光面爆破間隔裝藥孔底起爆的實踐及總結

呂海政 董春雨

摘 要：山鋼集團萊蕪礦業有限公司目前采礦方法為機械化盤區下向分層進路膠結充填采礦法，已經應用多年，在充填體假定的保護下進行大斷面進路采礦，安全系數較高。進路礦房邊幫控制尤為突出。目前采用連續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路兩幫平整度較差，局部超欠挖較多，故進行光面爆破間隔裝藥孔底起爆的試驗。本文以馬莊鐵礦為例，進行實踐總結。

關鍵詞：爆破方法；鑿巖臺車；炸藥；導爆管

1 概述

馬莊鐵礦目前采用連續裝藥孔底起爆的方法，采礦方法為機械化盤區下向分層進路膠結充填采礦法。主要施工斷面：4m×4m。由于現有裝藥方式效果較差，兩幫不是十分平整，為此進行了改進光面爆破裝藥結構及傳爆方式的試驗研究 ，并取得成功。實踐證明 ，使用φ32mm乳化炸藥卷時 ，改進后的裝藥結構及傳爆方式比傳統的方式產生的光爆效果要好得多。

試驗選在馬莊鐵礦-154m水平5～9線礦房進路中，該處礦體賦存于大理巖和蝕變閃長巖接觸帶上。主礦石性質為磁鐵礦，絕大多數為塊狀構造、粒狀結構、致密中硬，局部有粉狀構造，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。選用現場平時使用的φ32mm乳化炸藥卷。

2 現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 ，一般采用導爆索將炸藥綁扎成炸藥串的方法 ，但導爆索價格昂貴 ，成本高。

2.3 傳爆中斷及殘藥問題

由于是不耦合裝藥 ，易產生管道效應 ，有可能使炮孔中的裝藥爆轟中斷而留下殘藥。使用φ32mm 乳化炸藥卷的連續裝藥方式時 ，炮孔內留有殘藥的現象尤為明顯 ，經常出現雷管炸了而炮孔內的炸藥未被完全引爆的現象 。

2.4爆破效果問題

在施工中 ，凡未采用專用光爆炸藥或導爆索藥串的硐室，均存在著光爆半孔殘留率低或超欠挖較嚴重等問題。

3 間隔裝藥傳爆試驗

3.1基本參數確定

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計算和選擇：

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炮孔密集系數校核m1=a1/W1

當孔距大于等于最小抵抗線時，m1≥1，應力波先到達臨空面破碎圍巖，高壓氣體隨之釋放到臨空面，炮孔間應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m1≤0.8，兩炮孔應力波破碎孔周邊圍巖后設計輪廓外形成超挖。

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

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

3.4裝藥間隔

根據礦石中硬性質且有一定韌性，徑向不耦合系數1.4，軸向不耦合系數2～7應取大值，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3.3，為能更好的實現光面爆破效果，保證較大的孔痕率，藥卷應均勻的分布于堵塞物以內的炮孔中并以空氣柱間隔，但考慮到切割藥卷和綁扎時炸藥變形影響炸藥威力，故不切割藥卷進行間隔裝藥并每支藥卷各插一發相同段別非電導爆管雷管用以傳爆；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 ，此時用拇指卡住炮棍上代表孔口位置的做好標記 ，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記，再用炮棍將一個藥卷推入孔內 ，炮棍上剛才標記位置到達孔口處 ，這時藥卷就處在設計位置上。重復上述步驟 ，即可完成整個炮孔的裝藥過程。

4 最終方案確定

眾所周知周邊孔的爆破參數是實現光面爆破的關鍵技術參數，我們通過對各區域進行試驗，根據不同的礦巖地質條件，最終確定周邊孔孔距如下：礦石周邊孔孔距確定為40cm，特殊地段可適度調整周邊孔參數。

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

5 試驗結果及分析

5.1試驗分析

孔底連續裝填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之一 ，其數值越大 ，炸藥越易于被傳爆。試驗中使用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間隔裝藥的傳爆。

5.2試驗效果

就現有條件下試驗礦房情況：采礦進路頂板充填體假頂冒落和充填體幫塌落現象大幅度減少，特別是不貼近下盤巖石進路，噴漿支護量大幅減少。巷道的斷面規格、形狀完全符合工程設計要求，炮孔利用率均能達到80%左右。

6 經濟效益分析

3m深的光爆孔內用兩發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，停止繼續采用導爆索進行連接起爆，取消導爆索后使安全性得以提高，同時節省了施工時間、藥串綁扎工人的工資、加工藥串的膠布、竹片、導爆索或為了使炸藥齊爆而在每段裝藥內所裝的一發非電毫秒雷管。現以一個 3m 深的光爆孔為例 ，將與傳統的方法進行經濟比較 ， 每孔可節約4.625元，成本降低30.2%。據初步估算月節約3萬元左右。可見 ，光面爆破間隔裝藥傳爆方式的改進，不但加快了施工速度、改善了成型質量 ，而且取得了良好的經濟效益。

7 結論和建議

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

7.2只用兩發發雷管就成功地使 3m 深的光爆孔內的所有裝藥全部傳爆 ，擺脫了對導爆索傳爆的依賴。

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% ，取得了較好的經濟效益。

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