数码电子雷管在小断面长输水隧洞开挖施工中的应用.pdf

云南水力发电YUNNAN WATER POWER65第 39 卷第 8 期0 引言在我国城市化建设快速发展过程中，基础设施项目层出不穷，爆破技术在各建筑行业广泛应用，雷管的安全性能一直备受关注。在如今的科技时代，所用雷管也迎来技术革新，从原火雷管、电雷管发展为安全性能高、具有良好延时控制的数码电子雷管，已在国内广泛应用。现对数码电子雷管的使用情况简述。1 工程概况新疆某输水工程某标段隧洞总长 11.72 km，衬砌断面纵坡为 1/1000，衬砌后的断面尺寸为2.80 m3.56 m（宽 高，直 墙 高 2.75m），开 挖 断 面 为 3.6 m4.26 m（宽 高）。隧 道围岩以类为主，局部为、类围岩。地层岩性分别为安山质角砾凝灰岩、凝灰质砾岩和凝灰质粗砂岩、凝灰质细砂岩和凝灰岩，在微风化岩层取样，岩样试件的平均颗粒密度和饱和抗压强度范围值为：安山质角砾凝灰岩密度2.65 g/cm3，强 度 43.13 MPa 96.45 MPa、平 均值为 69.79 MPa,软化系数平均值为 0.67，为坚数码电子雷管在小断面长输水隧洞开挖施工中的应用廖川林，郭强强（中国水利水电第十四工程局有限公司，云南昆明650041）摘要：以往隧洞爆破开挖常用以 25ms 时间间隔非电毫秒雷管引爆药包，在隧洞施工过程中，施工单位为了提高开挖质量、降低隧洞开挖超挖，通常爆破设计分段较多，致使现场爆破分段线路连接复杂。而数码电子雷管的应用推广，解决了上述分段线路的复杂问题，提高了隧洞开挖时的安全性能。对于国内火工品管控较为严格的地区，便于当地火工品使用的管控。以新疆某小洞径引水隧洞为例，阐述数码电子雷管在小断面长输水隧洞开挖施工中的使用情况。关键词：毫秒雷管；小断面；数码电子雷管；使用中图分类号：TV554文献标识码：B文章编号：1006-3951(2023)08-0065-04DOI：10.3969/j.issn.1006-3951.2023.08.014Application of Digital Electronic Detonator in the Excavation and Construction of Small Section Long Water Transmission TunnelLIAO Chuan-lin,GUO Qiang-qiang(POWERCHINA SINOHYDRO ENGINEERING BUREAU 14 CO.,LTD.,Kunming 650041,China)Abstract:In the past,non electric millisecond detonators with a 25ms time interval were commonly used for tunnel blasting excavation to detonate explosive charges.During the tunnel construction process,in order to improve the excavation quality and reduce tunnel excavation overbreak,the construction unit usually designs multiple blasting sections,resulting in complex connection of on-site blasting section lines.The application and promotion of digital electronic detonators have solved the complex problem of segmented circuits mentioned above and improved the safety performance during tunnel excavation.For areas with strict control over initiating explosive devices in China,it is convenient to control the use of local initiating explosive devices.Taking a small diameter water diversion tunnel in Xinjiang as an example,this paper elaborates on the use of digital electronic detonators in the excavation and construction of small section long water diversion tunnels.Key words:millisecond detonator;small cross-section;digital electronic detonator;use收稿日期：2023-05-24作者简介：廖川林（1996-），男，新疆喀什人，助理工程师，主要从事工程技术管理工作。*66云南水力发电2023 年第 8 期硬岩；凝灰质砾岩和凝灰质粗砂岩密度 2.69 g/cm3,强 度 59.90 MPa 71.80 MPa、平 均 值 为68.42 MPa，软化系数平均值为 0.72,为坚硬岩；凝灰质细砂岩和凝灰岩密度 2.70 g/cm3，强度30.53 MPa 133.00 MPa、平均值为 73.16 MPa,软化系数平均值为 0.61，为坚硬岩。隧洞埋深一般100 149 m,局部段埋深较浅，多数岩体呈微风化新鲜，岩体中主要发育三组节理；隧洞出口段岩体由于埋深较小，为强弱风化，属于较破碎岩体。该隧洞工程合同工期 1 493 d，合同开工日期2017年10月10日，完工日期为2021年11月10日，该工程涉及洞挖工程量 19.7104 m3。工程所在地作为数码电子雷管试验地区，地方强烈要求工程采用数码电子雷管，其他型式的雷管禁止使用。该工程作为数码电子雷管试点项目，根据规范要求类围岩开挖循环进尺控制在2 4 m1，因此工程小断面类围岩开挖循环进尺控制在 2.5 m，现场采用 4 m 脚线的数码电子雷管用于隧洞开挖。2 数码电子雷管在小断面隧洞中的应用该工程受地方政策影响，实际开工日期为2018 年 7 月 20 日，完 工 日 期 顺 延 至 2022 年 8月 20 日，其中洞挖工期为 495 d，涉及洞挖工程量19.7104 m3，拟使用36.4104发雷管完成所有洞挖。2018 年数码电子雷管作为试验的新型雷管相对不成熟且操作复杂，数码电子雷管自入库到使用完成，需 3 次密码解锁：第 1 次入库时使用扫描器计数下载密码并上传起爆器；第 2 次出库库房扫描出库；第 3 次现场使用时扫描封端，并使用起爆器核对数码电子雷管密码及数量，核对成功后方可起爆。当时现场大多炮工均未使用过，造成初期开挖阶段出现雷管连线、雷管拒爆、雷管质量、连接绞线短路及起爆器故障等原因，致使无法正常起爆或掌子面欠挖补炮处理现象，需要从事多年的专业的爆破员检查并解决故障。部分数码电子雷管由于质量问题，未引爆的数码电子雷管遗落在堆渣过程中，带来了一定的安全隐患。该工程前期因产品本身原因数码电子雷管拒爆统计：4 个工作面单月共计拒爆 16 次，16 次领用雷管 998 发，拒爆 28 发，近 60 kg 药包未引爆，具体拒爆情况见表 1。表 1 火工品拒爆情况表开挖循环/次雷管数量/发炸药数量/kg领用数量175962312720拒爆数量162860占比/%9.11.60.5经过施工单位与数码电子雷管生产单位沟通后，数码电子雷管一系列升级改良，截至 2019 年，数码电子雷管的使用较为稳定，现场拒爆情况大幅度减少，满足现场施工需要。根据隧洞断面形状尺寸，采用楔形掏槽方式进行开挖，类围岩洞段开挖断面为3.6 m4.26 m（宽 高）布 置 60 孔，分 6 段 爆 破，孔 径42 mm，周边孔间距 40 cm，掏槽孔 3 m 深，循环进尺 2.5 m 左右，炸药单耗 2.2 kg/m3。具体布置参数见图 1、表 2。?图 1 类围岩断面爆破示意图小断面隧洞开挖爆破设计及开挖效果也卓有成效，平均超挖值约 13 cm，岩石炮孔痕迹保存率近 90%。3 技术分析1）小断面隧洞根据围岩情况条件，爆破分段廖川林，郭强强 数码电子雷管在小断面长输水隧洞开挖施工中的应用67时间一般为 25 50 ms2。数码电子雷管可使用专用起爆器调整分段间隔时间3。2）可检查性：数码电子雷管三重涉密，新疆地区火工品管控严格，自入库到使用全过程的雷管数据均上传数据当地公安系统，实现数码电子雷管使用可控。现场起爆器可通过连线检测数码电子雷管使用数量及质量情况，可核对领用数量和起爆数量是否一致，若出现连接数码电子雷管内电子芯片故障未能起爆，可通过找出雷管自带编号并上报公安系统4。3）安全性能：安全性能相对毫秒电雷管稳定，采用专用的起爆母线及起爆器才能起爆，数码电子雷管在环境中有外电存在情况下仍可以应用于施爆现场,因为电子雷营有抗交直流、抗射频、抗静电、抗杂散电流等性能，不存在早爆、误爆的危险5。4）操作性：相对毫秒雷管爆破分段连线简单，只需采用扫描器获取雷管二维码并分段编号即可，避免了段落之间相互的复杂性6。5）大多小断面输水隧洞一般地下埋深较大，位于地下水位以下，洞段均有渗水甚至富水，数码电子雷管尾端二维码连接接头防水性差，容易造成连接处短路，致使不能正常起爆7。6）爆破母线质量较差，爆破时对专用母线的拉扯容易发生断路或外部绝缘层破坏形成短路，不利于长隧洞施工。7）数码电子雷管使用操作复杂，自入库到使用完三重涉密，专用起爆器、扫描器操作复杂。遇出现突发情况，需要常年操作或经验丰富爆破员检查解决8。8）专用起爆器在洞外使用时，需要搜索通讯信号才能正常起爆，一般会上报公安系统报备使用区域，但在雷雨天气或阴天信号比较差，难以搜索。在洞内时，需使用专门起爆卡，但允许的起爆次数较少，不利于多工作面使用。9）数码电子雷管的采购需要上报公安系统审批，批准后由专人押运运输至库房；入库时需使用扫码器进行扫码检查入库，并及时上报公安系统。保管期间，定期检查库内温度、湿度等情况，领用出库时，需要扫码器逐个扫码核对出库。4 经济分析1）由于数码电子雷管的延时精准可调，数码电子雷管相对单耗较低。该工程数码电子雷管开挖单耗为 1.4 发/m3 1.6 发/m3，相对投标阶段 1.85/m3，平均节约了近 20%，按照设计开挖方量 19.7104m3，3 4 元/发电子雷管，节省24104元左右。2）数码电子雷管的价格是普通雷管价格的几表 2 火工品拒爆情况表序号炮孔名称钻孔产数装药参数分段孔径/mm孔深/cm孔数药径/mm装药长度/cm堵塞长度/cm单孔药量/kg段药量/kg1掏槽孔MS142200832120801.29.62MS3423008321801201.814.43MS5422807321501301.510.54主爆孔MS7422803321501301.54.5542280832901900.97.26422804321801001.87.27MS9422805321501301.57.58422802321801001.83.69周边孔MS114228015321801000.913.510合计607868云南水力发电2023 年第 8 期倍，直接提升开挖作业的成本。该工程投标时采用 3 4 元/发电子雷管，4 m 数码电子雷管价格为 25 元/发 26 元/发，增加成本 433.4104元，不利于总价合同工程施工成本控制。5 建议1）通过市场寻找，采用电阻值相近（单根米电阻为 0.07），抗拉性能较好的双绞线，代替由厂家生产的 0.3 mm2双绞线。2）洞内悬挂的双绞线套以 PVC 管内，起到保护作用。虽然厂家采用无孔防水线夹取代原有线夹，通过线夹注硅脂进行防水，为保证线路短路故障，数码电子雷管端部二维码尽量高挂。起爆前，利用电路检查仪器完成起爆线路检查，确保起爆线路正常。3）在技术方面可行、可操作，满足施工安全及质量的前提下，使用导爆索代替局部孔内数码电子雷管或优化爆破参数等方式，减少数码电子雷管使用。4）由于数码电子雷管自生产开始，其编码均在公安系统备案，建议现场使用的进出库扫码器、起爆器等仪器，均有自行上报数据至公安系统的功能，减少因操作人员不当造成工地停工怠工现象。6 结束语数码电子雷管虽然在操作复杂、限制及约束较多，但在爆破网络连线方面简单，自入库到使用安全性能较高，爆破单耗低、工艺技术先进，减小设爆案件的发生，延时精确，可靠性较高，数码电子雷管的使用极大的降低隧洞开挖施工过程中的安全风险，对社会安全和爆破作业单位的内部管理极为有利。这些特性将成为大规模、高精度、高安保要求爆破作业的有力保证，在提高炸药能量利用率的同时,减少爆破作业次生危害,创造效益。参考文献：1 SL378-2007 水工建筑物地下开挖工程施工规范S.2 史晓鹏，解联库，吴春平，等.毫秒延时爆破合理间隔时间研究 J.有色金属：矿山部分，2015，67（5）:85-88.3 程贵海，王毅，覃翔.数码电子雷管在爆破工程中的应用与展望 J.化工矿物与加工，2020，49（7）:19-22.4莫福荣.数码电子雷管实践应用优劣阐述J.中国矿业，2019，28（Z1）:103-106.5田仁永.数码电子雷管在高速公路隧道爆破中应用J.工程技术研究，2019，4（16）:136-137.6 郑华兵，郑道明，陈维.数码电子雷管在岩塞爆破工程中的应用 J.四川水力发电，2014，33（2）:94-97.7刘吉祥，邓海通，王爱文，等.浅谈数码电子雷管在工程爆破中的推广应用J.采矿技术，2023,（2）:99-102.8周其江，钱旭林，张进涛，等.数码电子雷管技术在露天爆破中的优势及发展J.中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术，2021,（7）:370-372.