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電子雷管在工程爆破應用中的常見問題及原因分析

2021-04-16 責任編輯:崔瑋娜

概述

工業雷管是管殼內裝有炸藥的一種火工品,為傳爆序列中的一個元件,輸出爆炸沖能,用來引爆工業炸藥或起爆具。我國工業雷管的發展歷經了火雷管、電雷管、導爆管雷管到現在的電子雷管,在行業產業政策的推動下,工業雷管的產品結構調整步伐加快,2008年我國徹底淘汰了火雷管,同時隨著生產及使用技術的提高,新型起爆器材如地表雷管、飛片雷管、電子雷管等產品快速發展。

關于電子雷管的研究,中國冶金部安全環保研究院從1985年就開始研制了電子延期高精度雷管,并于1988年完成了我國第一代電子雷管,電子雷管真正在我國應用的標志性案例是2006年三峽圍堰拆除爆破。截止到目前全國范圍內獲得工信部批準生產電子雷管的廠家多達26家。根據工信部安全〔2018〕237號《工業和信息化部關于推進民爆行業高質量發展的意見》的文件要求,加大對數碼電子雷管的推廣應用力度,實現工業雷管逐步全面升級換代為數碼電子雷管。2018年9月17日,公安部聯合工信部在貴州省貴陽市召開民爆行業智能制造現場推廣會,會議重點推進電子雷管智能制造的推廣應用,并要求各地區電子雷管使用率每年遞增不得低于20%,到2022年,基本實現電子雷管全面使用。

電子雷管的優缺點

隨著電子雷管技術的不斷發展與成熟,其優越性在全球爆破界得到了越來越廣泛的認同,隨著新型電子雷管成本的不斷下降,其使用環境從早期的稀有、貴重礦物開采領域擴大到普通礦山、采石場和隧道等工程爆破。

電子雷管的優越性已經在一些工程應用中得到充分體現。其具體體現在以下幾個方面:(1)高安全性:一是,電子雷管引火藥頭與腳線之間連接有電子控制模塊,由電子控制模塊控制引火藥頭,該結構具有良好的抗靜電、抗雜散電流、抗射頻和抗交直流的特性,安全性高;二是,必須使用專用起爆器;三是,公安部發布的《電子雷管信息管理通則》(GA1531-2018)要求電子雷管使用前必須下載相應的密碼,起爆器、爆破作業人員、地理位置、工程項目、雷管編碼、雷管起爆狀態、起爆時間等信息必須與實際相匹配才能進行起爆作業,否則無法起爆,起爆完成后以上信息上傳到監管平臺,做到對每發電子雷管進行全生命周期監管,監管部門可以實時追蹤每發電子雷管的流向,實現每發電子雷管生產、流通及使用過程的全面跟蹤,對公共安全管理具有重要意義。(2)高穩定性和可靠性:電子雷管起爆系統具有完善的檢測功能,不僅能夠對單發產品進行檢測還能對整個爆破網絡進行檢測,同時能夠準確定位到存在問題的雷管編碼,提前解決相關問題,避免盲炮的發生。同時具有良好的抗靜電、抗雜散電流、抗射頻和抗交直流及高精度等性能優勢。(3)降低爆破成本、改善爆破效果:電子雷管的延時設置靈活,延時精度要遠高于電雷管和導爆管雷管,這對微差爆破機理的實現提供了可能,通過爆破方案的優化可最大限度提高炸藥的利用率,達到理想的爆破效果,特別是在大型工程爆破中可以降低綜合成本。(4)降低爆破震動:其靈活的延時設置和高精度的特點可實現合理的爆破方案,減小爆破振動、飛石、地震波等危害。

各種新產品初期的推廣應用都具兩面性,除了一些優越性外,也不可避免的存在一些缺點,導致用戶接受程度不一。具體體現在:(1)電子雷管的成本較普通雷管高,小斷面工程爆破爆破器材成本存在不同程度的增加;(2)電子雷管的操作流程比普通雷管多且復雜,主要體現在電子雷管需要在監管平臺下載、上傳相關信息及起爆器備案等環節;(3)除少量廠家達到全自動生產水平外,大多廠家還處于半機械化或手工作業生產方式,導致產品質量穩定性不一;(4)目前各生產廠家起爆系統操作流程、腳線、線夾等方面沒有統一標準,無法互用,導致電子雷管推廣和使用存在一定阻礙;(5)使用人員過分要求操作簡便性,導致有的廠家為迎合客戶要求在起爆系統中剔除了必要的功能,無法滿足公安監管要求甚至導致盲炮產生;(6)對生產企業缺乏有效監管。

工程應用中的常見問題及處理措施

近兩年隨著電子雷管的推廣,使用環境由最初的普通露天深孔大斷面工程爆破,到現在的淺孔、隧道、井下、孔樁等非煤礦山小斷面工程爆破,使用過程中,由于各廠家產品質量、操作人員熟練程度、使用環境及新產品的適應性存在差異,產生了一系列問題,現從產品本身、起爆系統、監管系統及操作等方面進行探討:

1、爆破連接母線規格不匹配問題

2019年4月,某工程項目在使用電子雷管進行爆破作業時,現場使用的是作業單位自行采購的直徑0.6mm的母線,組網過程中不同位置的雷管頻繁出現離線情況。經與該廠家技術人員溝通,此電子雷管線應使用線徑為0.5mm母線,母線過粗導致接觸不良問題。用戶更換線徑為0.5mm母線后,組網全部正常,此后組網過程未有這種隨機離線的情況出現。

2、現場操作問題

(1)下載的工作碼與雷管管殼碼不一致:丹靈平臺監管下的電子雷管在使用前需下載工作碼(管殼碼、UID碼、起爆密碼三碼合一),下載工作碼時,專用起爆器會對接收的工作碼進行解碼,其中的起爆密碼會與實際所注冊雷管進行密碼校驗。若現場注冊雷管時出現校驗失敗或者未授權的提示,則是所下載的工作碼與實際使用雷管不對應,需要核對現場雷管的編碼信息,重新下載現場實際雷管編碼對應的工作碼再注冊。

2019年6月,某作業單位現場正常下載工作碼,但起爆器對雷管進行注冊時,其中一盒零散雷管均提示密碼校驗失敗。廠家到現場核實雷管編碼信息后,發現零散雷管對應的工作碼下載時錯輸一位數,導致與實際雷管編碼不一致,從而出現密碼校驗失敗的情況。重新下載正確工作碼后正常操作。

(2)網絡檢測發現有異常雷管但未排除問題:網絡檢測是起爆器對現場已裝孔雷管和網絡連接狀態進行全面檢測,若有雷管存在質量問題、連接錯誤、接觸不良及漏接等異常情況,起爆器界面會提示異常問題。操作人員若不排查,選擇忽略進行強行起爆,就會導致盲炮產生。

2019年10月,某作業單位組網檢測時,起爆器提示有異常雷管,查看異常雷管數據,顯示第3排第7孔離線,根據起爆器提示的排孔位去定位查看,發現該發雷管未接到總線上,導致組網結果提示該發雷管離線,重新連接后再次組網正常。

2019年11月,某露天爆破項目,孔深12米,所有雷管注冊完成,組網檢測時顯示第5排第14孔雷管離線,排查后發現線夾卡線正常,對該發雷管做單發檢測已無反應,后用高壓風機吹出填塞層及藥卷,掏出雷管,發現炮孔內腳線有斷裂,原因是裝藥過程中炮棍搗實時損傷腳線,導致內芯線斷裂形成斷路而離線,F場重新用一發雷管替代該孔雷管進行注冊,后正常起爆。

2020年3月,某作業單位在實施爆破作業時,對鄰近的兩個炮區同時裝藥、裝管、注冊、連接,分多次起爆。第一個炮區起爆時產生的爆破振動導致第二個炮區地形發生變化,嚴重時炮孔會出現錯位、偏移,孔內雷管腳線或管體不同程度受損,同時爆轟波、飛石等會對未爆區域的電子雷管腳線、網絡連接母線造成破壞;進行第二個炮區的組網檢測時,顯示有多發異常雷管,作業人員未有效排查處理,選擇忽略異常強行起爆,產生多發盲炮。

(3)爆破網絡短路、漏電等情況:網絡連接時,線夾與連接母線卡線錯位,連接母線末端未用電膠布包扎處理搭接、沾水或接觸導體,線夾內金屬件浸水及電子雷管腳線絕緣層破損內線芯外露等情況引起爆破網絡短路或漏電,導致爆破網絡無法起爆或起爆后出現盲炮情況,出現類似情況網絡檢測時起爆器界面會有提示,或電流值顯示異常,需排查故障后重現組網檢測。

2019年8月,某作業單位在現場進行網絡檢測時,起爆器提示電流過高,經咨詢生產企業技術人員,通過告知方法排查后發現有一發雷管線夾卡線時,兩根母線卡到同一個切刀內導致短路,后重新連接該發雷管,再次組網就正常。

(4)網絡存在未注冊雷管:雷管注冊時,出現遺漏,導致有雷管未注冊,網絡連接完成后,組網監測提示網絡有未注冊雷管,按起爆器提示找到未注冊雷管重新注冊連接,進行起爆作業。

2019年11月,某露天煤礦,現場出庫雷管188發,所有雷管裝孔完畢,起爆器上實際注冊雷管數顯示187發,連線進行組網檢測時提示總線有未注冊雷管,根據起爆器提示進行排查,發現一發漏注冊雷管,重新注冊后組網正常,實施起爆。

3、孔樁、隧道、井下等小端面工程爆破及有水爆破環境盲炮問題

電子雷管在普通露天大斷面工程爆破中,一般無問題,隨著推廣力度的加大,隧道、井下及孔樁等小斷面工程爆破使用過程中出現較多問題。主要原因:一是小斷面作業環境,孔間距小,先起爆炮孔對未起爆雷管芯片、引火藥頭等內部結構造成破壞,導致盲炮產生;二是,隧道、井下環境復雜,雜散電流、電磁等對電子芯片或起爆網絡產生干擾,導致盲炮產生。

2019年11月,某孔樁工地使用電子雷管,平均每口樁井使用雷管約20發,排間延時間隔50ms,排間距不足30cm,每次起爆完會產生2~5發盲炮,后縮小時間間隔到25ms,盲炮率有所降低但仍存在,且進尺效果不理想。盲炮的產生既危及作業人員的人身安全又影響施工的進度。后期作業單位進購孔樁專用型電子雷管后,同樣直徑的樁井和孔網布置,時間間隔調整到50ms未出現盲炮,基本完全杜絕盲炮的產生,且進尺效果理想。

2020年5月,某隧道工程爆破,由于工作面滲水嚴重,使用電子雷管時,線夾經常不可避免的沾水淋水,導致連線組網時經常出現嚴重漏電情況,需要反復去排查,影響施工效率和操作人員的積極性。后采用防水專用型電子雷管后,線夾淋水浸泡無漏電情況,正常作業,大大提升了現場工作效率。

2020年6月,某高鐵隧道爆破項目,使用電子雷管后出現較多盲炮。該作業面約12米*5米,雷管共設置9排,排間延時間隔100ms,后縮小排間延時間隔到50ms,盲炮率有所降低,但還是會出現盲炮。后來采用隧道專用型電子雷管進行小批量試爆,發現效果大幅度改善,進尺達預期,盲炮也基本杜絕。

4、監管平臺問題

(1)工作碼下載、起爆記錄上傳異常:各地區多次出現進行爆破作業時,出現電子雷管工作碼下載或起爆信息上傳出現異常,導致工程爆破無法開展,甚至雷管已裝孔,無法起爆。出現此種情況,目前只能聯系監管平臺的技術人員解決系統故障。

2020年5月,某作業單位電子雷管出庫領用到現場,無法下載工作碼,且換網絡信號良好的地方仍提示網絡異常、下載失敗,同時其他省多地也出現用戶反映上傳不了起爆記錄和下載不了工作碼的情況,經咨詢監管平臺技術人員得知,全國工業電子雷管密碼中心服務器正在遷移,導致全國各省電子雷管使用受影響,需等服務器遷移完畢后才能恢復正常。

(2)電子雷管出庫異常:出入庫管理系統信息采集系統于2019年進行升級,很多用戶手持機版本匹配存在問題,相同的條碼入庫正常,但是出庫時掃碼提示“庫存無此盒條碼”或掃碼對應的條碼信息與實際條碼不符,需要聯系監管平臺技術人員處理出庫信息。

2019年11月,某作業單位庫房保管員聯系廠家,反應有一盒電子雷管條碼入庫正常,但是出庫時手持機掃碼時顯示編碼信息與實際不符,導致出不了庫,且對手持機進行軟件版本升級后也無法解決此問題,后聯系監管平臺技術人員處理。

5、產品質量穩定性問題

不同生產企業生產工藝及生產方式各不一樣,有手工生產方式、半自動化生產方式,還有全自動化生產方式,導致生產出來的產品質量穩定性有所差異。

2020年5月,某施工現場有一發電子雷管在現場單發檢測失敗,通過分析可能是內部焊接位置有短路的可能。后用戶對該發雷管銷毀處理,并在民爆物品信息管理系統上對該發雷管進行異常電子雷管備案處理。

建議

1、針對不同生產企業產品差異化問題,行業相關部門應盡快出臺電子雷管起爆系統(包括起爆器、輔助軟件等)、腳線(包括線夾)及爆破連接母線的統一標準,統一操作流程,便于使用單位使用。

2、生產企業應提高自動化生產水平,不斷提高產品質量穩定性和可靠性,生產高品質的產品。

3、不同的作業環境,對雷管的性能要求有所不同,若爆破作業面小、排孔間距小,使用普通電子雷管盲炮率高的時,需優化爆破方案設計,如增大排、孔間距,減小排、孔延時間隔,如對進尺影響大或者盲炮率仍高,可對應選購抗震性能強的專用型電子雷管;若工作面滲水嚴重,現場作業時需用膠帶或者其他方式對線夾做防水處理,如此該方法效率低下影響施工進度,可選購防水型電子雷管;若是15米以上的深孔爆破,建議用戶單孔使用雙發高強度電子雷管,防止裝藥或者填塞過程中誤操作導致腳線受損或者斷裂;其它環境較為復雜的情況,可根據實際情況采用高強度腳線的電子雷管,相比普通腳線有更強的抗拉、耐腐蝕和耐磨性能。

4、監管平臺應做好系統維護工作,尤其是節假日,應保障系統正常運行。

總結

電子雷管的推廣使用實現了民爆物品的全生命周期管控,使社會安全管理提高至新的臺階,因此,從社會安全管理方面考慮電子雷管的推廣使用是大勢所趨。

隨著近十多年來科學技術尤其是電子信息技術的飛速發展,目前電子雷管在生產、使用過程中遇到一系列問題,并非是無法解決的難題,據了解部分生產企業已解決電子雷管在小端面工程爆破遇到的盲炮率高的問題,隨著生產企業自動化水平的普及、產品優化、加強對操作人員培訓,相信電子雷管會給使用單位帶來好的用戶體驗。

電子雷管的推廣給使用單位第一反應是成本大幅增加,一般情況下,從整個工程項目來說,爆破器材的費用占比非常之低。民爆行業雖然是基礎行業,但全國民爆行業生產總值相對于整個國民經濟而言可以忽略不計,近年來,生產企業和爆破企業普遍存在惡性競爭,導致經營狀況較差甚至是生存堪憂的狀況,從業人員收入與其他行業差距越來越大,給安全生產和行業的發展帶來不利的影響。

 



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