雙雷管下孔爆破的可靠性及成本控制

江云星 李 遙

(1.貴州新聯(lián)爆破工程集團有限公司；2.畢節(jié)新聯(lián)爆破工程有限公司；

3.武漢理工大學資源與環(huán)境工程學院)

雙雷管下孔爆破的可靠性及成本控制

江云星1,2,3李 遙1,2

(1.貴州新聯(lián)爆破工程集團有限公司；2.畢節(jié)新聯(lián)爆破工程有限公司；

3.武漢理工大學資源與環(huán)境工程學院)

概述了拒爆的危害及產生的原因，通過采用雙雷管下孔來降低孔內拒爆率，提高爆破的可靠性。結果表明，當單孔藥量較小時，使用雙發(fā)雷管下孔在下孔管出現(xiàn)拒爆時產生的每立方米巖石的爆破成本增量明顯高于單發(fā)下孔，并隨著單孔藥量的增加而明顯降低；當單孔藥量較大時，雙發(fā)雷管下孔的綜合成本低于單發(fā)雷管下孔。上述結論對于在實際生產中選擇下孔雷管具有一定的參考價值。

雙雷管下孔爆破 爆破成本 拒爆 單孔藥量

爆破作為礦山開采中一種高效而方便的作業(yè)手段，如何提高爆破能量的利用率以及破巖效率一直受到業(yè)內人士的廣泛關注，在該方面的主要研究思路有：①優(yōu)化孔網參數(shù)，在滿足工程需要的前提下盡量使炸藥平均分布于待爆巖體中，避免由于炸藥分布不均所導致的過爆和欠爆；②改變炮孔裝藥結構，一方面改連續(xù)裝藥為分段裝藥使得炸藥在炮孔軸向較均勻分布，避免由于裝藥段和填塞段炸藥過度不均帶來的過爆和欠爆[1-2]，另一方面改耦合裝藥為空氣間隔不耦合裝藥，可以減小爆破沖擊波的峰值壓力，延長爆破作用時間，可以減小粉碎區(qū)及削弱粉碎程度使爆破能量更多地作用于破裂區(qū)以提高爆破能量的利用率和破巖效率[3-5]；③增加起爆器材和優(yōu)化爆破設計[6-7]。在孔網參數(shù)以及裝藥結構等提高破巖效率的問題得到優(yōu)化后，如何有效避免拒爆的產生仍值得深入探討。

1 拒爆的危害與產生的原因

拒爆嚴重影響了爆破效果，增大了大塊率，降低了挖運效率和爆破能量的利用率，由于需要二次爆破，增加了工程量，直接導致經濟損失和工期延誤；另外由于拒爆而殘留于巖體內的爆破器材具有危害性和隱蔽性，給后期石方的挖運工作帶來了重大的安全隱患[8]。

分別從爆破器材質量、爆破網路、裝藥結構、起爆方式、巖體結構面以及巖體裂縫等方面對拒爆產生的原因進行了系統(tǒng)分析，認為拒爆產生的原因主要有爆破器材質量不合格、爆破網路遭到損壞、裝藥結構不合理、起爆方式不合理、結構面的影響、裂縫的影響等[8]。

2 雙管下孔爆破的可靠性分析

對導爆管雷管成品進行檢測后發(fā)現(xiàn)，經檢驗合格允許出廠的批量雷管中并非每一個雷管都能正常起爆。通過增加起爆雷管數(shù)來提高爆破可靠性，降低孔內拒爆率，若同時采用多點起爆，在長藥包中孔口附近和孔底分別放置藥包，有助于提高炮孔利用率，減少巖石的塊度，降低炸藥消耗量和改善爆破作用的安全條件。

設雷管的拒爆率為η，則單發(fā)雷管下孔拒爆率為η1=η，雙發(fā)雷管下孔拒爆率為η2=η2。二者的比例關系為

η2/η1=η2/η=η.

(1)

由式(1)可知，雙發(fā)雷管下孔拒爆概率為單發(fā)雷管的η倍，且η是一個很小的值。通過增加下孔起爆雷管數(shù)可以有效降低因起爆雷管拒爆而引起的炮孔拒爆的可能性，從而起到提高爆破可靠性的作用。

3 雙管下孔爆破成本控制

增加起爆雷管數(shù)能夠提高爆破的可靠性降低孔內拒爆率，但也因此增加爆破成本，爆破成本主要由鉆孔、炸材以及人工管理費組成。在單發(fā)下孔管的情況下，下孔管出現(xiàn)拒爆產生的每立方米巖石爆破成本增量主要為由盲炮導致的炸材成本損失以及鉆孔成本的損失，每立方米巖石爆破成本增量W1為

(2)

式中，P1為炸藥價格，元/kg；q為炸藥單耗，kg/m3；P2為單發(fā)導爆管平均價格，元/發(fā)；Q為平均單孔藥量，kg；P3為鉆孔價格，元/m3；η為雷管拒爆率，‰。

在雙發(fā)下孔管的情況下，下孔管出現(xiàn)拒爆產生的每立方米巖石爆破成本增量除了由盲炮導致的炸材成本損失以及鉆孔成本損失外，還有由于每個孔增加1發(fā)下孔管所導致的成本增量，則每立方米巖石爆破成本增量W2為

(3)

貴州省畢節(jié)地區(qū)的爆破行情及價格參數(shù)見表1。

表1 爆破行情及價格參數(shù)

在平均單孔藥量為1～200 kg的情況下，分別計算出單管下孔爆破成本增量W1、雙管下孔拒爆破成本增量W2、雙管與單管爆破成本增量比W2/W、雙管下孔爆破成本增量率W2/P(P為爆破工程單價，(元/m3))等相關參數(shù)，結果見表2。

由表2可知，在單發(fā)下孔管的情況下，W1隨Q增加而小幅度降低最后保持不變；在雙發(fā)下孔管的情況下，W2隨著Q的增加而顯著降低；當Q<130 kg時，W2明顯大于W1，并且隨著Q的增加，二者差距越來越??；當Q較小時，雙發(fā)下孔的孔內拒爆成本增量占爆破總成本比值較大，反之則很小。當Q≥130 kg時，W2明顯小于W1，而且隨著Q的增加，二者差距越來越大。在大型土石方爆破工程中，尤其當Q≥130 kg時，使用雙管下孔比單管下孔更節(jié)約成本且更加可靠。

4 結 語

通過增加下孔雷管數(shù)可以大幅度降低孔內拒爆率，可以有效避免由于拒爆帶來的安全隱患以及工期延誤，但增加下孔雷管數(shù)勢必會增加爆破成本。以貴州省畢節(jié)地區(qū)的爆破行情為例進行了計算分析，結果表明，當單孔藥量較小時成本增量很大，不建議使用雙管下孔；當單孔藥量較大時，雙發(fā)下孔成本增量比單發(fā)下孔小，使用雙發(fā)下孔不僅能夠降低拒爆率而且節(jié)約成本。

表2 爆破參數(shù)計算結果

[1] 趙忠信.分段裝藥爆破技術在龍門山石灰石礦生產中的應用與改進[J].輕金屬，2004(9)：9-11.

[2] 吳從師，齊寶軍，劉宇峰，等.邊坡分段裝藥炮孔的壓力變化與爆破效果[J].遼寧工程技術大學學報：自然科學版，2001，20(4)：414-416.

[3] 朱紅兵，盧文波，吳 亮，等.空氣間隔裝藥爆破機理研究[J].巖土力學，2007，28(5)：986-990.

[4] 吳 亮，朱紅兵，盧文波，等.空氣間隔裝藥爆破研究現(xiàn)狀與探討[J].工程爆破，2009，15(1)：16-19.

[5] 李 遙，吳 亮，鐘冬望，等.空氣間隔裝藥混凝土爆破試驗塊度分析[J].爆破，2014，31(1)：10-15.

[6] 張立國，于亞倫，費鴻祿，等.導爆管復式交叉起爆網路可靠性分析及應用[J].爆破，2003，20(3)：5-7.

[7] 陶懷修，葉興平，朱 靖，等.寶山鐵礦露天大爆破拒爆的原因分析及防止措施[J].采礦技術，2008(4)：139-140.

[8] 任艷民，池恩安，江云星，等.露天深孔爆破盲炮研究綜述[J].工程爆破，2013，19(5)：49-53.

2015-01-12)

江云星(1988—)，男，助理工程師，碩士研究生，551700 貴州省畢節(jié)市環(huán)南路2號。