導(dǎo)爆管雷管在淺眼留礦開(kāi)采中的應(yīng)用

廖振樹(shù)，王 愛(ài)

湖南神斧集團(tuán)湘南爆破器材有限責(zé)任公司，湖南 永州 425000

1 概況

我國(guó)的有色金屬礦山在井下普遍采用淺眼留礦法開(kāi)采。所謂淺孔留礦法是自下而上分層回采礦房，使用淺孔崩薄礦石。每次采下的礦石，靠礦石自重從漏斗放出1/3左右，留下2/3礦石作為下次鑿巖爆破工作的臨時(shí)工作臺(tái)。當(dāng)?shù)V房全部采空后，再將留下的2/3的礦石全部放出（這叫大量放礦）。鑿巖工人是站在留礦堆上進(jìn)行作業(yè)的，留礦的作用就是起臨時(shí)工作臺(tái)作用，并不起支撐圍巖的作用。該開(kāi)采法以前均是采用導(dǎo)火索配火雷管的起爆方式，但隨著國(guó)家民爆行業(yè)對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整，導(dǎo)火索和火雷管從2008年已禁止生產(chǎn)和使用，目前國(guó)內(nèi)起爆雷管只剩下導(dǎo)爆管雷管和電雷管兩種，而電雷管由于對(duì)靜電敏感，在有色金屬礦山中禁止使用，因此只能采用導(dǎo)爆管雷管。近來(lái)我們對(duì)用導(dǎo)爆管雷管代替火雷管在有色金屬礦山的井下開(kāi)采中做了大量試驗(yàn)，并得出了最佳的網(wǎng)絡(luò)連接方法，下面將試驗(yàn)情況簡(jiǎn)述如下。

2 礦石的基本結(jié)構(gòu)

我們選擇湖南某有色金屬礦做為試驗(yàn)基地，該礦是有著百年開(kāi)采歷史的國(guó)有老礦，由于開(kāi)采歷史久，目前的生產(chǎn)作業(yè)面主要在中﹑深部，巖石介于堅(jiān)固至很堅(jiān)固之間，普氏系數(shù)[1]在8～15之間，具體有致密的砂巖和石灰?guī)r﹑花崗巖﹑矽質(zhì)砂巖﹑石英巖等，炸藥單耗在2.0kg/m3～3.8kg/m3。井下作業(yè)條件復(fù)雜，作業(yè)面廣，作業(yè)分散，井下局部滴水嚴(yán)重。

該礦一直采用傳統(tǒng)的淺眼留礦法進(jìn)行開(kāi)采：采場(chǎng)長(zhǎng)度在70 m～120m之間，可采高度在25m～40m之間，采場(chǎng)使用淺眼上向分層爆破法，炮眼間距在1m左右，炮眼排距在0.5m左右，炮眼深度2m左右，采場(chǎng)寬度在1m～2.5m之間，采幅較窄，一次叫炮數(shù)量在100～200個(gè)之間，有部分采場(chǎng)沒(méi)有中央天井，采礦作業(yè)面示意圖如圖1，炮孔布置示意圖如圖2。

圖2 炮孔布置示意圖

在火雷管淘汰以前（2008年前）該礦均是采用火雷管配導(dǎo)火索的方式進(jìn)行爆破，每個(gè)爆孔裝1發(fā)雷管配2m長(zhǎng)的導(dǎo)火索，爆破時(shí)由兩個(gè)人分別從天井向兩邊逐孔點(diǎn)火，點(diǎn)完后撤離現(xiàn)場(chǎng)。由于每次點(diǎn)的炮孔數(shù)量多，存在較大的安全隱患，同時(shí)由于導(dǎo)火索的燃燒時(shí)間精度不一致，中間會(huì)出現(xiàn)不按順序起爆的現(xiàn)象而影響爆破效果，因此采用導(dǎo)爆管雷管需對(duì)以上問(wèn)題加以考慮并解決。

3 爆破設(shè)計(jì)

目前采礦臺(tái)階炮孔為“1，2，1”型分布，即爆破需要形成“之”字孔逐孔爆破，根據(jù)采礦礦石的硬度及保護(hù)采礦狹小的現(xiàn)場(chǎng)不被破壞，且形成逐孔起爆順序，決定采用產(chǎn)品精度較高的導(dǎo)爆管延期雷管，根據(jù)逐孔起爆機(jī)理[2-4]及采礦實(shí)際情況我們?cè)O(shè)計(jì)了3種起爆方式，且進(jìn)行了實(shí)地爆破優(yōu)化。

3.1 半秒延期導(dǎo)爆管雷管串并聯(lián)分組起爆網(wǎng)絡(luò)

3.1.1 網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

半秒延期導(dǎo)爆管雷管共分10個(gè)段，延時(shí)從0S至5S間隔為0.5S，根據(jù)爆孔間距導(dǎo)爆管的配長(zhǎng)采用3m，采用并串聯(lián)分組起爆網(wǎng)絡(luò)，如圖3所示。

圖3 串并聯(lián)分組起爆網(wǎng)絡(luò)示意圖

說(shuō)明：

1）為了連網(wǎng)方便，每一組起爆雷管均采用延期時(shí)間為5S的延期雷管，依次串聯(lián)；注意第一組起爆雷管應(yīng)用足夠長(zhǎng)的導(dǎo)爆管牽引至安全點(diǎn)進(jìn)行起爆；

2）為了作業(yè)方便，各組炮孔內(nèi)雷管段數(shù)分布一致，組內(nèi)1-9排炮眼依次采用2-10段的半秒延期雷管；

3）理論上當(dāng)前一組第10排炮眼起爆時(shí)，后一組的傳爆雷管同時(shí)起爆，前一組最后一排炮眼爆時(shí)后一組爆轟波已經(jīng)傳入炮孔內(nèi)。

3.1.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

從現(xiàn)場(chǎng)爆破結(jié)果看，發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)啞炮現(xiàn)象較嚴(yán)重，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)均是塑料導(dǎo)爆管被切斷引起的，說(shuō)明后組與前組的爆破安全距離過(guò)短，前組炮孔爆炸后產(chǎn)生的爆炸飛散物切斷了后組的導(dǎo)爆管，從而出現(xiàn)了啞炮，該方案不可行。

3.2 導(dǎo)爆索串聯(lián)分組起爆網(wǎng)絡(luò)

3.2.1 起爆網(wǎng)絡(luò)基本情況

用導(dǎo)爆索（藥量為5g/m的低能導(dǎo)爆索）和半秒延期雷管組成網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行爆破，其中導(dǎo)爆索作為干線(xiàn)聯(lián)接，分別用半秒1～10段雷管組成一組，每發(fā)雷管的導(dǎo)爆管用專(zhuān)用塑料聯(lián)接塊與導(dǎo)爆索相連，每?jī)山M導(dǎo)爆索間用一發(fā)延期時(shí)間為5s的延期雷管相連，起爆網(wǎng)絡(luò)如圖4所示。

圖4 導(dǎo)爆索串聯(lián)分組起爆網(wǎng)絡(luò)示意圖

說(shuō)明：

1）主導(dǎo)爆索采用長(zhǎng)延時(shí)起爆雷管起爆，每?jī)山M導(dǎo)爆索之間采用延期時(shí)間為5S的延期雷管傳爆，依次串聯(lián)；

2）為了作業(yè)方便，各組炮孔內(nèi)雷管段數(shù)分布一致，組內(nèi)1-10排炮眼依次采用1-10段的半秒延期雷管。

3.2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

從爆破現(xiàn)場(chǎng)看，還是出現(xiàn)有啞炮現(xiàn)象，原因還是因?qū)П芮袛嘁鸬模蚯耙唤M與后一組的距離過(guò)短短造成前組炮的飛散物切斷后一組的導(dǎo)爆管面出現(xiàn)啞炮，因此一定要保證前面的炮孔爆炸時(shí)在其后面一定距離內(nèi)的炮孔的導(dǎo)爆管已被起爆，其延期時(shí)間要靠孔內(nèi)延期雷管來(lái)實(shí)現(xiàn)，根據(jù)以上結(jié)果及參照國(guó)外的一些經(jīng)驗(yàn)，我們提出了采用如下的雙向雷管的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接方式起爆。

3.3 雙向?qū)П芾坠芷鸨W(wǎng)絡(luò)

3.3.1 雙向?qū)П芾坠?/p>

雙向?qū)П芾坠苁怯梢桓鶎?dǎo)爆管兩端各接一發(fā)雷管組成，其中一發(fā)放在地表，用于起爆下一個(gè)炮孔的一組雷管，另一發(fā)裝入炮孔中，用于起爆炮孔中的炸藥。該種爆破方式在國(guó)外比較普遍。

3.3.2 爆破網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

為了保證達(dá)到預(yù)定的爆破效果，即按設(shè)計(jì)的爆破順序起爆不串段，則要求兩種雷管的延期時(shí)間精度較高；同時(shí)為了保證前面的炮孔爆炸后對(duì)后面的炮孔影響小，則地表延期雷管和孔內(nèi)延期雷管的延期時(shí)間相差越大越好，但是延期時(shí)間越長(zhǎng)，延期時(shí)間的精度越難保證，因此這兩者有處最佳值。參照國(guó)外的標(biāo)準(zhǔn)并結(jié)合我公司導(dǎo)爆管雷管的技術(shù)水平，我們將兩種雷管的延期時(shí)間分別設(shè)為：地表雷管的延期時(shí)間為500ms，孔內(nèi)雷管的延期時(shí)間為5000ms。這樣當(dāng)爆破網(wǎng)絡(luò)被起爆后，延期5000ms后第一個(gè)炮孔爆炸，此時(shí)第11個(gè)地表雷管也同時(shí)被起爆了，這樣可以有效地避免因前面的炮孔爆炸對(duì)后面爆破網(wǎng)絡(luò)的破壞。為了連接方便，專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)了一個(gè)塑料連接塊并將地表雷管裝入連接塊中，使用時(shí)將后一發(fā)雷管的導(dǎo)爆管卡入前一發(fā)地表雷管所帶的連接塊中即可。起爆網(wǎng)絡(luò)如圖5所示。

圖5 雙向?qū)П芾坠芷鸨W(wǎng)絡(luò)示意圖

3.3.3 現(xiàn)場(chǎng)爆破試驗(yàn)

根據(jù)上面設(shè)計(jì)的爆破網(wǎng)絡(luò)，我們到郴州某有色金屬礦進(jìn)行了多次現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，沒(méi)有出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)被炸斷破壞的現(xiàn)象，炮孔按順序起爆，達(dá)到了預(yù)期的爆破效果。

3.3.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

1）由于雙向雷管具有精度高的特點(diǎn)，從地表實(shí)驗(yàn)觀察到的爆破情況來(lái)看，第10排外的地表雷管起爆時(shí)，第1個(gè)孔內(nèi)雷管起爆，大大增加了爆破的安全距離，各排雷管起爆間隔清晰，傳爆穩(wěn)定；

2）多次進(jìn)行采礦現(xiàn)場(chǎng)爆破，傳爆可靠，未出現(xiàn)切斷現(xiàn)象，且改善了爆破效果，降低爆破震動(dòng)﹑提高工作效率。

4 成本分析

由于用戶(hù)對(duì)成本比較敏感，如果成本增加太多用戶(hù)將難以接受。按2008年國(guó)家定價(jià)核算如下：導(dǎo)火索0.8元/m，火雷管0.45元/發(fā)，導(dǎo)爆管雷管1.8元/發(fā)（導(dǎo)爆管2m配長(zhǎng)，每增加1m加0.22元）。原來(lái)每個(gè)炮孔需2m導(dǎo)火索和1發(fā)火雷管，成本為：0.8×2＋0.45=2.05（元）；采用雙向?qū)П芾坠苄?發(fā)雷管和3m導(dǎo)爆管，成本為：1.8＋0.22＋0.45=2.47（元），每個(gè)炮孔增加了0.42元，用戶(hù)可以接受。

5 結(jié)論

通過(guò)試驗(yàn)證明，采用目前的導(dǎo)爆管雷管，完全可以解決井下狹長(zhǎng)礦帶逐孔爆破開(kāi)采問(wèn)題，而且通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離點(diǎn)火起爆，大大提高了爆破的安全性。國(guó)內(nèi)有色礦開(kāi)采及類(lèi)似礦石開(kāi)采都可以通過(guò)以上起爆方案舉一反三確定可靠﹑安全﹑切實(shí)可行的爆破方式，實(shí)驗(yàn)表明雙向雷管在逐孔起爆方面優(yōu)勢(shì)明顯，且爆破安全距離的增加只需降低地表雷管延時(shí)或增長(zhǎng)孔內(nèi)雷管延時(shí)即可，值得在需要逐孔起爆的爆破作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)推廣。

[1]段克信，王維純.巖石堅(jiān)固性系數(shù)的兩種簡(jiǎn)易測(cè)定方法[J].遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)，1981(1).

[2]廟延鋼，欒龍發(fā).爆破工程與安全技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.

[3]中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)工程爆破專(zhuān)業(yè)委員會(huì).爆破工程[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1996.

[4]鈕強(qiáng).巖石爆破機(jī)理[M].沈陽(yáng)：東北工學(xué)院出版社，1990.