空氣間隔器（干孔）在中深孔爆破中的應(yīng)用

劉國　姜明達(dá)　張亞軍

摘 要：降低炸藥單耗，減少根底出現(xiàn)，降低炮孔內(nèi)爆炸壓力，降低炸藥單耗；另外，由于裝藥位置提高，使孔內(nèi)爆炸壓力沿炮孔軸向的分布更加均勻，能有效地克服根底和降低爆破大塊率。

關(guān)鍵詞：間隔器；爆破；應(yīng)用

1 空氣間隔器（干孔）作用簡介

降低炸藥單耗，減少根底出現(xiàn)，降低炮孔內(nèi)爆炸壓力，減少甚至避免因耦合裝藥而形成的礦巖沖擊過度粉碎，擴(kuò)大破裂區(qū)范圍，提高炸藥爆破能量的有效利用率，從而降低炸藥單耗；另外，由于裝藥位置提高，使孔內(nèi)爆炸壓力沿炮孔軸向的分布更加均勻，能有效地克服根底和降低爆破大塊率指標(biāo)，為鏟裝等后續(xù)工序創(chuàng)造有利條件，適合在露天礦山中深孔爆破孔內(nèi)任意位置進(jìn)行空氣間隔裝藥的新型裝置。

空氣間隔器（干孔）的應(yīng)用范圍：

1、露天礦山爆破工程中的中深孔爆破；

2、炮孔直徑在90毫米以上、孔深在10米以上，即可采用底部或中部間隔，其間隔長度為連續(xù)柱狀裝藥的15%～30%。

2 空氣間隔器（干孔）的在爆破時(shí)的作用

1、降低了爆炸沖擊波的峰值壓力，減少了炮孔周圍巖石的過粉碎；

2、巖石受到爆炸沖擊波和爆炸氣體所形成的壓力波和來自炮孔孔底的反射波作用。二次應(yīng)力波的壓力超過巖石的極限破裂強(qiáng)度時(shí)，巖石的微裂隙將得到進(jìn)一步擴(kuò)展。

3、延長了應(yīng)力的作用時(shí)間，沖擊波作用于堵塞物或孔底后又反射到空氣間隔中，由于沖擊波的多次作用，使應(yīng)力場得到增強(qiáng)的同時(shí)，也延長了應(yīng)力波在巖石中的作用時(shí)間增加2～5倍。

上述三種作用，使巖石破碎塊度更加均勻，但是在分段裝藥結(jié)構(gòu)和孔底間隔裝藥結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用中，必須合理地確定間隔長度、間隔位置和應(yīng)用條件。

3 露天石灰石礦山中空氣間隔器（干孔）的應(yīng)用

石灰石礦在形成過程中廣泛發(fā)育著大小不一、規(guī)模不大的小型褶曲和小裂隙，部分地段還有可能出現(xiàn)溶洞，所以在石灰石礦山爆破過程中應(yīng)充分觀察地形地貌，掌握巖石地質(zhì)構(gòu)造為爆破設(shè)計(jì)方案的選擇提供依據(jù)。

在存在著眾多的褶曲、裂隙和少數(shù)的溶洞地區(qū)進(jìn)行爆破時(shí)要特別注意，下面簡單以溶洞對(duì)爆破作用的影響簡要說明。

1、溶洞對(duì)定向爆破拋擲方向的影響：

如圖1所示，設(shè)計(jì)藥包的拋擲方向是沿著最小抵抗線W1進(jìn)行定向拋擲的，由于藥包至溶洞的距離W2比W1小，因而巖塊拋擲方向便沿著W2方向集中拋擲到溶洞中。

2、溶洞對(duì)拋擲方量的影響：

如圖1，藥包布置在溶洞上面進(jìn)行拋擲爆破，由于爆破的能量密度向溶洞方向集中，因而大大地減少的爆破拋擲的方量。

同樣在一些溶蝕勾縫或巖溶中，由于充填的黏土常常造成吸收爆炸能量或漏氣等情況而降低爆破威力，縮小爆破漏斗尺寸，減少爆破方量。

3、溶洞對(duì)爆破安全的影響：

如圖2，溶洞位于藥包前的最小抵抗線方向及其附近，由于爆炸能量向拋擲方向的溶洞集中，往往造成拋擲巖塊堆積到設(shè)計(jì)范圍以外，甚至引起爆破飛石情況爆破安全事故。

4、爆破對(duì)周邊環(huán)境的影響

當(dāng)今，人們的環(huán)境保護(hù)意識(shí)日益強(qiáng)烈，而爆破技術(shù)作為一種有效的施工手段，又經(jīng)常應(yīng)用在人口密集的城鎮(zhèn)地區(qū)，人們不僅關(guān)注著爆破噪聲、粉塵對(duì)環(huán)境的污染，而且也期待著爆破在完成工程目標(biāo)的同時(shí)，減少對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞和影響。

露天爆破的粉塵主要來源于穿孔爆破，爆破后，產(chǎn)生的粉塵擴(kuò)散到露天爆區(qū)的整個(gè)空間，然后進(jìn)入大氣流擴(kuò)散到地表。為了有效的減少露天爆破粉塵量，采用了空氣間隔器分段裝藥的方法，即控制了單孔藥量和一次起爆總藥量，同時(shí)又減少了爆破粉塵的產(chǎn)生量，對(duì)周邊環(huán)境起到了一定的保護(hù)作用。

5、爆破有害效應(yīng)的控制：

爆破有害效應(yīng)是指：爆破地震波、空氣沖擊波、個(gè)別飛石飛散和噪聲、粉塵以及有害氣體。由于爆破有害效應(yīng)與單孔藥量和一次起爆總藥量成正比，即單孔藥量大，一次起爆總藥量就大，則爆破有害效應(yīng)也增大，反之則減弱。特別是地震效應(yīng)，為了有效的控制地震效應(yīng)，所以也采用了空氣間隔器分段裝藥的方法，有效地控制了地震波的傳播距離，同時(shí)也減少了其它爆破有害效應(yīng)對(duì)周圍環(huán)境的影響。

4 露天石灰石礦山中應(yīng)用空氣間隔器（干孔）的成效

空氣間隔器（干孔）在實(shí)際應(yīng)用中有操作簡單，使用靈活方便，降低炸藥單耗，減少根底出現(xiàn)，降低炮孔內(nèi)爆炸壓力，減少甚至避免因耦合裝藥而形成的礦巖沖擊過度粉碎，擴(kuò)大破裂區(qū)范圍，提高炸藥爆破能量的有效利用率等這些優(yōu)點(diǎn)，還節(jié)省爆破費(fèi)用。實(shí)際計(jì)算如下：

選定參數(shù)：

炮孔直徑：175毫米；使用炸藥品種：乳化炸藥（單價(jià)5.9元/kg）；

使用雷管為：塑料導(dǎo)爆管雷管15段14米（單價(jià)23.5元/發(fā)）；

15段7米（單價(jià)13.7元/發(fā)）

使用起爆炸藥：φ28膠質(zhì)炸藥（單價(jià)6.4元/kg）；

炮孔深度：17.5米；填塞高度：5.0米；

空氣間隔器（干孔）單價(jià)為48元/發(fā)；

計(jì)算如下：正常情況裝藥量=（17.5-5.0）×20（延米裝藥高度kg20/m）=250kg

每孔爆材費(fèi)用=主裝藥費(fèi)用+起爆藥包費(fèi)用+孔內(nèi)雷管費(fèi)用；

則每孔爆材費(fèi)用=250kg×5.9元/kg+2kg×6.4元/kg+1發(fā)×23.5元/發(fā)=1511.30元；

采用空氣間隔器（干孔）每孔費(fèi)用=主裝藥費(fèi)用+起爆藥包費(fèi)用+孔內(nèi)雷管費(fèi)用+間隔器費(fèi)用；

由于采用了間隔裝藥，主裝藥的藥柱長度將減少，這里取間隔長度2.7米，使用空氣間隔器（干孔）需增加起爆藥包和孔內(nèi)雷管；同時(shí)減小填塞長度，填塞高度：4.0米；

則計(jì)算每孔裝藥量=（17.5-4-2.7）×20（延米裝藥高度20kg/m）=216kg；

每孔爆材費(fèi)用=216kg×5.9元/kg+2×2kg×6.4元/kg+1發(fā)×23.5元/發(fā)+1發(fā)×13.70元/發(fā)+1發(fā)×48元/發(fā)=1385.20元；

每孔降低費(fèi)用=正常情況每孔爆材費(fèi)用-采用空氣間隔器（干孔）每孔爆材費(fèi)用；

每孔降低費(fèi)用=1511.30元-1385.20元=126.10元。

可見，一個(gè)炮孔采用空氣間隔器（干孔）的效益如此，如果大批量采用，那么成本控制方面得到的效益會(huì)非?？捎^的。我單位自2010年開始采用空氣間隔器分段裝藥的方法實(shí)施爆破作業(yè)，至2013年已爆破成孔12000個(gè)，爆破礦量1200萬噸，節(jié)省費(fèi)用151.32萬元。

另外由于巖溶的作用，常常造成爆破能量密度分布不均勻，有的位置爆破巖塊過細(xì)，有的巖塊過大，甚至出現(xiàn)特大巖塊及爆后邊坡不穩(wěn)定的問題。

為了減少爆破受地形，地質(zhì)條件的限制，采用空氣間隔器（干孔）可以降低褶曲、裂隙和少數(shù)的溶洞地區(qū)對(duì)爆破效果的影響并取得良好的爆破效果。