混裝乳化炸藥在露天石礦中的應用及爆速測量

泮紅星

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混裝乳化炸藥在露天石礦中的應用及爆速測量

泮紅星

(浙江京安爆破工程有限公司，浙江 杭州 310009)

通過混裝乳化炸藥在建德海螺洞山露天石灰石礦的應用，與傳統包裝乳化炸藥進行對比，分析了混裝乳化炸藥的特點與優勢，驗證其在特定環境下使用的可行性，并用爆速測試儀對混裝乳化炸藥的爆速進行測試，為進一步研究和生產混裝乳化炸藥提供技術支持。

混裝乳化炸藥；露天石礦；爆速測量

建德海螺水泥石灰石礦位于建德市李家鎮，以露天開采方式開采水泥用石灰巖，全礦區巖溶不發育，巖溶率小于3%，設計開采臺階高度為15 m，采場最終邊坡角為51°~55°。開采初始階段，主要采用包裝乳化炸藥與銨油炸藥進行爆破，裝藥時機械化程度低，且在遇到水孔及溶洞區域時，裝藥速度較慢且極易造成堵孔。為了提高爆破效率[1]，針對開采初期出現的問題，在后續開采中引入現場混裝乳化炸藥。

1 混裝乳化炸藥爆破設計

1.1 爆破參數

在引進混裝乳化炸藥初期，為確保爆破效果，通過10余次試驗爆破，最終確定比較合理的混裝炸藥主要爆破參數如下[2]：

(1) 臺階高度為15 m；

(2) 鉆孔孔徑以Φ168 mm為主、Φ138 mm為輔；

(3) 底盤抵抗線底，當孔徑為168 mm時，底= 5.0～6.0 m；當孔徑為138 mm時，底=4.0～5.0 m；

(4) 孔排距×，當孔徑為Φ168 mm時，主要采用7.5 m×5.0 m，當孔徑為Φ138 mm時，主要采用6.5 m×4.5 m；

(5) 超深為1.5 m；

(6) 堵塞長度2約為4.0～5.0 m。

1.2 裝藥結構

混裝炸藥為連續耦合裝藥，在遇到溶洞孔時，需要用特制138 mm/90 mm大小塑料袋，進行裝藥：剪一段比孔深長約2 m的塑料袋，將一端封死并放入孔內，再將混裝炸藥直接裝入塑料袋中(如圖1)。

遇到水孔時，直接將混裝炸藥管子放入孔底即 可[3]。

圖1 溶洞孔裝藥

1.3 起爆網絡

為了減少爆后側拉嚴重等問題，在混裝炸藥的網絡連接上稍微做了調整，孔內同樣采用400 ms耐高溫XE型非電導爆管雷管，地表采用17，65 ms等普通型非電導爆管雷管連接，將前排與后排時間間隔增加到48 ms。

1.4 爆破效果

由于混裝炸藥本身密度的不穩定性，一般來說孔內下部分密度大，上部分密度小，導致爆破后石料粒效果差不多)，但石料的平均塊度比包裝乳化炸藥小，避免了石料的二次破碎。由于混裝炸藥的爆速較包裝乳化炸藥大，使得爆破后根坎明顯比使用包裝炸藥少，且通過改變網絡聯接和排與排之間的起爆時間間隔，爆破的后拉側拉也得到了明顯改善，如圖2所示。

圖2 混裝乳化炸藥爆破效果

通過多次對包裝炸藥與混裝炸藥爆破前后的孔位及地形測量對比，發現使用混裝炸藥后，后拉側拉從原來的4~5 m減少到了2.5 m左右，為下一次工作面布置及鉆孔帶來了較好的條件。

1.5 經濟指標

(1) 單耗方面：混裝炸藥為耦合裝藥，裝藥密度為1.08～1.15 g/cm3，炸藥單耗為0.21～0.22 kg/t，比包裝炸藥單耗高約16%，但混裝炸藥的單價較低，藥量總價比包裝炸藥節省約10%。

(2) 鉆孔方面：炮孔直徑為Φ168 mm時，混裝乳化炸藥的孔網參數為7.5 m×5.0 m，包裝乳化炸藥為6.5 m×4.5 m；孔徑為Φ138 mm時，混裝炸藥的孔網參數為6.5 m×4.5 m，包裝乳化炸藥為5.0 m×3.5 m。混裝乳化炸藥炮孔超深為1.5 m，包裝炸藥炮孔超深為2 m。綜合計算，每平方米需要鉆孔米數，混裝炸藥比包裝炸藥約少20%。

(3) 人工及裝藥效率：與傳統的人工裝藥相比，混裝炸藥大大降低了人工成本，相比人工裝藥能節省人工成本約65%，節約時間60%以上。

2 混裝乳化炸藥爆速測量

針對應用在建德海螺石灰石礦山中的混裝乳化炸藥，抽取部分樣本測量爆速，檢測是否符合標準值。

測試系統構成如圖3所示。

圖3 電測法測試系統

本次測試共抽取混裝乳化炸藥樣本45 kg，分為3組，每組15 kg，分別起爆，并用爆速測試儀讀出其 爆速。

2.1 實驗器材和準備[4]

(1) 測速儀。本次測量采用ZBS9601B智能爆速測量儀，測時精度(包括信號形成電路和信號傳輸線在內)不低于0.1 μs。

(2) 傳感元件：Φ0.10~0.15 mm銅芯漆包線。

(3) 鋼板尺：300 mm，分度值1 mm。

(4) 不銹鋼鉤針：用于穿銅線。

(5) PVC塑料管：Φ150 mm×900 mm×5 mm(直徑×長度×壁厚)。在距塑料管一端100 mm和400 mm處各有一小孔，孔徑2.0~2.5 mm，2孔位置應在同一直線上。

(6) 起爆器材：XE系列耐高溫導爆管雷管，400 g起爆具。

2.2 實驗步驟

(1) 試樣準備。將準備好的3只PVC管封底，在混裝車裝填炸藥過程中取樣裝滿3管，貼上標簽。

(2) 傳感元件的安裝。當用Φ150 mm×900 mm×5 mm PVC管時，一般測距=300 mm。最靠近試樣起爆端的測點，距插入試樣中的起爆具端面的距離，應不小于直徑的3倍。用不銹鋼鉤針，將Φ0.10~0.15 mm銅芯漆包線沿試樣徑向穿過并保持平行，插入藥內部分應絞合并拉直。探針的首、尾均折向試樣尾端并用膠布或膠帶固定在試樣上。安裝好后，兩引出線在通電性能上應彼此保持斷開狀態，見圖4。

(3) 系統連接和準備。將安裝好傳感元件的試樣放置在待爆炸現場，把傳感元件的引出線與爆速儀的信號傳輸線連接起來。連接前先檢查起爆器材和爆速儀是否完好，以確保工作正常。爆速儀和試樣之間要保證有足夠的安全距離，周圍警戒，試爆區內所有人員撤離到指定位置。

(4) 起爆試樣。先將雷管與400 g起爆具(也可用包裝乳化炸藥或2號巖石炸藥做起爆藥包)制作成起爆體置于炸藥試樣封口的一端中心處，插入深度約為起爆具的高度。調整儀器處于待測狀態，記下儀器測得的數據，待試爆人員撤離到指定位置后，最后連接起爆器。按下起爆按鈕，試樣起爆。

圖4 傳感元件安裝

2.3 測試結果

將3次測速儀的讀數整理見表1。

表1 爆速測量結果

由表1可知，用于建德海螺石灰石礦的混裝乳化炸藥的爆速完全符合國家標準值3500 m/s。樣品3的爆速較小，分析原因是裝藥過程中PVC管內形成了空氣泡[5]，炸藥在爆轟時不連續，使得儀器讀數偏小。

3 結 論

(1) 現場混裝乳化炸藥的應用，相比傳統包裝乳化炸藥而言，不僅降低了經濟成本，還提高了工作效率，在礦山生產中具有一定的優勢。

(2) 混裝乳化炸藥是耦合裝藥，爆后平均塊度低，由于炮孔底部裝藥密度大，爆后根坎較少。

(3) 裝藥的密實性對混裝乳化炸藥的爆速有一定的影響，現場操作時應盡量避免，否則容易影響爆破效果。

[1] 胡燕武,林文勇.現場混裝乳化炸藥在華潤紅水河公司露天礦山的應用[J].爆破,2009,28(4):53?56.

[2] 劉殿中,楊仕春.工程爆破實用手冊[M].北京:冶金工業出版社,2003.

[3] GB6722-2014.爆破安全規程[S].

[4] 李曉虎,周桂松,郝亞飛,等.孔內爆速測試技術在水泥礦山中的應用[J].爆破,2014,31(2):75?77.

[5] 朱 寬,曹進軍,郝亞飛,等.對影響現場混裝乳化炸藥孔內爆速因素的探究[J].爆破,2016,33(4):118?122.

(2018?09?17)

泮紅星，男，工程師，主要從事礦山爆破工作，Email: 172336585@qq.com。