李金平

摘 要：鏡鐵山黑溝露天礦是酒泉鋼鐵公司最主要的鐵礦石原料基地，位于甘肅省肅南裕固族自治縣祁豐鄉(xiāng)境內(nèi)，分期開采，一期設(shè)計規(guī)模為200萬t/a，二期設(shè)計規(guī)模為300萬t/a。生產(chǎn)任務(wù)比較緊張，然而中深孔爆破中水孔問題尤為突出，嚴(yán)重影響爆破效果和產(chǎn)量的順利完成。受降雨量、地質(zhì)地形影響，甘肅省嘉峪關(guān)市酒鋼集團宏興鋼鐵股份有限公司鏡鐵山礦水孔問題主要集中在7-10月份，水孔主要集中在靠近邊坡風(fēng)化礦石區(qū)域和礦巖交界區(qū)域。本文通過對孔內(nèi)水形成的原因進行分析、探討造成爆破效果差的根本原因，通過原因分析找出應(yīng)對方法，為中深孔水孔爆破效果改善提供有力的保障。

關(guān)鍵詞：水孔形成原因；水孔處理；爆破效果；炸藥線密度

1 水孔的形成原因

通過爆破施工過程的測孔和觀察，發(fā)現(xiàn)炮孔內(nèi)積水的主要原因有：巖層裂隙滲水、邊坡區(qū)域受風(fēng)化作用影響含水量高。

1.1 巖層裂隙滲水

黑溝露天礦臺階高度為15m，穿孔深度一般為17-17.5m（含超深2-2.5m）。據(jù)作業(yè)過程的觀測分析，有水炮孔主要是巖層裂隙滲水孔。裂隙是指固結(jié)的堅硬巖石在各種應(yīng)力作用下破裂變形而產(chǎn)生的空隙，裂隙是斷裂構(gòu)造的一種，通常把巖體中產(chǎn)生的無明顯位移的裂縫叫作裂隙。裂隙主要產(chǎn)生在礦巖交界和斷層處，由于結(jié)構(gòu)面的存在，給水孔創(chuàng)造了條件，當(dāng)臺階在此區(qū)域穿孔時，巖層裂隙水流入炮孔，水孔深度隨時間逐漸增加，積水深度一般在0.5-8m左右。

1.2 邊坡區(qū)域受風(fēng)化作用影響含水量高

北部邊坡長期受風(fēng)化作用影響嚴(yán)重，屬于節(jié)理較發(fā)育區(qū)域，巖體破碎嚴(yán)重，風(fēng)化層約40m，含水量較高，從而造成此區(qū)域穿孔困難，穿孔質(zhì)量差，炮孔容易變形變細(xì)，同時有近九成的水孔，給后續(xù)工序帶來極大困難。

2 造成爆破效果差的主要原因

2.1 孔內(nèi)積水影響炮孔質(zhì)量

孔內(nèi)積水影響炮孔質(zhì)量主要體現(xiàn)在兩方面：結(jié)冰使炮孔孔徑變細(xì)、孔壁掉渣或松軟使孔徑變細(xì)。

2.1.1 結(jié)冰使炮孔孔徑變細(xì)

目前黑溝露天采場開采高度位于3640-3820m之間，屬于高海拔區(qū)域，溫度較低，晝夜溫差大，孔內(nèi)積水極容易結(jié)冰。冰附著在孔壁上，隨凍結(jié)時間延長，附著的冰越來越厚，從而使孔壁越來越細(xì)，孔壁變細(xì)不利于裝藥，勢必會降低線裝藥密度，使炸藥爆炸能量不足以克服底盤抵抗線而造成爆破效果差。

2.1.2 孔內(nèi)塌落使孔徑變細(xì)

在地質(zhì)條件較差，有裂隙、層理較發(fā)育區(qū)域穿孔時，受到巖層性質(zhì)及結(jié)構(gòu)的影響炮孔上部孔壁會產(chǎn)生掉塊、疏松現(xiàn)象。由于穿孔過于超前，孔壁長時間浸泡在水中使孔壁上巖渣局部塌落，巖渣塌落極易造成炮孔堵塞，如果在裝藥過程中巖渣或巖塊塌落使裝藥炮孔堵塞，造成裝藥量不足，直接影響線裝藥密度，造成爆破效果差。

2.2 孔內(nèi)積水影響炸藥性能

在乳化炸藥中，水是氧化劑的主要溶劑，是造成分散相對均勻溶液的唯一介質(zhì)，水的含量對炸藥穩(wěn)定性和爆炸性能有很大影響。從穩(wěn)定性和爆炸性能兩方面的因素，乳化炸藥的最佳含水量應(yīng)在9%-12%。但是當(dāng)炸藥總含水量超過此范圍時，嚴(yán)重影響爆破效果。

2.2.1 水含量對炸藥爆速的影響

爆速是衡量乳化炸藥性能好壞的一個重要指標(biāo)。爆速高則猛度高，對介質(zhì)的局部破壞作用就大，有利于提高爆破效果。在乳化炸藥體系中，水作為溶劑，溶解氧化劑與可燃劑，組成乳化炸藥的分散相。水的含量對乳化炸藥的穩(wěn)定性有顯著影響。當(dāng)孔內(nèi)積水過多時，炸藥含水量會超出12%，會直接降低密度，導(dǎo)致炸藥化學(xué)反應(yīng)不徹底，炸藥能量沒有充分釋放，從而導(dǎo)致爆速急劇下降，沒有足夠能量破壞巖體，爆破效果必定極差。

2.2.2 水含量對爆炸威力的影響

爆炸威力是反映炸藥做功能力的相對指標(biāo)，威力大，對巖體的破壞能力強，爆破效果好。炸藥爆炸是炸藥能量急劇釋放的過程，伴隨著高溫、高壓的產(chǎn)生。但是當(dāng)孔內(nèi)積水過多時，炸藥起爆后，所含的水變?yōu)檎羝沾罅康臒崮?，炸藥的爆溫會急劇下降，同時會延期炸藥的爆轟時間，破壞能力瞬間降低，無法達到預(yù)期效果。

2.3 乳化炸藥懸浮在水中使線裝藥密度不足

乳化炸藥密度約1.10-1.15g/cm3，比水略重，按理論值應(yīng)該能沉到孔底，但是在裝藥過程中由于巖渣懸混入水中，容易形成泥漿，使混合液密度增大，導(dǎo)致混合液密度大于炸藥密度，乳化炸藥就會漂浮在液面上，導(dǎo)致炮孔裝不進藥。

通過進一步分析，發(fā)現(xiàn)KY-250孔干孔裝藥時乳化炸藥線裝藥密度為60kg/m；而水孔裝藥時，根據(jù)水孔深度而定。當(dāng)水孔深度小于2.5m時，線裝藥密度一般在45-50kg/m；當(dāng)水孔深度2.5-5m時，線裝藥密度一般在30～45kg/m；當(dāng)水孔深度大于5m時，線裝藥密度一般在20-30kg/m。

由于水孔的存在，導(dǎo)致炸藥不能到達孔低超深位置，而超深位置正是克服底盤抵抗線的位置，是底板抬高的主要原因。

2.4 起爆器放不到合適位置導(dǎo)致盲炮產(chǎn)生

由于孔低水的存在，導(dǎo)致氣爆具不能放到設(shè)計位置，氣爆具不能與炸藥充分接觸，導(dǎo)致拒爆的產(chǎn)生。給生產(chǎn)和安全帶了極大威脅。

3 改善水孔爆破效果的技術(shù)措施

3.1 增加鉆孔深度

孔深是影響炮孔裝藥量及爆破效果的重要參數(shù)。本礦采用KY-250垂直孔穿孔，孔深可用（1）式計算求得：

L=H+h（1）

式中：L——孔深，m；

H——臺階高度，m；

h——超深，m。

對于干燥的炮孔來說，孔深等于鉆孔深度。對于水孔，由于孔壁周圍靜水壓作用，鉆孔時部分巖渣不能排出孔外而重新落回孔底，從而使有效孔深不夠。所以水孔的鉆孔深度應(yīng)大于孔深，其值用（2）式計算：

Ls=1/K*（H+h）（2）

式中：Ls——水孔的鉆孔深度，m；

K——有效孔深率，%，K等于鉆桿提出后炮孔深度與鉆機鉆進深度之比，可通過試鉆求得。

3.2 爆破前采用爆破法排水

組織爆破前，先對炮孔進行仔細(xì)檢查，應(yīng)做到“一測、二看、三確認(rèn)”。先測炮孔深度和積水深度，是否設(shè)計要求，是否需要處理；看孔壁是否完整、孔內(nèi)是否有巖塊或冰層；確認(rèn)炮孔深度是否符合設(shè)計要求、炮孔質(zhì)量是否完好、炮孔是否需要處理。經(jīng)過確認(rèn)可以用爆破法的水孔。當(dāng)積水高度小于1.5m，可不做處理，直接裝藥；當(dāng)積水高度1.5-2.5m時，可在炮孔底部裝乳化大包，在上部采用基質(zhì)車裝乳化基質(zhì)；當(dāng)積水高度大于2.5m，應(yīng)處理后直接裝藥。

黑溝露天礦采用爆破法處理水孔，具體步驟如下：先測量炮孔積水深度，深度大于5m時，用乳化炸藥2kg左右加工藥包，要求加工成條狀，在藥包下面捆綁1kg左右?guī)r塊，使藥包能充分進入積水下部，然后起爆。起爆完后，立即測量水孔，水深小于2.5m時，開始裝藥，水深大于2.5m，繼續(xù)處理，藥量要適當(dāng)?shù)臏p少，是上次的一半。

3.3 中間間隔裝藥

間隔裝藥時把藥柱分為兩段，下部人工裝入乳化大包炸藥，藥量根據(jù)水深決定，中間放入間隔器，上部使用基質(zhì)混裝車裝藥，藥量根據(jù)填塞高度決定，間隔器距下部藥柱不宜過高，不能超過3m。底部炸藥能有效地克服根底，中間間隔器的有效使用提高了藥柱高度，使炸藥的部分能量分配到炮孔頂部，能有效地減少頂部大塊。

3.4 加工蜂窩狀藥卷

通過現(xiàn)場施工發(fā)現(xiàn)，無論有積水的炮孔使用基質(zhì)車裝藥，還是人工裝藥，均不能使炸藥到達孔低，炸藥線密度遠(yuǎn)小于設(shè)計要求，同時藥柱連續(xù)性難以保證，爆破效果和爆破安全難以確保。

3.5 合理組織穿孔節(jié)奏

在降雨季節(jié)應(yīng)合理組織好穿孔工作，使穿孔工序和鏟裝工序能有序的銜接，避免穿孔工序太超前，造成孔內(nèi)積水過多引起的爆破效果差和成本浪費的問題。

4 結(jié)論

通過合理的實施水孔解決措施，黑溝露天礦改善了水孔爆破質(zhì)量不僅能確保產(chǎn)量的順利完成，同時能降低因處理根底而造成的成本費用，給礦山帶來客觀的經(jīng)濟效益。

參考文獻：

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