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改进浅孔爆破效果的研究及应用

发表时间：2021/6/22 来源：《基层建设》2021年第6期作者：王宝亮

[导读] 摘要：本文通过认真分析井下巷道掘进爆破后爆破效果不理想及产生盲炮的原因，提出相应改进措施，并取得了良好效果。

        温州盛达矿山建设工程有限公司驻鲁中矿业有限公司浙江省温州市 325000
        摘要：本文通过认真分析井下巷道掘进爆破后爆破效果不理想及产生盲炮的原因，提出相应改进措施，并取得了良好效果。
        关键词：光面爆破；盲炮；爆破网络；殉爆
        1 提高光面爆破效果
        在爆破作业中工人单纯为保证单炮进尺，会不自觉地加大炸药量，即便是巷道顶眼，也会放3-4支药卷，这样做的结果就是即使爆破进尺得到保证，但巷道周边围岩多次破坏，巷道成型很差，给支护和安全都造成了极大困难。
        1.1 光面爆破的优点
        （1）光面爆破在安全性上的优点。我们知道，矿一直要求在巷道掘进中实行光面爆破，这种爆破技术的优点是显而易见的。从地质条件上分析，在工区施工范围内，矿床顶底板围岩岩性变化较大，顶板围岩主要为石炭系板岩、角岩，局部为古近系砂砾岩；矿体底板围岩为奥陶系大理岩、透辉石矽卡岩、闪长岩、蛇纹岩，及蚀变闪长岩等。正常情况下除大理岩、闪长岩及蚀变闪长岩稳定性较好外，其他围岩稳定性都很差。古近系砂砾岩，其胶结物为粘土质及钙质，固结不好，遇水后易崩解松散；石炭系岩石节理裂隙发育，性脆易碎，掘进时易引起坍塌掉块；大理岩及其蚀变岩石，当含泥质较多时也易破碎坍塌。根据矿山实际生产揭露本区地应力较大，接近矿体附近时巷道多变形或坍塌，不经支护几乎无法生产。
        （2）光面爆破在生产效率及成本上的优点。我们知道巷道成型规整，会极大地减少掘进超挖量和出碴工作量，加快掘进速度，提高了施工进度。而且由于巷道成型平滑规整，凹凸很少，工人在进行压网作业中会大大节省力气，且不会浪费支护材料施工在凹凸不平的岩石上，这样会降低不少人力及材料成本。
        1.2 技术改进措施
        为保证光面爆破效果，如何用最少的药量既保证进尺，又能保证巷道轮廓平整。从理论上我提出了几条对策，经过与技术科商议，最终确定利用殉爆原理来解决这个问题。
        所谓殉爆，即是一个药卷爆炸后引起与它不相接触的临近药包爆炸的现象。因为在实际作业中我们通常使用连续接触的药卷来实施爆破，但是我们发现，用这种方式爆破，会使光面爆破中一个很重要的指标即炮花留存率很低。下面是一个试验结果。见图1、表1所示。

        图1 反向连续装药方式示意图
        表1 试验结果

        利用殉爆的原理，可以使炮孔内爆轰波分布均匀，从而可以达到光面爆破的效果，在此期间我们多次试验，确定最合适的殉爆距离，最终决定：压顶眼装药仍为2支，其中一支从中掰开分成两个半支，半支用炮棍送到炮孔底部，然后将整支药穿入雷管再用炮棍送到中部，最后再送入另个半支药卷，三支药卷间距450mm，间距可以通过在炮棍上用胶布做记号来控制，最终在原试验部位重新进行了试验，得到如下结果。见图2、表2所示。

        图2 反向间隔装药方式示意图
        表2 改进后试验结果

        2 降低盲炮率
        在巷道掘进过程中，由于现有的爆破器材、工艺技术水平和施工人员的素质等多种因素影响，使得盲炮成为一种较常见的爆破事故，如果处理不得当，一方面会对井下施工人员的生命安全造成重大威胁，另一方面盲炮的存在也会给生产本身带来十分不利的影响，造成爆破作业失败及材料的严重浪费。
        2.1 盲炮产生的原因分析
        2.1.1 火工材料的质量
        工区目前在井巷掘进中一直采用的是非电导爆管分段起爆法，那么如果盲炮是由火工材料质量差引起的，则一是雷管猛度或者质量达不到要求，不能引爆炸药；二是炸药间各种成分配比不合理，或是炸药制造工艺存在问题而影响炸药的技术性能；三是导爆管内有杂物混入或者管壁药量不足。虽然火工材料质量差是盲炮产生的原因之一，但经过多年的使用经验，我们发现这种情况在张家洼铁矿显然是不存在的。
        2.1.2 爆破网路问题
        （1）分段爆破时炮孔段位分布。当采用非电导爆管分段爆破时，掏槽眼、辅助眼及周边眼的段位一定要分清楚，根据起爆顺序依次为掏槽眼—辅助眼—周边眼，如果段位分布混乱，会造成先爆部分飞石切断未爆部分。其次，各段位延时时间不应过长，延时时间过长时也容易造成切断。
        （2）传爆雷管段位。全断面响炮时，通常会以中心眼为中心，联成两个或三个导爆管簇，各簇导爆管必须与同一段位的导爆管雷管连接，最后用连接器将起爆元件连接到一起，才能保证爆破顺序不变。如果传爆雷管段位不一致，会造成爆破顺序混乱，导致爆破切断。
        2.1.3 操作工艺问题
        （1）炮孔不吹眼或炮孔内有塌孔现象。在装药之前，由于吹眼不彻底，塌孔可能造成炸药装不到底堵在孔中或可能造成相接两个药柱间出现间隙，药卷之间空隙大于殉爆距离，药卷在炮孔内无法起爆，并且不吹眼会潜在地造成炮孔内破碎岩石将导爆管挤压坏，产生盲炮。
        （2）装药技术不规范。在装药、装填炮泥时未按规定进行操作装药，用炮棍送药用力过大，炸药被压实，使其敏感度降低，这就是我们常常说的“压死现象”。此外，因为我们一直采用的是反向装药方式，工人在用炮棍装药时若用力过大，极易造成雷管和药卷的脱离，从而导致雷管爆而炸药不爆的情况。
        （3）雷管与导爆管未充分接触。在用雷管传爆时，若捆扎在雷管附近的导爆管排布不均匀，导爆管不能与雷管完全接触，造成断路产生盲炮。此项经现场调查得知，当传爆雷管连接的导爆管数目较多时，由于雷管数目较少或者联线人员马虎大意，致使有些段位的导爆管不能与雷管接触到，加之用胶布捆扎，联线完成后也无法进行检查，造成未联接到的导爆管无法被激发而产生盲炮。
        2.2 盲炮的预防与措施
        针对掘进台车施工，设计炮眼数目为52个，各个炮眼采用的导爆管雷管段别为：
        1号中心眼使用1段；
        2～6号炮眼为空眼，不装药；
        7～12号掏槽辅助眼使用3段；
        13～20号辅助眼使用5段；
        21～30号辅助眼使用7段；
        31～40号及46～52号周边眼使用9段；
        41～45号底眼使用10段。
        在施工人员管理及施工工艺上，要求装药前要用高压风进行吹眼，装药时对装药情况进行现场指导并考核，雷管必须与引药紧密联接，放炮员要一手拉直导爆管，一手用炮棍将药卷轻轻送入炮眼，防止把雷管与药卷分离，以保证良好的传爆性，严禁用炮棍用力捣有导爆管的一侧。在联线时对施工人员进行技术指导，联线一定要工整，各炮孔应装段位一定要明确，为保证传爆效果，可用2个或3个传爆雷管来连接每簇导爆管。
        3 结束语
        由此可见，在该工程内大面积采用大孔径浅孔爆破，通过减少循环作业次数的方式能有效降低石方钻孔的成本，实现一定的经济效益。经实践表明大孔径浅孔爆破的爆堆集中，无底跟，超挖控制也较好，同时因填塞长度一般较大，不易产生远距离飞石。
        参考文献：
        [1]谢建德.大孔径浅孔爆破设计原则及参数选择[J].金属矿山，2007（3）：88-89.
        [2]汪旭光.爆破设计与施工[M].北京：冶金工业出版社2011.
        [3]颜事龙.现代工程爆破理论与技术[M].徐州：中国矿业大学出版社，2007.