电子雷管简述
2023-08-20 10:49:34
发布者：青岛顺安爆破工程有限公司
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电子雷管，又称数码电子雷管、数码雷管或工业数码电子雷管，即采用电子控制模块对起爆过程进行控制的电雷管。
其中电子控制模块是指置于数码电子雷管内部，具备雷管起爆延期时间控制、起爆能量控制功能，内置雷管身份信息码和起爆密码，能对自身功能、性能以及雷管点火元件的电性能进行测试，并能和起爆控制器及其他外部控制设备进行通信的专用电路模块。
电子雷管起爆系统基本上由三部分组成，即雷管、编码器和起爆器
Ⅰ编码器
编码器的功能，是在爆破现场对每发雷管设定所需的延期时间。具体操作方法是，首先将雷管脚线接到编码器上，编码器会立即读出对应该发雷管的ID码，然后，爆破技术员按设计要求，用编码器向该发雷管发送并设定所需的延期时间。爆区内每发雷管的对应数据将存储在编码器中。编码器首先记录雷管在起爆回路中的位置，然后是其ID码。在检测雷管ID码时，编码器还会对相邻雷管之间的连接、支路与起爆回路的连接、雷管的电子性能、雷管脚线短路或漏电与否等技术情况予以检测。对网路中每发雷管的这些检测工作只需1s，如果雷管本身及其在网路中的连接情况正常，编码器就会提示操作员为该发雷管设定起爆延期时间。
Ⅱ起爆器
PBS电子起爆系统中的起爆器，控制整个爆破网路编程与触发起爆。起爆器的控制逻辑比编码器高一个级别，即起爆器能够触发编码器，但编码器却不能触发起爆器，起爆网路编程与触发起爆所必须的程序命令设置在起爆器内。一只起爆器可以管理8只编码器，因此，目前的PBS电子起爆系统最多组成1600发雷管的起爆网路。每个编码器回路的最大长度为2000m，起爆器与编码器之间的起爆线长1000m。
PBS电子雷管起爆网路示意起爆器通过双绞线与编码器连接，编码器放在距爆区较近的位置，爆破员在距爆区安全距离处对起爆器进行编程，然后触发整个爆破网路。起爆器会自动识别所连接的编码器，首先将它们从休眠状态唤醒，然后分别对各个编码器及编码器回路的雷管进行检查。起爆器从编码器上读取整个网路中的雷管数据，再次检查整个起爆网路，起爆器可以检查出每只雷管可能出现的任何错误，如雷管脚线短路，雷管与编码器正确连接与否。起爆器将检测出的网路错误存入文件并打印出来，帮助爆破员找出错误原因和发生错误的位置。
只有当编码器与起爆器组成的系统没有任何错误，且由爆破员按下相应按钮对其确认后，起爆器才能触发整个起爆网路。
当出现编码器本身的电量不足时，起爆器会向编码器提供能量。对PBS起爆系统1600发雷管的整个网路起爆编程，可在5min内完成。
Ⅲ电子雷管及其起爆系统的安全性
电子雷管用户目前普遍关心的仍然是安全问题。电子雷管本身的安全性，主要决定于它的发火延时电路。充电晶体管和放电晶体管组成系统主发火电路，电容在微控制器控制下通过点火晶体管放电，引燃引火头。
就点燃雷管内引火头的技术安全性来说，传统延期雷管靠简单的电阻丝通电点燃引火头，而电子雷管的引火头点燃，通常除靠电阻、电容、晶体管等传统元件外，关键是还有一块控制这些元件工作的可编程电子芯片。如果用数字1来表征传统电阻丝的点火安全度，则电子点火芯片的点火安全度则为100000。
与传统电雷管比较，电子雷管除受电控制外，还受到一个微型控制器的控制，且在起爆网路中该微型控制器只接受起爆器发送的数字信号。
电子雷管极其起爆系统的设计，引入了专用软件，其发火体系是可检测的。雷管的发火动作也是完全以软件为基础。在雷管制造过程中，每发雷管的元器件都要经过检验，检验时，施加于每个器件上的检验电压均高于实际应用中编码器的输出电压。通不过检验的器件，不能用于雷管生产。此外，还要对总成的电子雷管进行600V交流电、3000V静电和50V直流电试验。
电子起爆系统服从“本质安全”概念。除上述电子雷管的本质安全性外，系统中的编码器同样具有良好的安全性，编码器只是用来读取数据，所以它的工作电压和电流很小，不会出现导致雷管引火头误发火的电脉冲，即使不慎将传统的电雷管接在编码器上，也不会触发雷管发火。此外，编码器的软件不含任何雷管发火的必要命令，这意味着即使编码器出现错误，在炮孔外面的编码器或其他装置也不会使雷管发火。
在网路中，编码器还具备测试与分析功能，可以对雷管和起爆回路的性能进行连续检测，会自动识别线路中的短路情况和对安全发火构成威胁的漏电（断路）情况，自动监测正常雷管和缺陷雷管的ID码，并在显示屏上将每个错误告知其使用者。在测试中，一旦某只雷管出现差错，编码器会将这只雷管的ID码、它在起爆回路中的位置和它的错误类别告诉使用者。只有使用者对错误予以纠正且在编码器上得到确认后，整个起爆回路才可能被触发。
在电子雷管起爆网路中，雷管需要复合数字信号才能组网和发火，而产生这些信号所需要的编程在起爆器内。经计算，杂散电流误触电子雷管发火程序的几率是十六万亿分之一。1引言
近年来，随着城市的快速发展，石方爆破周边环境越来越复杂，对爆破有害效应特别是爆破振动的控制越来越严格。数码电子雷管成功研制可以有效解决爆破振动的控制，被称为爆破技术的一场革命，目前已成功应用于多项地铁交通、城镇地区等重点工程，其显著地降低振动效果的优势已逐渐得到体现。
数码电子雷管是一种可以任意调节并实现精确延期发火时间的新型电雷管，延期精度可以达到1ms，可以有效降低爆破振动的特性已得到广泛的认可，国内外众多应用实践表明，使用电子雷管可以降低振动30%~60%，但其减振的机理还处于探讨阶段。多位学者[1-3]通过试验和理论分析论证了微差爆破干扰减震存在的条件，认为错相减震的机理在于通过精确的起爆延时间隔设计，从而使爆炸波到达被保护点时相位错开约 1/2周期，以实现地震波的段间叠加特性，达到较明显的降震效果。
本文利用波动理论分析了数码电子雷管爆破技术干扰降振的原理，并在深圳地铁11号线石方爆破中进行了推广应用，取得了很好的减振效果。
2数码电子雷管起爆技术降振原理
利用波动理论分析，当两个或多个扰动同时传到某一点时，这点的总状态参量等于这两个扰动或多个扰动在这点的参量代数和，即所谓的波的叠加性。两波相遇时，质点振动速度、振幅和应力发生叠加，但波的频率和波速不发生叠加，每个波仍继续按照原来的传播方向、速度进行传播。虽然爆破振动波的波形并不完全符合正弦波，还是可以借鉴和参照正弦波在介质中传播的情况进行分析，当两个振动波错峰叠加时，其波峰是叠加相消的，此时的相位差也可认为是两列波开始传播的时间间隔。
利用数码电子雷管的精确延时，设计两列波开始传播的时间间隔，对于主振周期为T的两列爆破振动波，当间隔时间满足T/3<△t<2T/3 ，两列振动波就能达到不同程度的叠加相消。对于爆破振动，主振主要发生在前面1~2幅波，后面的波振幅很小，因此主要是促使前面的几幅波发生叠加。
3工程应用
3.1工程概况
深圳市城市轨道交通11号线福永站为地下2层车站，基坑深17 m，开挖方量约80000 m3，设计采取明挖法；区间隧道长约654.5m，地下线拟采用马蹄形断面，隧道埋深0m～10.133m，初步设计拟采取暗挖法+明挖法。周边环境非常复杂，施工场地两侧有许多厂房、办公楼和以及给水、电信、电力、燃气等管线，其中DN500次高压（1.6Mpa）燃气管道距基坑边最近距离只有12 m，埋深约1.86-2.39 m，要求振速控制在2 cm/s以内。综合考虑环境、工期等因素，决定采用电子雷管进行爆破开挖。
3.2爆破试验
理论分析可知，爆破过程中实现波相干扰降振的关键技术是确定合理延时时差，保证波形能发生错相叠加，达到减振的目的，为此需要通过爆破试验来确定最佳起爆延时时差；另外通过几次试爆还可以得到该区域地质条件下的振动衰减规律和施工工艺，为优化爆破设计提供科学依据。爆破试验分基坑爆破和隧道爆破。
（一）基坑爆破
实现波相干扰降振的精确延时时差与区域地质条件、地形条件、爆破方式、装药结构等因素有关，为了确定适合本工程的最佳延时时间。设计了单孔和群孔共9组试验，群孔爆破试验采用由8~20 ms不同秒量的延时间隔[4]。通过对爆破振动波形进行分析，最终确定适合本工程的起爆延期时差。
根据工程经验，主爆破区域钻孔直径不宜选择过大。试验选择钻孔直径d=76 mm。由于爆破区域内多为泥岩、砂岩，针对不同的岩石类型，选用不同的炸药单耗 0.35～0.4 kg/m3。
第一组试验，为16个孔，孔深3.2 m，孔间距为1.6m×1.7 m，每孔的药量为3 kg。第一个孔单独响，响完280 ms后，其余的孔以17 ms间隔逐孔起爆，起爆顺序及延时秒量见图1所示。通过这组试验可以得到单孔的振动波形参数和群孔延时17 ms的振动情况。
0532-66899218