子雷管的副装药部分为起爆药,通常是粉状的,爆破震动以后,极易造成电极柱从药粉中脱落。
3.管壳
管壳是单质结构金属制成,通常是铜壳雷管或者是钢壳覆铜雷管,冲击波、应力波极易穿透金属管壳进入内管内部造成对各部件破坏。
三.结语
通过使用电子雷管在隧道掘进爆破实践与分析可知,由于隧道掘进爆破临空面少,夹制作用大,炮孔比较密集,炮孔起爆先后时差,造成先起爆的装药对后起爆的装药影响大,导致了较多盲炮出现,尤以掏槽孔、辅助孔为甚,也会造成周边孔盲炮。
1.插入起爆药的极柱增加深度,可插入到主装药内部,端头加大,增加摩擦力,避免震动使其脱离雷管内部装药;也可以在内部装药中添加凝固剂并进行端头绝缘连接使其不容易脱离。
2.电子芯片应进行覆膜、抗震材料包裹处理,增强抗震性能,同时也可以反射冲击波、应力波,降低对芯片的震动。
3.提高出厂验收标准。模拟实际爆破过程,设计生产出震动试验台,对雷管进行高强度试验以使其接近实际爆破环境产生的震动。
来源:郑州市爆破行业协会
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