光面爆破間隔裝藥孔底起爆的實(shí)踐及總結(jié)

呂海政 董春雨

摘 要：山鋼集團(tuán)萊蕪礦業(yè)有限公司目前采礦方法為機(jī)械化盤區(qū)下向分層進(jìn)路膠結(jié)充填采礦法，已經(jīng)應(yīng)用多年，在充填體假定的保護(hù)下進(jìn)行大斷面進(jìn)路采礦，安全系數(shù)較高。進(jìn)路礦房邊幫控制尤為突出。目前采用連續(xù)裝藥孔底起爆的方法，邊幫孔未采用光面爆破造成爆破后進(jìn)路兩幫平整度較差，局部超欠挖較多，故進(jìn)行光面爆破間隔裝藥孔底起爆的試驗(yàn)。本文以馬莊鐵礦為例，進(jìn)行實(shí)踐總結(jié)。

關(guān)鍵詞：爆破方法；鑿巖臺車；炸藥；導(dǎo)爆管

1 概述

馬莊鐵礦目前采用連續(xù)裝藥孔底起爆的方法，采礦方法為機(jī)械化盤區(qū)下向分層進(jìn)路膠結(jié)充填采礦法。主要施工斷面：4m×4m。由于現(xiàn)有裝藥方式效果較差，兩幫不是十分平整，為此進(jìn)行了改進(jìn)光面爆破裝藥結(jié)構(gòu)及傳爆方式的試驗(yàn)研究 ，并取得成功。實(shí)踐證明 ，使用φ32mm乳化炸藥卷時(shí) ，改進(jìn)后的裝藥結(jié)構(gòu)及傳爆方式比傳統(tǒng)的方式產(chǎn)生的光爆效果要好得多。

試驗(yàn)選在馬莊鐵礦-154m水平5～9線礦房進(jìn)路中，該處礦體賦存于大理巖和蝕變閃長巖接觸帶上。主礦石性質(zhì)為磁鐵礦，絕大多數(shù)為塊狀構(gòu)造、粒狀結(jié)構(gòu)、致密中硬，局部有粉狀構(gòu)造，硬度f=8～12。

采用乳化炸藥卷間隔裝藥 ，起爆藥包置于孔底 ，非電毫秒雷管反向起爆。選用現(xiàn)場平時(shí)使用的φ32mm乳化炸藥卷。

2 現(xiàn)階段光面爆破存在問題

2.1光爆炸藥問題

公司目前普遍使用φ32mm 乳化炸藥卷，但光爆效果難以保證。

2.2 成本問題

在沒有光爆炸藥的情況下 ，一般采用導(dǎo)爆索將炸藥綁扎成炸藥串的方法 ，但導(dǎo)爆索價(jià)格昂貴 ，成本高。

2.3 傳爆中斷及殘藥問題

由于是不耦合裝藥 ，易產(chǎn)生管道效應(yīng) ，有可能使炮孔中的裝藥爆轟中斷而留下殘藥。使用φ32mm 乳化炸藥卷的連續(xù)裝藥方式時(shí) ，炮孔內(nèi)留有殘藥的現(xiàn)象尤為明顯 ，經(jīng)常出現(xiàn)雷管炸了而炮孔內(nèi)的炸藥未被完全引爆的現(xiàn)象 。

2.4爆破效果問題

在施工中 ，凡未采用專用光爆炸藥或?qū)П魉幋捻鲜?，均存在著光爆半孔殘留率低或超欠挖較嚴(yán)重等問題。

3 間隔裝藥傳爆試驗(yàn)

3.1基本參數(shù)確定

礦石普氏硬度f=8～12，斷面：4m×4m，BM281鑿巖臺車鉆孔，炮孔直徑d1=45mm，孔深L1=3m

光面爆破周邊孔參數(shù)計(jì)算和選擇：

3.1.1周邊孔炮孔間距

①a1=16.2r=518.4mm；②a1=（7～15）d=315～675mm；

因主礦體硬度f=8～12且有韌性，周邊孔間距取中間值450mm。

3.1.2周邊孔最小抵抗線

W1=（10～20）d，d為炮孔直徑45mm，W=450mm～900mm，因周邊孔裝藥量少且要保證較小的大塊率，取小值500mm。

3.1.3炮孔密集系數(shù)校核m1=a1/W1

當(dāng)孔距大于等于最小抵抗線時(shí)，m1≥1，應(yīng)力波先到達(dá)臨空面破碎圍巖，高壓氣體隨之釋放到臨空面，炮孔間應(yīng)力波形成的裂縫未得到高壓氣體的氣楔作用將減少剝離量形成欠挖；

當(dāng)m1≤0.8，兩炮孔應(yīng)力波破碎孔周邊圍巖后設(shè)計(jì)輪廓外形成超挖。

綜上所述0.8

3.2炸藥

2#巖石乳化炸藥，直徑32mm，長度300mm，總量300g，其性能指標(biāo)為：密度0.95～1.30g/ cm3 、爆速≥3000m/ s 、猛度 ≥10mm 、做功能力 ≥220mL 、殉爆距離 ≥2cm 。

3.3雷管

孔內(nèi)選用非電毫秒導(dǎo)爆管中的任意一個(gè)段別，孔外選用一段非電毫秒導(dǎo)爆管，孔口處用炮泥堵塞，堵塞長度≥40cm。

3.4裝藥間隔

根據(jù)礦石中硬性質(zhì)且有一定韌性，徑向不耦合系數(shù)1.4，軸向不耦合系數(shù)2～7應(yīng)取大值，中硬巖石中光面爆破線裝藥密度理論值范圍為0.2～0.3kg/m，考慮到本方案在有一定韌性的礦石中光面爆破應(yīng)取最大值0.3kg/m；3m孔深每孔裝藥0.9kg，即3支φ32mm的藥卷，軸向不耦合系數(shù)3.3，為能更好的實(shí)現(xiàn)光面爆破效果，保證較大的孔痕率，藥卷應(yīng)均勻的分布于堵塞物以內(nèi)的炮孔中并以空氣柱間隔，但考慮到切割藥卷和綁扎時(shí)炸藥變形影響炸藥威力，故不切割藥卷進(jìn)行間隔裝藥并每支藥卷各插一發(fā)相同段別非電導(dǎo)爆管雷管用以傳爆；故裝藥間隔為≤85cm。

3.5裝藥間隔的控制方法

先用炮棍將起爆藥輕推至孔底 ，此時(shí)用拇指卡住炮棍上代表孔口位置的做好標(biāo)記 ，然后拉出炮棍 ，量取長度115cm（85cm為空氣間隔長度； 30cm為藥卷長度） ， 并將此位置的炮棍處坐好標(biāo)記，再用炮棍將一個(gè)藥卷推入孔內(nèi) ，炮棍上剛才標(biāo)記位置到達(dá)孔口處 ，這時(shí)藥卷就處在設(shè)計(jì)位置上。重復(fù)上述步驟 ，即可完成整個(gè)炮孔的裝藥過程。

4 最終方案確定

眾所周知周邊孔的爆破參數(shù)是實(shí)現(xiàn)光面爆破的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)，我們通過對各區(qū)域進(jìn)行試驗(yàn)，根據(jù)不同的礦巖地質(zhì)條件，最終確定周邊孔孔距如下：礦石周邊孔孔距確定為40cm，特殊地段可適度調(diào)整周邊孔參數(shù)。

現(xiàn)在馬莊鐵礦使用炸藥為φ32mm、長度為300mm的2#巖石乳化炸藥，根據(jù)光面爆破理論計(jì)算和現(xiàn)場試驗(yàn)，3m深的孔裝藥量為3支藥，每支一發(fā)導(dǎo)爆管同時(shí)起爆，實(shí)際操作難度較大。為減少裝藥難度，提高裝藥效率，以孔深3m的周邊孔為例調(diào)整如下：采用每孔兩個(gè)起爆藥包，孔底一支炸藥緊接著是一個(gè)起爆藥包，然后孔內(nèi)間隔0.9m，間隔外是一支炸藥和另一個(gè)起爆藥包，孔口用炮泥堵塞長度為40cm。

5 試驗(yàn)結(jié)果及分析

5.1試驗(yàn)分析

孔底連續(xù)裝填2支炸藥不只是為了克服光爆孔底部圍巖的夾制作用 ，更重要的是增加了起爆能 ，改善了間隔裝藥的傳爆效果。

殉爆距離是炸藥的重要性能指標(biāo)之一 ，其數(shù)值越大 ，炸藥越易于被傳爆。試驗(yàn)中使用2#巖石乳化炸藥 ，該型炸藥的孔外殉爆距離只有 2cm ，這在一定程度上影響了光爆孔內(nèi)間隔裝藥的傳爆。

5.2試驗(yàn)效果

就現(xiàn)有條件下試驗(yàn)礦房情況：采礦進(jìn)路頂板充填體假頂冒落和充填體幫塌落現(xiàn)象大幅度減少，特別是不貼近下盤巖石進(jìn)路，噴漿支護(hù)量大幅減少。巷道的斷面規(guī)格、形狀完全符合工程設(shè)計(jì)要求，炮孔利用率均能達(dá)到80%左右。

6 經(jīng)濟(jì)效益分析

3m深的光爆孔內(nèi)用兩發(fā)雷管來引爆間隔裝藥 ，不但簡化了炸藥串加工工序 ，而且大大降低了職工的工作量，停止繼續(xù)采用導(dǎo)爆索進(jìn)行連接起爆，取消導(dǎo)爆索后使安全性得以提高，同時(shí)節(jié)省了施工時(shí)間、藥串綁扎工人的工資、加工藥串的膠布、竹片、導(dǎo)爆索或?yàn)榱耸拐ㄋ廄R爆而在每段裝藥內(nèi)所裝的一發(fā)非電毫秒雷管?，F(xiàn)以一個(gè) 3m 深的光爆孔為例 ，將與傳統(tǒng)的方法進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較 ， 每孔可節(jié)約4.625元，成本降低30.2%。據(jù)初步估算月節(jié)約3萬元左右?？梢?，光面爆破間隔裝藥傳爆方式的改進(jìn)，不但加快了施工速度、改善了成型質(zhì)量 ，而且取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

7 結(jié)論和建議

7.1 將炸藥在有約束狀態(tài)下殉爆距離增大的原理成功地應(yīng)用于光面爆破 ，保證了各間隔裝藥段之間的可靠傳爆。

7.2只用兩發(fā)發(fā)雷管就成功地使 3m 深的光爆孔內(nèi)的所有裝藥全部傳爆 ，擺脫了對導(dǎo)爆索傳爆的依賴。

7.3 用非光爆專用炸藥32mm 乳化炸藥卷 ，解決了完整性較好的礦石中的光爆問題。

7.4光面爆破的施工成本降低了 30% ，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]薛江波. 光面爆破在礦山巷道掘進(jìn)爆破施工中的應(yīng)用[J]. 現(xiàn)代礦業(yè)， 2016（6）：282-283.

[2]汪宗德， 王書宣. 光面爆破的應(yīng)用[J]. 金屬礦山， 1973（6）：38-43.

[3]楊玉銀. 光面爆破孔內(nèi)間隔裝藥傳爆方法的改進(jìn)與應(yīng)用[J]. 工程爆破， 2001， 7（2）：73-78.

[4]劉超. 炮孔空氣間隔裝藥爆破技術(shù)研究[D]. 長沙礦山研究院， 2017.