摘要：中部间隔装药是利用空气间隔器、钻屑等材料，在炮孔中间进行间隔，从而减少装药量，提高上部装药高度，达到既节省炸药，又减少上部大块的目的。由于地形等原因，某矿山部分地区的台阶高度比常规区域要大得多，如果还按照以前的连续耦合装药方法装药，药量少了会产生大块，不利于挖运；药量大了又会造成炸药消耗过多，增加生产成本。通过引入空气间隔装药，很好地解决了这一问题。
关键词：矿山爆破；大台阶高度；中部间隔装药
0 前言
自从炸药发明以来，爆破技术一直在造福于人类。爆破工程的大量应用，为矿山开采、铁路修筑、公路修筑、机场建设等节省了大量的人力和财力，大大推动了这些行业的发展。与此同时，人类对爆破技术的研究也随着爆破技术的应用而不断发展。根据应用场景的不同，工程爆破可以分为露天爆破、孔桩爆破、隧道爆破、矿山井下爆破、水下爆破、拆除爆破，等等，每一种爆破类型都已经发展出了很多理论。尽管如此，对爆破技术的研究仍然停留在经验公式上，还不能做到特别精确。
间隔装药技术是爆破中的一项技术，根据间隔的位置，又可以分为底部间隔装药、中部间隔装药和顶部间隔装药三种类型。使用的间隔材料可以是空气，也可以是钻屑等。中部间隔装药，在特定的情况下可以节省炸药，改善爆破效果，节省施工成本。
1 间隔装药技术的原理研究
目前对于间隔装药的作用机理，还没有形成一套完整的理论，尚处于试验阶段。一般认为，炮孔采用连续耦合装药时，药包的表面与炮孔孔壁岩石直接接触，使炸药爆轰产生的压缩应力波和爆轰气体压力在孔壁岩石周围形成压碎区。压碎区的岩石不仅产生严重的粉碎性破坏，还产生较多能量使压碎区的温度骤然升高。尽管目前对压碎区岩石的破碎与其所消耗的能量之间的定量关系尚不清楚，但普遍认为压碎区的形成具有经济上的不合理性。
无论是底部、中部还是顶部间隔装药，都是通过改变药包与炮孔孔壁的接触关系，来降低压缩应力波和爆轰气体作用在孔壁的最大压力，同时延长压力的作用时间，如图1所示。降低炮孔壁受到的最大压力，可以减少孔壁周围岩石的过度粉碎。延长压力作用时间，能使岩石充分破碎，提高破碎质量。
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图１ 孔壁压力与作用时间关系
2 空气间隔装药技术在露天矿山爆破中的应用
某露天磷矿矿山位于我国西南某省，该矿山在设计时，设计的常规台阶高度为10 m，但是在局部地区，由于地形等原因，台阶高度比正常高度高出许多达到15 m以上，有的甚至超过20 m，炮孔深度也比原来大大加深，深度在18 m～24 m之间。在现有设备条件下，炮孔孔径不能进行调整，由于炮孔深度太大，如果继续采用原来的连续装药结构且保持装药单耗不变的话，则势必填塞高度过大，上部大块太多，达不到预期爆破效果。如果为了减少大块率而加大装药高度，炸药消耗量会成倍地增加，炸药单耗会很高，从而推高爆破成本。为解决此问题，决定采用间隔装药结构，即先在孔底装填炸药，并放置一个起爆药包，然后在孔内放一个空气间隔器，利用空气间隔器将炮孔填塞一部分，然后在上部再装填炸药，并放置第二个起爆药包，最后回填。
2.1 有关布孔与装药参数
布孔参数如下：孔距7 m，排距6 m，孔径200 mm，炮孔倾角90°，即垂直孔。施工中炸药采用现场混装铵油炸药，雷管使用数码电子雷管，由于铵油炸药感度较低，需要使用起爆具作为中继起爆器材，用于将雷管的爆轰波传递给铵油炸药。为了避免由于施工中雷管脚线断裂等原因而产生盲炮，每段药柱使用2发电子雷管配1个起爆具制作起爆药包。根据以往经验，该矿废石剥离爆破的单耗在0.40 kg/m3左右。炮孔深度在18 m～24 m之间，超深约2 m。以孔深20m为例，单孔装药量为7 m×6 m×18 m×0.40 kg/m3≈300 kg。关于炸药在两个分段中的分配问题，通过查阅文献，大部分文献认为两段药柱中炸药质量比在3:7到4:6之间是最好的。我们选取3:7，这样上段实际装药90 kg，下段实际装药210 kg，中间使用两个空气间隔器隔开，每个空气间隔器长度约为1 m，总的间隔长度约2 m。炮孔的延米装药量约为30 kg，下段装药长度约7 m，上段装药长度约3 m，回填深度约8 m，装药结构图如图2所示。
图2 装药结构示意图
2.2 延时网路设置
采用电子雷管作为起爆器材，延时设置灵活，每发雷管的延时时间可以任意设置，且不需要使用地表管。本次延时设计采用孔内0 ms（即同一个炮孔中的4发雷管同时响），孔间42 ms，排间23 ms，如图3所示。
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图3 延时网路示意图
2.3 爆破效果
经采用分段装药，爆破达到了预期的效果。爆后块度均匀，几乎没有什么大块（如图4所示），能够很好地满足铲装要求，而炸药单耗也控制在0.40 kg/m3左右，跟以前的10 m台阶高度的炸药单耗基本相同，效果非常理想。
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图4 爆后效果图
2.4 施工难点与注意事项
2.4.1 间隔装药技术难点
⑴现场操作时，分段装药量不易控制，由于现场的条件限制，不能完全按设计确定的药量准确装药。
⑵当钻孔超深太大时，需要在装药前先将炮孔回填一部分，否则会造成炸药的巨大浪费。而回填深度又往往难以掌握, 需要认真测量。
⑶间隔装药操作比较繁琐，需要多人配合施工，加上以前没有采用间隔装药的经验，在施工中难免会出现一些疏忽。因此，需要加强施工管理，做到精心施工。
2.4.2 注意事项
（1）由于炮孔孔径大，炮孔又很深，要防止石块从孔口落入炮孔内，将雷管脚线砸断。
（2）在地形平整的地方，可以将炸药由混装车内直接打到炮孔中，在地形不平整的地方，可以先将制好的炸药装入包装袋中，然后再倒入炮孔中。
（3）有时候，炸药车的计量会有较大误差，在装药时，要勤量回填深度，通过量回填深度，及时发现药量不足或药量过多、炮孔中存在空洞等问题。
（4）为了保证分段装药技术能够按设计标准施工 ,特别要注意穿孔质量, 确保有较高的成孔率, 当出现废孔和堵孔时 ,必须要补钻孔或透孔 。
3 结论
由于地形原因，炮孔比常规情况下要深许多，按照常规的连续耦合装药方法装药，要么会产生大块，不利于挖运；要么炸药消耗过多，增加生产成本。通过引入空气间隔装药，成功解决了这个两难问题，既节省了炸药，又控制了大块的产生。
参考文献
［1］ 汪海涛.露天煤矿爆破工程［M］.徐州：中国矿业大学出版社，2012.
［2］ 顾毅成.爆破工程施工与安全［M］.北京：冶金工业出版社，2004.