現場混裝乳化炸藥井下爆破推廣研究與應用

陳勝倫

摘要：目前大塘礦井下爆破作業仍然以人工裝藥為主，裝藥效率低，爆破作業人員勞動強度大，現場作業環境差，炸藥流失安全風險高，裝藥效率及爆破的安全性難以滿足礦山高速發展的需求。爆破作業成了制約采礦效率的關鍵環節。通過現場混裝乳化炸藥在大塘礦井下爆破研究，可提高爆破作業效率和民爆物品管理的安全性、有效改善爆破作業環境、降低爆破作業勞動強度等。

Abstract： At present， the explosion operation in Datang mine is still dominated by manual charging. The charging efficiency is low. Other disadvantages of traditional manual charging include high workload， poor working condition， high risk of dynamite loss， and the insufficient charging efficiency and explosion safety. All these disadvantages failed to fulfill the need of the development of mining. Explosion operations have become a key factor for mining efficiency. The main disadvantages of manual charging， include safety of civil dynamite regulation， explosion efficiency， working condition， and workload， would be enhanced on a big scale with research on on-site mixed emulsifed dynamite explsion experiment in Datang mine.

關鍵詞：現場混裝乳化炸藥;效率;安全

Key word： on-site mixed emulsified dynamite;efficiency;safety

中圖分類號：TU751.9? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）23-0082-03

1? 背景

“工業和信息化部辦公廳關于印發《民用爆炸物品行業技術發展方向及目標（2018年版）》的通知”指出，鼓勵開展現場混裝生產方式的高精度裝藥計量技術、在線參數檢測技術，鼓勵現場混裝技術與爆破技術相結合，開展相關優化研究;鼓勵提升現場混裝生產方式信息化和智能化水平，實現上料、運輸、混藥、裝藥等作業的全流程智能化管控。

司家營鐵礦采用現場混裝乳化炸藥進行回采，經過兩個多月的實踐，取得了良好效果，裝藥安全性明顯提高，現場作業人員勞動強度降低，爆破作業環境和現場空氣質量得到改善。金川公司二礦區使用現場混裝乳化炸藥后，在開拓、采準、回采等主要作業環節全面實現爆破裝藥機械化，減小工人的勞動強度，提高炮孔利用率和裝藥速度，大大減少了生產周期。酒鋼鏡鐵山礦樺樹溝礦區2017年引進了BCJ-41型井下現場混裝乳化炸藥裝藥車，進行了近1年的生產試驗，極大降低了工人勞動強度，提高生產效率2倍以上，爆破效果穩步提升。

而大塘礦井下爆破作業仍然以人工裝藥為主，裝藥效率低，一個回采作業面僅裝藥時間就要4個小時左右，爆破作業人員勞動強度大，現場作業環境差，炸藥流失安全風險高，裝藥效率、炮孔利用率和經濟效益等均比較低。

基于上述原因，甕福磷礦大塘礦于2018年8月31日開展現場混裝乳化炸藥在井下推廣使用的動員會，并于2018年9月初開始實施。

2? 水平孔裝藥試驗及研究優化

2.1 試驗前水平孔爆破基本情況

掘進工作面采用平行空孔直眼掏槽，斷面尺寸4950mm*3932mm。

優化前：布置空孔4個，孔徑110mm，掏槽孔、輔助孔、周邊孔共52個，孔徑50mm，每排爆破使用成品炸藥108kg，塑料導爆管雷管52發。

優化后：布置空孔3個，孔徑110mm，掏槽孔、輔助孔、周邊孔共45個，孔徑50mm，每排爆破使用現場混裝乳化炸藥135.6kg，成品炸藥14.4kg，塑料導爆管雷管45發。（圖1）

2.2 優化爆破效果

炮孔布置優化完成后，按設計進行鉆孔，作業面巖性節理裂隙較發育，巖石堅固系數f=10。在穿孔過程中發現掏槽孔位置孔底出現涌水，掏槽孔有少量垮孔，重新進行補孔;輔助孔、周邊孔成孔率較好。

鉆孔驗收合格后，開始進行水平孔爆破試驗。此次總裝藥量150kg，其中成品炸藥14.4kg，現場混裝乳化炸藥135.6kg。爆后檢查工作面，發現本次爆破巷道成型較好，巖石塊度較大（塊度≦500mm），掘進進尺2.9m。

通過多次水平孔試驗得出：在常規條件下，掘進工作面爆破參數為，鉆孔數為51個（其中裝藥孔47個和空孔4個），孔深3-3.2m，空孔孔徑110mm，裝藥孔孔徑50mm，現場混裝乳化炸藥密度1.16-1.18g/cm3，平均裝藥量163.8kg（149.8kg混裝炸藥加14.1kg起爆藥包）。

通過現場混裝乳化炸藥爆破優化后，與成品炸藥爆破相比，鉆孔數目平均從56個減至51個，掘進進尺從2.5m提高至2.9m，裝藥時間從60分鐘減少至45分鐘，爆破作業人員從4人減少至3人，效果較為理想。

3? 上向孔裝藥試驗及研究優化

3.1 上向孔裝藥設計基本情況

鉆機在拉底巷道中鉆上向孔，拉底巷道高3.5m，一個完整的底部塹溝一般鉆上向孔110個，每排孔11個，10排孔，排距1.5m，孔底距2-2.5m，單孔裝藥量24kg，礦量5130t，單排孔裝藥時間一般0.5小時左右，炸藥單耗為0.51kg/t。

3.2 上向孔裝藥試驗過程

試驗人員在經過認真分析研究，調整炸藥配方，進行地表模擬試驗。將PVC管固定在立柱上模擬上向孔，PVC管上部接入一根水管引入自來水模擬井下潮濕環境，然后進行90°上向孔裝藥模擬試驗，炸藥不掉落。上向孔裝藥時，在輸藥管口部安裝一個直徑60mm左右的托盤，通過螺紋固定在輸藥管上，裝藥前先使用炮棍檢驗炮孔深度、是否存在堵孔現象，將堵孔處理完成后，將輸藥管放至孔底，開始裝藥，負責拖動輸藥管的爆破人員在感受到輸藥管一端的推力后，緩慢拖動輸藥管，直至裝藥完成。采用這種裝藥方法裝藥，炸藥無掉落，解決了上向孔裝藥掉落的問題，切割天井爆破取得良好的裝藥效果。

4? 下向孔裝藥試驗及研究優化

4.1 下向孔爆破基本情況

每個礦房下向孔爆破主要分為切割天井爆破和礦石回采爆破，中采區采用反井鉆機鉆鑿形成切割天井，北采區采用切割天井一次爆破成井技術形成切割天井。

4.2 試驗情況

4.2.1 切割天井

采用中深孔臺車自上而下鉆鑿平行鉆孔，切割槽中布置一個中心孔，圍繞中心孔布置11個掏槽孔，外圍的8個孔為輔助孔，控制成井后的天井形狀，根據現場情況布置3個周邊孔。切割孔位設計時，先確定溜井中心孔，然后圍繞中心孔布置其余炮孔。具體參數如下：

空孔：孔深11.5m，孔徑120mm，孔數1個;

掏槽眼：孔距0.6m，排距0.6m，孔徑95mm，平均孔深11.5m，孔數11個;

輔助眼：孔距1.2m，排距1m，孔徑95mm，平均孔深8m，孔數6個;

周邊眼：孔距1.2m，排距1m，孔徑95mm，平均孔深6m，孔數3個;

裝藥量：使用2kg的乳化70炸藥作為起爆藥包，掏槽眼裝藥60kg，分兩段裝藥;輔助眼、周邊眼根據孔深，裝藥量30-48kg;

雷管：使用導爆管雷管1段、3段、5段、7段（主爆孔下部1段、上部3段，輔助孔5段或7段）。

4.2.2 礦房回采

孔網參數：孔距：0.6-1.8m，排距：1.25-4.2m，孔底距：1.5-4m，孔徑：95mm，孔深：6-21m，每排炮孔數量：6-10個，每次爆破孔數：10-34個。單孔裝藥量為：20-70kg。

從下往上分兩段裝藥，每孔底部使用1段雷管起爆，上部用3段雷管起爆，孔內微差。

孔間再分別使用5段、7段、9段導爆管雷管等微差爆破，減小爆破振動。（圖4）

下向孔爆破試驗，使用現場混裝乳化炸藥與成品炸藥爆破相比，不耦合裝藥變為耦合裝藥后，炸藥單耗略有增加，礦石破碎塊度明顯減小，爆破效果良好，爆破經濟效益較好。

5? 結論

①效率明顯提高。掘進工作面每循環節約裝藥時間15分鐘，裝藥效率提高25%;上向孔裝藥效率提高44.5%。現場混裝炸藥爆破循環進尺2.9m，較原循環進尺2.5m提高了16%，炮孔利用率從83.3%提高至96.7%。

②培養了一批熟練掌握井下現場混裝乳化炸藥爆破作業的技術人員、爆破作業人員。

③顯著提高現場爆破作業的安全性，降低炸藥流失風險。井下現場混裝乳化炸藥車運輸是炸藥原料及半成品，這些原料及半成品按一定的比例混制成炸藥并裝入炮孔，經過一定催化反應時間才成為炸藥，提高了運輸和爆破過程的安全性，杜絕了炸藥的遺失和挪作他用。裝藥效率高，減少人員在暴露空區下作業的時間，提高了爆破作業安全性。

④取得了一定的經濟效益。井下現場混裝乳化炸藥水平孔、上向孔、下向孔爆破成本有不同程度的降低，水平孔爆破可節約炸材成本60元/m，節約鑿爆綜合成本160元/m;在礦石回采爆破中，中采區、北采區礦石回采爆破炸藥成本不同程度降低，中采區節約炸藥成本0.95元/噸，北采區節約炸藥成本0.34元/噸。按大塘礦100萬噸礦石，14300m掘進的年度產量計算，年度節約采礦炸藥成本：54.13萬元，鑿爆綜合成本215.64萬元。

⑤總結了一套井下現場混裝乳化炸藥穿孔、裝藥、爆破工藝。為井下混裝炸藥向其他礦山推廣奠定扎實基礎。

6? 存在問題及展望

①現場混裝乳化炸藥與鉆孔參數量、爆破參數匹配關系的有待深入研究。

②現場混裝車的智能化、自動化發展。裝藥的自動化可內置爆破設計軟件的客戶端，裝藥作業前先在地面將當天的爆破設計輸入裝藥車。現場混裝車可以自動識別炮孔;通過機械手將輸藥管送入炮孔，調用爆破設計數據中存貯的炸藥類型及數量，完成裝藥。

③混裝炸藥擁有廣泛的應用前景。現場混裝炸藥系統的應用將會推進民爆產業結構布局優化升級，提高產業集中度和本質安全水平，建立安全長效機制，提升科技創新和自主創新能力，確保爆破裝備與技術健康、協調、可持續發展。

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