空氣間隔裝藥逐孔起爆技術在采石場的應用

2018-10-25 01:48:12吳橋武

采礦技術 2018年5期

吳橋武

(湖南鐵軍工程建設有限公司，湖南長沙 410016)

在傳統露天開采中，大多數礦山及采石場都采用炮孔內排間爆破和瞬間齊發爆破工藝。為了實現孔內延期爆破，多采用雷管在孔底反向起爆和上層正向起爆。但在露天深孔爆破中，傳統的爆破技術普遍存在爆破有害效應相對嚴重，影響后續的挖裝作業效率和鉆孔效率以及邊坡、人員和機具的安全。近年來，國內逐漸應用“逐孔起爆毫秒延期爆破技術”很好地解決了礦山爆破施工中產生的問題。

1 空氣間隔裝藥毫秒延期逐孔起爆技術簡介

逐孔起爆是國外興起的一種新型爆破技術，指所有炮孔按一定的等間隔延期順序接力起爆，實現在預爆區內的每一個布孔平面內的相鄰炮孔按照一定的時間間隔依次起爆，相鄰的排也按照另一個規定的時間間隔依次起爆。逐孔起爆的好處是每一個起爆孔都擁有3個以上的自由面，能獲得良好的爆破效果。

根據逐孔起爆毫秒延期爆破過程，該技術遵循以下原理：

（1）臺階爆破中增加應力波疊加和巖塊相撞作用。

在爆破過程中，先爆的炮孔會產生一種壓縮式的應力波，該應力波會使臨空面的方向及炮孔間的巖石發生強烈的形變和位移，隨著爆轟波的擴散和巖體裂隙的產生，炮孔內的爆破壓力下降，作用減弱。使巖石在位移過程有足夠長的相互作用空間，這時相鄰炮孔再次起爆，后爆孔產生的爆破能量再一次作用于先爆孔，相鄰兩組炮孔的爆炸應力波相互疊加，使爆炸應力場的做功能力增加，從而加大了巖石間的相互碰撞作用，爆后巖石在 110～150 ms之間破碎，礦石開始進入解體和塌落階段，當第一響炮孔起爆后，破碎礦石還沒有落到地面的時候，相鄰第二炮、第三炮孔相繼起爆，破碎和塌落的礦石在空中相互碰撞，使得礦石有了很好的破碎效果，后續炮孔以此類推，從而改善了爆破破碎度及爆堆的松散度，大大地提高了鏟裝的工作效率。

（2）自由面原理。逐孔起爆的作用機理就是起爆設計好的第一個炮孔，通過第一個炮孔爆破，應力波作用巖體產生的裂縫，為后面的炮孔與側向的炮孔提供3個或者3個以上的自由面，后續炮孔以同樣的原理產生自由面，直至最后一個炮孔爆破完畢，這種起爆工藝的目的主要是為了減小后排炮孔的夾制作用。

（3）可以有效減弱爆破振動。逐孔爆破大幅降低了瞬間齊爆產生的巨大爆破振動，孔內毫秒延期爆破減少了單響藥量，降低了爆破振動波的疊加，因此無論在時間上，還是在空間分布上都大幅降低了爆破振動的有害作用。

空氣間隔裝藥對于提高爆破質量的實際意義：空氣間隔裝藥是一種不耦合裝藥結構，在裝藥過程中，每個炮孔藥柱可以分成多間隔進行裝藥，而各間隔之間采用空氣層隔開。這樣可以使炮孔內的炸藥分布較為均勻，不會出現“扎堆”現象，可以使炸藥爆破產生的能量直接作用在臺階以上部分的礦石；藥柱間的空氣間隔層可以調節爆炸氣體產生的壓力，延長作用時間，從而增強爆破的破碎效果。

空氣間隔裝藥結構和連續裝藥在孔網參數相同的條件下，空氣間隔裝藥結構的爆破塊度較均勻、大塊率降低、爆堆較好，且降低單位炸藥消耗量。在臺階高度15～20 m時，孔底部分裝藥量占總裝藥量的50%～60%左右。

2 宜章縣巖泉鎮鐘家采石場的應用實踐

鐘家采石場位于湖南省宜章縣巖泉鎮。礦區是層理狀、臺階式的大型礦床。巖石堅固性系數為f=8～10。鐘家采石場礦山生產采用的爆破方式為深孔臺階爆破，臺階高度為 15 m，鉆孔設備采用JK580型潛孔鉆機，布孔方式為垂直梅花型布孔，炮孔孔徑為90 mm。

爆破參數見表1，裝藥結構示意見圖1。

表1 爆破設計參數

圖1 裝藥結構

礦山采用現有國產普通毫秒導爆管雷管，根據鐘家采石場項目現場巖石性質和目前石場采購的普通毫秒導爆管雷管段位，項目部依據生產廠家的普通毫秒導爆管雷管試驗數據及有關爆破理論，地表雷管設計的孔間延時和排間延時起爆時間按孔距、排距選取，選用孔間接力雷管Ms4（75 ms）、排間接力雷管 M s5（110 ms），孔內選取高段位Ms9（310 ms）。由起爆點向礦體推進，直至爆破結束（見圖2和圖3）。通過半年多的爆破驗證，基本達到爆破設計要求，并達到了普通毫秒導爆管雷管的精準爆破效果（見表2、圖4）。