導爆管雷管在淺眼留礦開采中的應用

廖振樹，王 愛

湖南神斧集團湘南爆破器材有限責任公司，湖南 永州 425000

1 概況

我國的有色金屬礦山在井下普遍采用淺眼留礦法開采。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工作臺。當礦房全部采空后，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行作業的，留礦的作用就是起臨時工作臺作用，并不起支撐圍巖的作用。該開采法以前均是采用導火索配火雷管的起爆方式，但隨著國家民爆行業對產品結構的調整，導火索和火雷管從2008年已禁止生產和使用，目前國內起爆雷管只剩下導爆管雷管和電雷管兩種，而電雷管由于對靜電敏感，在有色金屬礦山中禁止使用，因此只能采用導爆管雷管。近來我們對用導爆管雷管代替火雷管在有色金屬礦山的井下開采中做了大量試驗，并得出了最佳的網絡連接方法，下面將試驗情況簡述如下。

2 礦石的基本結構

我們選擇湖南某有色金屬礦做為試驗基地，該礦是有著百年開采歷史的國有老礦，由于開采歷史久，目前的生產作業面主要在中﹑深部，巖石介于堅固至很堅固之間，普氏系數[1]在8～15之間，具體有致密的砂巖和石灰巖﹑花崗巖﹑矽質砂巖﹑石英巖等，炸藥單耗在2.0kg/m3～3.8kg/m3。井下作業條件復雜，作業面廣，作業分散，井下局部滴水嚴重。

該礦一直采用傳統的淺眼留礦法進行開采：采場長度在70 m～120m之間，可采高度在25m～40m之間，采場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，采場寬度在1m～2.5m之間，采幅較窄，一次叫炮數量在100～200個之間，有部分采場沒有中央天井，采礦作業面示意圖如圖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火索的方式進行爆破，每個爆孔裝1發雷管配2m長的導火索，爆破時由兩個人分別從天井向兩邊逐孔點火，點完后撤離現場。由于每次點的炮孔數量多，存在較大的安全隱患，同時由于導火索的燃燒時間精度不一致，中間會出現不按順序起爆的現象而影響爆破效果，因此采用導爆管雷管需對以上問題加以考慮并解決。

3 爆破設計

目前采礦臺階炮孔為“1，2，1”型分布，即爆破需要形成“之”字孔逐孔爆破，根據采礦礦石的硬度及保護采礦狹小的現場不被破壞，且形成逐孔起爆順序，決定采用產品精度較高的導爆管延期雷管，根據逐孔起爆機理[2-4]及采礦實際情況我們設計了3種起爆方式，且進行了實地爆破優化。

3.1 半秒延期導爆管雷管串并聯分組起爆網絡

3.1.1 網絡設計

半秒延期導爆管雷管共分10個段，延時從0S至5S間隔為0.5S，根據爆孔間距導爆管的配長采用3m，采用并串聯分組起爆網絡，如圖3所示。

圖3 串并聯分組起爆網絡示意圖

說明：

1）為了連網方便，每一組起爆雷管均采用延期時間為5S的延期雷管，依次串聯；注意第一組起爆雷管應用足夠長的導爆管牽引至安全點進行起爆；

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

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

3.1.2 實驗結果

從現場爆破結果看，發現出現啞炮現象較嚴重，經檢查發現均是塑料導爆管被切斷引起的，說明后組與前組的爆破安全距離過短，前組炮孔爆炸后產生的爆炸飛散物切斷了后組的導爆管，從而出現了啞炮，該方案不可行。

3.2 導爆索串聯分組起爆網絡

3.2.1 起爆網絡基本情況

用導爆索（藥量為5g/m的低能導爆索）和半秒延期雷管組成網絡進行爆破，其中導爆索作為干線聯接，分別用半秒1～10段雷管組成一組，每發雷管的導爆管用專用塑料聯接塊與導爆索相連，每兩組導爆索間用一發延期時間為5s的延期雷管相連，起爆網絡如圖4所示。

圖4 導爆索串聯分組起爆網絡示意圖

說明：

1）主導爆索采用長延時起爆雷管起爆，每兩組導爆索之間采用延期時間為5S的延期雷管傳爆，依次串聯；

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

3.2.2 實驗結果

從爆破現場看，還是出現有啞炮現象，原因還是因導爆管切斷引起的，因前一組與后一組的距離過短短造成前組炮的飛散物切斷后一組的導爆管面出現啞炮，因此一定要保證前面的炮孔爆炸時在其后面一定距離內的炮孔的導爆管已被起爆，其延期時間要靠孔內延期雷管來實現，根據以上結果及參照國外的一些經驗，我們提出了采用如下的雙向雷管的網絡聯接方式起爆。

3.3 雙向導爆管雷管起爆網絡

3.3.1 雙向導爆管雷管

雙向導爆管雷管是由一根導爆管兩端各接一發雷管組成，其中一發放在地表，用于起爆下一個炮孔的一組雷管，另一發裝入炮孔中，用于起爆炮孔中的炸藥。該種爆破方式在國外比較普遍。

3.3.2 爆破網絡設計

為了保證達到預定的爆破效果，即按設計的爆破順序起爆不串段，則要求兩種雷管的延期時間精度較高；同時為了保證前面的炮孔爆炸后對后面的炮孔影響小，則地表延期雷管和孔內延期雷管的延期時間相差越大越好，但是延期時間越長，延期時間的精度越難保證，因此這兩者有處最佳值。參照國外的標準并結合我公司導爆管雷管的技術水平，我們將兩種雷管的延期時間分別設為：地表雷管的延期時間為500ms，孔內雷管的延期時間為5000ms。這樣當爆破網絡被起爆后，延期5000ms后第一個炮孔爆炸，此時第11個地表雷管也同時被起爆了，這樣可以有效地避免因前面的炮孔爆炸對后面爆破網絡的破壞。為了連接方便，專門設計了一個塑料連接塊并將地表雷管裝入連接塊中，使用時將后一發雷管的導爆管卡入前一發地表雷管所帶的連接塊中即可。起爆網絡如圖5所示。

圖5 雙向導爆管雷管起爆網絡示意圖

3.3.3 現場爆破試驗

根據上面設計的爆破網絡，我們到郴州某有色金屬礦進行了多次現場試驗，沒有出現網絡被炸斷破壞的現象，炮孔按順序起爆，達到了預期的爆破效果。

3.3.4 實驗結果

1）由于雙向雷管具有精度高的特點，從地表實驗觀察到的爆破情況來看，第10排外的地表雷管起爆時，第1個孔內雷管起爆，大大增加了爆破的安全距離，各排雷管起爆間隔清晰，傳爆穩定；

2）多次進行采礦現場爆破，傳爆可靠，未出現切斷現象，且改善了爆破效果，降低爆破震動﹑提高工作效率。

4 成本分析

由于用戶對成本比較敏感，如果成本增加太多用戶將難以接受。按2008年國家定價核算如下：導火索0.8元/m，火雷管0.45元/發，導爆管雷管1.8元/發（導爆管2m配長，每增加1m加0.22元）。原來每個炮孔需2m導火索和1發火雷管，成本為：0.8×2＋0.45=2.05（元）；采用雙向導爆管雷管需2發雷管和3m導爆管，成本為：1.8＋0.22＋0.45=2.47（元），每個炮孔增加了0.42元，用戶可以接受。

5 結論

通過試驗證明，采用目前的導爆管雷管，完全可以解決井下狹長礦帶逐孔爆破開采問題，而且通過網絡連接實現遠距離點火起爆，大大提高了爆破的安全性。國內有色礦開采及類似礦石開采都可以通過以上起爆方案舉一反三確定可靠﹑安全﹑切實可行的爆破方式，實驗表明雙向雷管在逐孔起爆方面優勢明顯，且爆破安全距離的增加只需降低地表雷管延時或增長孔內雷管延時即可，值得在需要逐孔起爆的爆破作業現場推廣。

[1]段克信，王維純.巖石堅固性系數的兩種簡易測定方法[J].遼寧工程技術大學學報，1981(1).

[2]廟延鋼，欒龍發.爆破工程與安全技術[M].北京：化學工業出版社，2007.

[3]中國力學學會工程爆破專業委員會.爆破工程[M].北京：冶金工業出版社，1996.

[4]鈕強.巖石爆破機理[M].沈陽：東北工學院出版社，1990.