礦山爆破中新型氣體間隔裝置的應(yīng)用

摘 要：我公司的礦山項(xiàng)目較多，受項(xiàng)目炸藥庫儲量和炸藥的地方采購量限制，容易造成炸藥的供應(yīng)不足。另外有的礦山與居民區(qū)的距離較小，爆破產(chǎn)生震動，給居民生活、周圍的建筑物帶來眾多不良的影響，為了解決以上問題，提高爆破效率、減少成本，我們在穿孔作業(yè)中使用新型氣體間隔器取得了不錯的爆破效果，提高了經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：氣體間隔器 爆破試驗(yàn) 石灰石礦山

中圖分類號：TD8文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1674-098X（2013）4（b）-0090-02

目前，我國流行連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)，石灰石礦山爆破都用這種結(jié)構(gòu)，但這當(dāng)中也存在一些突出的問題，如消耗炸藥多，產(chǎn)生過度破碎等，導(dǎo)致火工品成本上升。所以采用間隔裝藥爆破，能達(dá)到節(jié)約能源、降低單耗的目的[1]。

1 空氣間隔爆破機(jī)理

空氣間隔裝藥與不耦合裝藥是相同的，廣泛應(yīng)用于爆破施工中，尤其是隧道開挖爆破[2]。多種研究表明，具有以下幾個優(yōu)點(diǎn)：一是大大降低孔壁的壓力；二是有效降炸藥單耗；三是提高能量的利用率，降低成本。應(yīng)力波可以在空氣柱中相互疊加，不僅增加了自身的作用時間，而且加強(qiáng)了對巖石的沖擊力，從而獲得理想的爆破效果。

2 氣體間隔裝藥爆破的優(yōu)點(diǎn)和問題

2.1 優(yōu)點(diǎn)

傳統(tǒng)爆破方式，炸藥被集中裝在下面，會導(dǎo)致上面能量不夠。采用分段裝藥，可以使能量均勻分布。在壓縮圈里面，由于氣體高壓作用，巖石會粉碎，會吸收大量的爆破能量。因?yàn)殚g隔氣體有很明顯的緩沖作用，它可能會降低壓力峰值，更重要的是能夠有效避免過度粉碎，延長巖石受力時間，這些力包括氣體對巖石的壓力，應(yīng)力波對巖石的沖力。這種方式充分利用了爆破能量，降低了成本，同時減輕對居民區(qū)和建筑物的影響。

2.2 氣體間隔器存在的問題

第一，氣罐式間隔器。要先把氣罐閥門打開，氣囊進(jìn)行充氣，然后把間隔器在放下過程中邊放邊充氣。一般情況下要等它到指定位置后，再等五分鐘充氣過程才能完成。要求十幾分鐘后方可繼續(xù)作業(yè)。

第二，現(xiàn)充式間隔器。間隔器放入指定位置以后，尾部的充氣管用地面的充氣設(shè)備進(jìn)行充氣，充氣管要在整個充氣過程完成以后才可以拔出。優(yōu)點(diǎn)是速度快，但需充氣設(shè)備，操作繁瑣。

3 新型氣體間隔器的優(yōu)點(diǎn)

新型氣體間隔器是對氣罐式間隔器的改進(jìn)，優(yōu)點(diǎn)是充氣速度快、操作簡便等，充氣時由5 min變?yōu)?0 s。

操作過程：首先間隔器放在指定位置上，由工人用力踩住測量繩子的上端并固定，將繩向上提起2 m，也就是說間隔器被提起了4 m，再把手松開，使它自由回落到原位，氣罐會10 s內(nèi)自動完成對氣囊充氣，所有步驟在40 s內(nèi)完成。

技術(shù)原理：測繩固定在間隔器氣罐拉環(huán)上。手松開后，間隔器自由落體運(yùn)動下落3 m時，速度達(dá)7.6 m每秒，這時測繩拉住間隔器，運(yùn)動速度瞬間變零，拉環(huán)受到?jīng)_力被拉起，氣罐的閥門被打開，快速氣囊充氣，氣罐的配重可以加大沖力。

4 利用氣體間隔進(jìn)行二次間隔裝藥的工藝改進(jìn)方法

我公司采用組合式臺階礦方法，鉆孔采用潛孔鉆，孔傾角70°，孔直徑是155 mm，較大炮孔也采用此方式來爆破。其中，氣體間隔器材料是由復(fù)合塑料膜和玻璃纖維制成，成本較低。使用方法是：首先打開氣罐的閥門，然后用手拉住間隔器上的繩子，要及時將間隔器放入直徑為155 mm的鉆孔內(nèi)，罐內(nèi)的壓縮氣體逐漸釋放，從而使間隔器慢慢膨脹。

通過不斷生產(chǎn)實(shí)踐，這種利用氣體間隔進(jìn)行二次間隔裝藥的工藝改進(jìn)方法具有以下幾個優(yōu)點(diǎn)。

一是露天爆破作業(yè)如采用間隔器裝藥可以有效避免炸藥受到雨、水的影響。二是可以降低孔內(nèi)爆炸壓力，減少沖擊粉碎，有效擴(kuò)大破裂的范圍，提高炸藥的利用率，降低成本。此外，還可以使爆炸壓力分布更加均勻，能有效客克服根底，為其他的后續(xù)工作創(chuàng)造了有力條件，還可以降低單孔裝藥量，有效減少爆后震動效應(yīng)，進(jìn)而提高爆破效果。

5 間隔裝藥的應(yīng)用

5.1 用于鄰邦控制爆破

中間間隔裝藥在金屬露天礦的控制爆破過程中應(yīng)用在孔底裝藥結(jié)構(gòu)，具有減震和保護(hù)邊坡的優(yōu)點(diǎn)。

在堅(jiān)硬巖層內(nèi)的坡腳線上，空氣間隔被應(yīng)用在炮底，使底盤免受強(qiáng)烈破壞。在軟巖中采用頂部與底部空氣間隔結(jié)購，對鄰近邊坡進(jìn)行控制爆破，也可有良好效果。

5.2 用于高臺階爆破

18 m臺階的底盤抵抗線較大，為了使爆破塊度在可控范圍，避免出現(xiàn)根底，采用間隔裝藥，可以減少炸藥使用量，從而提高效益，達(dá)到爆破均勻的目的。此外，在一些情況下也可使用混合裝藥結(jié)構(gòu)，在炮孔下面裝高密度和高威力炸藥，這樣可以克服高臺階帶來的大抵抗線。炮孔上面裝密度和威力比較低的炸藥，這樣可以使炸藥的能量分布均勻。目前高臺階露天礦的炮孔直徑提高到310～400 mm，增加了各個炮孔藥量，對大抵抗線有直接消弱作用。如只增大上部抵抗線的裝藥量，會導(dǎo)致能量增加過度，引起浪費(fèi)。因此提高爆破破碎效果的有效方法是間隔和間隔混合裝藥結(jié)構(gòu)。

6 空氣間隔裝藥在凡口礦的試驗(yàn)應(yīng)用

凡口鉛鋅礦采用地下深孔采礦。常用間隔裝藥的方式，其結(jié)構(gòu)參數(shù)選取憑借的是經(jīng)驗(yàn)。我們需要探究最好的結(jié)構(gòu)參數(shù)，獲得理想的爆破效果。

實(shí)驗(yàn)采場是間柱采場。采用FDQ法分層掏槽。一共進(jìn)行了五次爆破，當(dāng)采場的自由面爆破時，隨后由北向南回采，一共進(jìn)行了七次側(cè)向崩礦爆破。由于大部分的孔深有26.4 m，為了使兩側(cè)充填體不遭到破壞，不僅要采用孔間微差爆破，而且要采用孔內(nèi)微差爆破。所以，間隔不能完全使用空氣，還要使用部分河沙。

在試驗(yàn)中，按不同的裝藥參數(shù)分別進(jìn)行試驗(yàn)。在第6，7，8次實(shí)驗(yàn)的爆破中，空氣、河沙高度均為1.5 m左右，爆后，從-120 m拉底層效果不如預(yù)期，塊度較大。從第九次開始，調(diào)整了參數(shù)，使空氣間隔與河沙都都保持在1 m，改善了爆破的塊度。見表1裝藥結(jié)構(gòu)參數(shù)（如表1）。

第6，7，8次爆破塊度不好，第九次開始，有明顯變化，第11，12，1，3次塊度非常理想。第6，7，8次爆破，河沙空氣間隔偏大，效果不好。第七次爆破，L3/L1比較大，受L2/L1偏大的影響，破效果不理想。因此在過程中一定要重視空氣聯(lián)合間隔裝藥與河沙及空氣間隔長度。9，10次爆破L3/L1，L2/L1都在0.35左右，效果有很大改善。在第11，12，13次爆破中，由于L2/L1，L3/L1都小于0.5，所以效果理想。模型實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，使用河沙空氣間隔裝藥，最優(yōu)范圍是0.45～0.50。假如不采用孔內(nèi)微差，只采用空氣間隔裝藥時，L3/L1在0.6～0.7之間較好。在間隔采場的兩側(cè)都是充填體，而充填體的質(zhì)量普遍較差，在平常爆破中應(yīng)用合理的空氣間隔裝藥，可以保護(hù)填充體，在整個回采過程中保持完好。

7 爆破效果

7.1 中部間隔

如圖1所示，第一批爆破試驗(yàn)中部氣體的間隔為1.5 m，上面的巖粉填充6.5 m，上面裝藥10 m，下面裝藥12 m，炮孔深31 m，超深1.6 m。

為了提高爆破效果，單排孔可鄰孔錯開，前、后排錯開。用1.5 m高的氣體間隔置換了1.5 m藥柱。使1 m以上的大塊比例達(dá)到25%左右，使用1.5 m氣體間隔后，大塊率控制在20%以下。

在第二批爆破試驗(yàn)中，中部氣體間隔保持在2.5 m，上面巖粉填充5.5 m，下部裝藥為13.5 m，上部裝藥為8.5 m。效果與連續(xù)裝藥相比沒有大的改變。[3]

7.2 底部間隔

如圖1所示，因?yàn)榈撞繋r石受夾制作用，很容易出現(xiàn)根底，所以底部氣體間隔此采用1m，有效減小對居民區(qū)震動。我們在采用底部間隔的同時又采用中部間隔，但是中部間隔不能超過2 m，上部裝藥量是總裝藥量的1/3，各個堵塞長度一定要符合爆破要求。[4]

8 應(yīng)用新型氣體間隔裝置的效果

一般采用中部氣體間隔2.5～3 m，從而達(dá)到了以下效果。[4]

第一，改進(jìn)深孔爆破方法，穿孔作業(yè)采用直徑為90 mm的潛孔鉆機(jī)，采用連續(xù)裝藥的方式。穿孔深度是30～40 m，臺階高度是28～32 m，超深1.5～2 m，上面堵塞充填5～6 m，孔距4 m，行距是3 m，前排抵抗線3～3.5 m。炸藥消耗量為0.39 kg/m2，大塊率維持在25%，主要是靠挖掘機(jī)的破碎錘對爆破后產(chǎn)生的大塊進(jìn)行進(jìn)一步的破碎。現(xiàn)在的炸藥單耗是0.34 kg每平方米，每年大約可以節(jié)約20萬元的炸藥費(fèi)。[5]

第二，炸，在炸藥數(shù)量相同的情況下藥消耗減少，爆破量增加提高了石灰?guī)r產(chǎn)量。

第三，有效降低震動效應(yīng)，減少爆破次數(shù)，減少安全管理成本，提高作業(yè)效率。

9 結(jié)語

空氣間隔裝藥結(jié)構(gòu)具有兩大優(yōu)點(diǎn)，它們分別是是效果明顯和操作方便。所以工人們在施工過程中大都使用這種方法。這種新型氣體裝藥結(jié)構(gòu)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用，尤其是地下大直徑深孔爆破，在改善爆破效果方面具有重要實(shí)踐價值。空氣間隔裝藥結(jié)構(gòu)可以加強(qiáng)了對爆破的控制作用，以達(dá)到改善爆破效果的目的。空氣間隔裝藥結(jié)構(gòu)安全可靠、操作方便，可以使應(yīng)力波形狀發(fā)生改變，降低應(yīng)力峰值，延長壓力的作用時間，增加能量和沖量的密度。它可以把爆破能量分配地更加合理，使低粉礦率和大塊率有效降低，從而加強(qiáng)爆破控制作用，改善爆破效果，進(jìn)而提高經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

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