吳橋武

(湖南鐵軍工程建設(shè)有限公司， 湖南 長沙 410016)

在傳統(tǒng)露天開采中，大多數(shù)礦山及采石場都采用炮孔內(nèi)排間爆破和瞬間齊發(fā)爆破工藝。為了實(shí)現(xiàn)孔內(nèi)延期爆破，多采用雷管在孔底反向起爆和上層正向起爆。但在露天深孔爆破中，傳統(tǒng)的爆破技術(shù)普遍存在爆破有害效應(yīng)相對嚴(yán)重，影響后續(xù)的挖裝作業(yè)效率和鉆孔效率以及邊坡、人員和機(jī)具的安全。近年來，國內(nèi)逐漸應(yīng)用“逐孔起爆毫秒延期爆破技術(shù)”很好地解決了礦山爆破施工中產(chǎn)生的問題。

1 空氣間隔裝藥毫秒延期逐孔起爆技術(shù)簡介

逐孔起爆是國外興起的一種新型爆破技術(shù)，指所有炮孔按一定的等間隔延期順序接力起爆，實(shí)現(xiàn)在預(yù)爆區(qū)內(nèi)的每一個(gè)布孔平面內(nèi)的相鄰炮孔按照一定的時(shí)間間隔依次起爆，相鄰的排也按照另一個(gè)規(guī)定的時(shí)間間隔依次起爆。逐孔起爆的好處是每一個(gè)起爆孔都擁有3個(gè)以上的自由面，能獲得良好的爆破效果。

根據(jù)逐孔起爆毫秒延期爆破過程，該技術(shù)遵循以下原理：

（1）臺(tái)階爆破中增加應(yīng)力波疊加和巖塊相撞作用。

在爆破過程中，先爆的炮孔會(huì)產(chǎn)生一種壓縮式的應(yīng)力波，該應(yīng)力波會(huì)使臨空面的方向及炮孔間的巖石發(fā)生強(qiáng)烈的形變和位移，隨著爆轟波的擴(kuò)散和巖體裂隙的產(chǎn)生，炮孔內(nèi)的爆破壓力下降，作用減弱。使巖石在位移過程有足夠長的相互作用空間，這時(shí)相鄰炮孔再次起爆，后爆孔產(chǎn)生的爆破能量再一次作用于先爆孔，相鄰兩組炮孔的爆炸應(yīng)力波相互疊加，使爆炸應(yīng)力場的做功能力增加，從而加大了巖石間的相互碰撞作用，爆后巖石在 110～150 ms之間破碎，礦石開始進(jìn)入解體和塌落階段，當(dāng)?shù)谝豁懪诳灼鸨?，破碎礦石還沒有落到地面的時(shí)候，相鄰第二炮、第三炮孔相繼起爆，破碎和塌落的礦石在空中相互碰撞，使得礦石有了很好的破碎效果，后續(xù)炮孔以此類推，從而改善了爆破破碎度及爆堆的松散度，大大地提高了鏟裝的工作效率。

（2）自由面原理。逐孔起爆的作用機(jī)理就是起爆設(shè)計(jì)好的第一個(gè)炮孔，通過第一個(gè)炮孔爆破，應(yīng)力波作用巖體產(chǎn)生的裂縫，為后面的炮孔與側(cè)向的炮孔提供3個(gè)或者3個(gè)以上的自由面，后續(xù)炮孔以同樣的原理產(chǎn)生自由面，直至最后一個(gè)炮孔爆破完畢，這種起爆工藝的目的主要是為了減小后排炮孔的夾制作用。

（3）可以有效減弱爆破振動(dòng)。逐孔爆破大幅降低了瞬間齊爆產(chǎn)生的巨大爆破振動(dòng)，孔內(nèi)毫秒延期爆破減少了單響藥量，降低了爆破振動(dòng)波的疊加，因此無論在時(shí)間上，還是在空間分布上都大幅降低了爆破振動(dòng)的有害作用。

空氣間隔裝藥對于提高爆破質(zhì)量的實(shí)際意義：空氣間隔裝藥是一種不耦合裝藥結(jié)構(gòu)，在裝藥過程中，每個(gè)炮孔藥柱可以分成多間隔進(jìn)行裝藥，而各間隔之間采用空氣層隔開。這樣可以使炮孔內(nèi)的炸藥分布較為均勻，不會(huì)出現(xiàn)“扎堆”現(xiàn)象，可以使炸藥爆破產(chǎn)生的能量直接作用在臺(tái)階以上部分的礦石；藥柱間的空氣間隔層可以調(diào)節(jié)爆炸氣體產(chǎn)生的壓力，延長作用時(shí)間，從而增強(qiáng)爆破的破碎效果。

空氣間隔裝藥結(jié)構(gòu)和連續(xù)裝藥在孔網(wǎng)參數(shù)相同的條件下，空氣間隔裝藥結(jié)構(gòu)的爆破塊度較均勻、大塊率降低、爆堆較好，且降低單位炸藥消耗量。在臺(tái)階高度15～20 m時(shí)，孔底部分裝藥量占總裝藥量的50%～60%左右。

2 宜章縣巖泉鎮(zhèn)鐘家采石場的應(yīng)用實(shí)踐

鐘家采石場位于湖南省宜章縣巖泉鎮(zhèn)。礦區(qū)是層理狀、臺(tái)階式的大型礦床。巖石堅(jiān)固性系數(shù)為f=8～10。鐘家采石場礦山生產(chǎn)采用的爆破方式為深孔臺(tái)階爆破，臺(tái)階高度為 15 m，鉆孔設(shè)備采用JK580型潛孔鉆機(jī)，布孔方式為垂直梅花型布孔，炮孔孔徑為90 mm。

爆破參數(shù)見表1，裝藥結(jié)構(gòu)示意見圖1。

表1 爆破設(shè)計(jì)參數(shù)

圖1 裝藥結(jié)構(gòu)

礦山采用現(xiàn)有國產(chǎn)普通毫秒導(dǎo)爆管雷管，根據(jù)鐘家采石場項(xiàng)目現(xiàn)場巖石性質(zhì)和目前石場采購的普通毫秒導(dǎo)爆管雷管段位，項(xiàng)目部依據(jù)生產(chǎn)廠家的普通毫秒導(dǎo)爆管雷管試驗(yàn)數(shù)據(jù)及有關(guān)爆破理論，地表雷管設(shè)計(jì)的孔間延時(shí)和排間延時(shí)起爆時(shí)間按孔距、排距選取，選用孔間接力雷管Ms4（75 ms）、排間接力雷管 M s5（110 ms），孔內(nèi)選取高段位Ms9（310 ms）。由起爆點(diǎn)向礦體推進(jìn)，直至爆破結(jié)束（見圖2和圖3）。通過半年多的爆破驗(yàn)證，基本達(dá)到爆破設(shè)計(jì)要求，并達(dá)到了普通毫秒導(dǎo)爆管雷管的精準(zhǔn)爆破效果（見表2、圖4）。

圖2 單排逐孔起爆網(wǎng)路

圖3 雙排逐孔起爆網(wǎng)路

表2 3次爆破統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

圖4 爆破后效果

3 結(jié) 論

宜章縣巖泉鐘家采石場自采用空氣間隔裝藥逐孔起爆毫秒延時(shí)爆破技術(shù)后,爆破效果明顯改善，主要表現(xiàn)在以下幾方面：

（1）爆破塊度較均勻，大塊率降低幅度約達(dá)到70%，減少了二次破碎，炸藥單耗降低20%，基本解決了根底現(xiàn)象。

（2）能較好地控制爆堆的形狀，控制爆堆移動(dòng)方向，提高了爆堆松散度及均勻度，降低了礦石損失和貧化率，便于挖掘和運(yùn)輸，提高了鏟運(yùn)效率。

（3）降低了挖掘高度。

（4）實(shí)現(xiàn)每個(gè)孔單獨(dú)起爆，爆破振動(dòng)減小25%～40%，降低了爆破有害效應(yīng)的危害，石場周邊村民無人告狀，也沒有阻工問題的發(fā)生。