陳豐金，馮君元

（兗州中材建設(shè)有限公司，兗州250100）

目前，我國露天礦山中深孔爆破中大多采用連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)，存在著炸藥消耗量大，在部分地質(zhì)條件下會(huì)產(chǎn)生過度破碎等問題［1－3］。空氣間隔裝藥是將深孔中的藥柱用空氣隔開，分為若干段的一種裝藥結(jié)構(gòu)。其優(yōu)點(diǎn)是提高了裝藥高度，減少了孔口部位大塊率的產(chǎn)生，減小了炸藥消耗量，降低了爆破振動(dòng)；缺點(diǎn)是施工操作困難［4－5］。為此自主研發(fā)了空氣間隔器并進(jìn)行了多次試驗(yàn)，在取得良好的爆破效果的同時(shí)，降低了施工難度。

1 空氣間隔器

1.1 空氣間隔裝藥爆破機(jī)理

采用空氣間隔裝藥結(jié)構(gòu)裝藥時(shí)，炮孔內(nèi)藥柱中部存在空氣間隔。炸藥爆炸后相向傳播的兩個(gè)應(yīng)力波在空氣間隔中部相遇發(fā)生碰撞疊加，疊加后的應(yīng)力波對(duì)巖石產(chǎn)生破碎作用。根據(jù)米爾尼科夫理論，藥柱中的空氣間隔會(huì)降低爆炸產(chǎn)物對(duì)炮孔形成的最終壓力，卻延長了其對(duì)巖石的作用時(shí)間，增大應(yīng)力波傳給巖石的沖量，從而改善塊度質(zhì)量，降低大塊率［3］。并且減少了炸藥的使用量，降低了爆破地震效應(yīng)，減少了空氣污染，節(jié)省了資金支出［6－7］。

1.2 空氣間隔器的制作

空氣間隔器加工制作簡便，主要是根據(jù)不同的孔徑選用對(duì)應(yīng)的PVC管［8］，按照設(shè)計(jì)的長度進(jìn)行加工，然后在PVC管內(nèi)加放空氣壓縮氣囊，以提供所需的氣壓，最后用絕緣膠帶將PVC管兩端的開口封好，以防止管內(nèi)的空氣壓縮氣囊被損壞。自制式空氣間隔器的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2 空氣間隔器材料及造價(jià)分析

2.1 使用防靜電PVC管制作空氣間隔器

2.2 使用普通PVC管制作空氣間隔器

3 預(yù)防產(chǎn)生靜電的措施

為消除、控制及預(yù)防普通PVC管自身攜帶的靜電以及在使用過程中因摩擦而產(chǎn)生的靜電，根據(jù)大量實(shí)驗(yàn)及現(xiàn)場實(shí)際使用總結(jié)出了一些行之有效的原則和措施。

1）消除、控制及預(yù)防靜電產(chǎn)生的原則。對(duì)產(chǎn)生靜電的主要因素（接觸面積和壓力、物體的特性、帶電歷史、表面狀態(tài)、分離速度等）應(yīng)盡可能予以排除：使物體間的接觸面積和壓力盡可能小，接觸次數(shù)盡可能少，分離速度盡可能小，接觸狀態(tài)不要急劇變化；使相互接觸的物體在帶電序列中所處的位置盡可能接近；選用合適的材料及形狀，增大電導(dǎo)率等。

2）消除、控制及預(yù)防靜電產(chǎn)生的措施。①接地導(dǎo)出靜電；②使用靜電消除器，進(jìn)行靜電中和；③采用噴霧、灑水等方法提高環(huán)境濕度，抑制靜電的產(chǎn)生；④PVC管兩端用絕緣膠布纏裹，使空氣間隔器在孔內(nèi)下降過程中與孔壁隔離，起到絕緣的作用，防止因直接摩擦而產(chǎn)生靜電；⑤采用吊繩法人為控制空氣間隔器在孔內(nèi)的下降速度，即用麻繩將空氣間隔器吊起慢慢下放到空氣間隔位置，以降低因分離速度過大而產(chǎn)生的靜電［9］。

4 現(xiàn)場試驗(yàn)

4.1 國大石灰石礦山主要孔網(wǎng)參數(shù)

國大石灰石礦山目前主要采用的孔網(wǎng)參數(shù)有孔徑115mm和孔徑140mm的2種鉆孔?？讖?15mm的孔深均為16.5m，中部間隔長度為1.5～2.2m，每孔裝藥量為80kg，其它參數(shù)見表1?？讖?40mm的孔深均為16.5m，中部間隔長度均為2.2m，每孔裝藥量為110kg，其它參數(shù)見表2。

表1 孔徑115mm孔網(wǎng)參數(shù)

表1 孔徑115mm孔網(wǎng)參數(shù)

孔位編號(hào) 最小抵抗線／m 孔間距／m 單耗／（kg·t－1）4.0 3.6 0.140第二排 3.8 4.2 0.126第三排 3.8 4.2 0.126第四排 3.8 4.2 0.126第五排前排孔3.8 4.0 0.132

表2 孔徑140mm孔網(wǎng)參數(shù)

表2 孔徑140mm孔網(wǎng)參數(shù)

孔位編號(hào) 最小抵抗線／m 孔間距／m 單耗／（kg·t－1）3.5 6.0 0.132第二排 3.8 6.5 0.112第三排 3.8 6.5 0.112第四排 3.8 6.5 0.112第五排前排孔3.8 6.0 0.121

4.2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

因試驗(yàn)礦山地質(zhì)條件復(fù)雜，巖溶率高達(dá)7%左右，故試驗(yàn)時(shí)在地質(zhì)條件良好的地段采用自制空氣間隔器進(jìn)行裝藥，在溶洞較多的地段采用PVC管內(nèi)裝填塞物的方式進(jìn)行裝藥，以期獲得良好的爆破效果。試驗(yàn)結(jié)果見表3和表4。

表3 2010年實(shí)驗(yàn)結(jié)果

表4 2012年實(shí)驗(yàn)結(jié)果

由表3和表4可知，當(dāng)間隔部位在炮孔上部或下部時(shí)，雖然施工操作簡單，但前者孔口大塊率比連續(xù)裝藥時(shí)增加明顯，后者底部出現(xiàn)根底現(xiàn)象。當(dāng)間隔部位在炮孔中部時(shí)，可使孔口大塊率和連續(xù)裝藥時(shí)基本相同，而中部粉碎性破壞減少，巖石塊度均勻（如圖2所示），底部不出現(xiàn)根底現(xiàn)象，爆破震動(dòng)降低。故在炮孔中部使用空氣間隔器裝藥，爆破效果最好。

使用空氣間隔器可節(jié)約炸藥，從而節(jié)約爆破成本，試驗(yàn)結(jié)果和分析見表5和表6。

表5 使用空氣間隔器節(jié)約炸藥分析

表6 使用空氣間隔器效益分析

5 結(jié) 論

a.空氣間隔器制作簡單，使用方便。在江油國大、江油紅獅及哈爾濱濱州水泥礦山等多個(gè)項(xiàng)目部得到了廣泛應(yīng)用，其安全性和實(shí)用性通過了檢驗(yàn)。

b.采用自制式空氣間隔器裝藥有利于改善爆破效果，降低大塊率，降低爆破震動(dòng)，提高機(jī)械鏟裝效率。

c.采用自制式空氣間隔器裝藥有效降低了爆破成本，平均降低0.2元／t以上。按年供礦量4 000萬t計(jì)算，每年可節(jié)約800萬元爆破成本，若在全國同類礦山推廣使用，效益相當(dāng)可觀。

［1］ 葉海旺，康 強(qiáng)，趙明生，等.節(jié)理裂隙巖體空氣間隔裝藥爆破試驗(yàn)研究［J］.爆破，2012，29（2）：26－30，37.

［2］ 陳 震，史秀志，胡海燕，等.徑向不耦合條件下導(dǎo)爆索起爆性能的研究［J］.爆破，2013（1）：104－109.

［3］ 李先軍，李恒勇.空氣間隔裝藥在水泥礦山爆破中的應(yīng)用［J］.建材世界，2011，32（6）：143－145.

［4］ 王玉杰.爆破工程［M］.武漢：武漢理工大學(xué)出版社，2010.

［5］ 顧文彬，秦入平，王振雄，等.間隔裝藥起爆順序?qū)ι钏畮r石鉆孔爆破影響的數(shù)值模擬［J］.爆破，2012，28（3）：99－103.

［6］ 田 立，汪海波.水介質(zhì)不耦合裝藥爆破巖石破壞范圍的研究和應(yīng)用［J］.爆破，2012，29（2）：42－46.

［7］ 郭正勇，金書明，劉占忠，等.BJQ空氣間隔器在千業(yè)水泥廠礦山的應(yīng)用［J］.建材世界，2010，31（4）：53－55.

［8］ 李迎軍，張學(xué)禎，宋 華.預(yù)埋PVC管炮孔影響爆破效果淺析［J］.銅業(yè)工程，2012（4）：33－35.

［9］ 李貴洪.淺析靜電的產(chǎn)生、危害及其防御辦法［J］.科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2010（9）：213－214.