空氣間隔器（干孔）在中深孔爆破中的應用

劉國　姜明達　張亞軍

摘 要：降低炸藥單耗，減少根底出現，降低炮孔內爆炸壓力，降低炸藥單耗；另外，由于裝藥位置提高，使孔內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。

關鍵詞：間隔器；爆破；應用

1 空氣間隔器（干孔）作用簡介

降低炸藥單耗，減少根底出現，降低炮孔內爆炸壓力，減少甚至避免因耦合裝藥而形成的礦巖沖擊過度粉碎，擴大破裂區范圍，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，為鏟裝等后續工序創造有利條件，適合在露天礦山中深孔爆破孔內任意位置進行空氣間隔裝藥的新型裝置。

空氣間隔器（干孔）的應用范圍：

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，其間隔長度為連續柱狀裝藥的15%～30%。

2 空氣間隔器（干孔）的在爆破時的作用

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。二次應力波的壓力超過巖石的極限破裂強度時，巖石的微裂隙將得到進一步擴展。

3、延長了應力的作用時間，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，使應力場得到增強的同時，也延長了應力波在巖石中的作用時間增加2～5倍。

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

3 露天石灰石礦山中空氣間隔器（干孔）的應用

石灰石礦在形成過程中廣泛發育著大小不一、規模不大的小型褶曲和小裂隙，部分地段還有可能出現溶洞，所以在石灰石礦山爆破過程中應充分觀察地形地貌，掌握巖石地質構造為爆破設計方案的選擇提供依據。

在存在著眾多的褶曲、裂隙和少數的溶洞地區進行爆破時要特別注意，下面簡單以溶洞對爆破作用的影響簡要說明。

1、溶洞對定向爆破拋擲方向的影響：

如圖1所示，設計藥包的拋擲方向是沿著最小抵抗線W1進行定向拋擲的，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、溶洞對拋擲方量的影響：

如圖1，藥包布置在溶洞上面進行拋擲爆破，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計范圍以外，甚至引起爆破飛石情況爆破安全事故。

4、爆破對周邊環境的影響

當今，人們的環境保護意識日益強烈，而爆破技術作為一種有效的施工手段，又經常應用在人口密集的城鎮地區，人們不僅關注著爆破噪聲、粉塵對環境的污染，而且也期待著爆破在完成工程目標的同時，減少對生態環境的破壞和影響。

露天爆破的粉塵主要來源于穿孔爆破，爆破后，產生的粉塵擴散到露天爆區的整個空間，然后進入大氣流擴散到地表。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，同時又減少了爆破粉塵的產生量，對周邊環境起到了一定的保護作用。

5、爆破有害效應的控制：

爆破有害效應是指：爆破地震波、空氣沖擊波、個別飛石飛散和噪聲、粉塵以及有害氣體。由于爆破有害效應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，則爆破有害效應也增大，反之則減弱。特別是地震效應，為了有效的控制地震效應，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，同時也減少了其它爆破有害效應對周圍環境的影響。

4 露天石灰石礦山中應用空氣間隔器（干孔）的成效

空氣間隔器（干孔）在實際應用中有操作簡單，使用靈活方便，降低炸藥單耗，減少根底出現，降低炮孔內爆炸壓力，減少甚至避免因耦合裝藥而形成的礦巖沖擊過度粉碎，擴大破裂區范圍，提高炸藥爆破能量的有效利用率等這些優點，還節省爆破費用。實際計算如下：

選定參數：

炮孔直徑：175毫米；使用炸藥品種：乳化炸藥（單價5.9元/kg）；

使用雷管為：塑料導爆管雷管15段14米（單價23.5元/發）；

15段7米（單價13.7元/發）

使用起爆炸藥：φ28膠質炸藥（單價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）單價為48元/發；

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

每孔爆材費用=主裝藥費用+起爆藥包費用+孔內雷管費用；

則每孔爆材費用=250kg×5.9元/kg+2kg×6.4元/kg+1發×23.5元/發=1511.30元；

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

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雷管；同時減小填塞長度，填塞高度：4.0米；

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

每孔爆材費用=216kg×5.9元/kg+2×2kg×6.4元/kg+1發×23.5元/發+1發×13.70元/發+1發×48元/發=1385.20元；

每孔降低費用=正常情況每孔爆材費用-采用空氣間隔器（干孔）每孔爆材費用；

每孔降低費用=1511.30元-1385.20元=126.10元。

可見，一個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非常可觀的。我單位自2010年開始采用空氣間隔器分段裝藥的方法實施爆破作業，至2013年已爆破成孔12000個，爆破礦量1200萬噸，節省費用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，有的巖塊過大，甚至出現特大巖塊及爆后邊坡不穩定的問題。

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