“新型”间隔装药技术降低露天矿深孔爆破炸药单耗的应用

    定祥山石灰石矿是华润水泥(贵港)有限公司水泥原料基地，于2005年l2月投产，生产至今近3年。矿山采用瑞典生产的阿特拉斯L6(孔径Φ150mm)液压潜孔钻机，台阶高度20m(矿山开采初期)和15m(正常生产)。在今年4月底前，台阶深孔爆破一直采用粉状岩石膨化炸药连续装药技术，炸药单耗居高不下，平均在0.18 kg／t。爆破后的矿石显得过于粉碎，碎石平均粒度约为 250 mm ，爆落矿石铺散宽度较大。研究认为目前的深孔爆破炸药单耗可以进一步降低，为此在对爆破参数作进一步优化的同时，从对溶洞、裂隙的处理办法中得到启发，提出了采用“新型”空气间隔装药技术，以达到提高爆破质量和降低深孔爆破炸药单耗的目的。

1  空气间隔装药爆破作用原理

    空气间隔装药爆破时，炸药爆破产生的冲击波在炮孔内反射产生第二次应力波，从而使炮孔周围的裂隙网络在气体升压之前就扩展开。虽然会造成炸药在孔内产生的压力有所减少，但在一系列余震的反复作用下，冲击波对岩石作用的时间增加了1～4倍，使岩石破碎有所提高。

2  施工方法

2．1  间隔位置的选取

    空气间隔位置对破碎效果会产生较大的影响。间隔位置有3种：孔底间隔、中部间隔、上部间隔。在生产过程中，通过使用这三种间隔位置不同的装药方式，并认真观察爆落矿石和跟踪铲装情况，发现：①孔底间隔，爆后往往会存在较多根底。其原因是钻孔超深一般根据矿山的岩性、钻孔孔径、炸药品种等因素加以确定，一经确定，变化较少，如本矿山超深为2．5～ 3m 。采取孔底间隔后，孔底装药不够，不足以克服岩石底部的夹制作用，因而会出现根底。②上部间隔，爆后往往会出现大块。其原因是上部装药过少，爆炸能量不足以破坏台阶上部岩石，以致形成大块。③中部间隔，爆破效果好。其原因是由于上下两个药柱爆炸后，两个相对冲击波阵面的相互叠加，产生相互作用和振动更加强烈，其破碎效果优于底部和上部间隔的破碎效果。正是如此，本矿山目前比较赞同采用中部间隔的装药方式。

2．2  间隔长度的选取

    空气间隔长度是决定破碎效果的关键因素。随着间隔长度的增加，产生的破碎程度下降。在其临界间隔值内，其破碎程度的下降是很小的。临界间隔长度取决于炸药类型及周围介质的结构和强度。为了充分破坏岩石，克服岩石底部的夹制作用，同时减少大块率的产生，从爆炸能量的分布看，一般下部占60％～70％，上部占30％～40％。因而一般间隔长度取连续柱状装药的20％～25％为宜。在生产过程中，本矿山对 20m 台段高度，采取间隔3～3． 5m ； 15m 台段高度，间隔2～2． 5m ，均取得了较好的爆破效果，炮堆整齐，根底、大块率很少，几乎为零，见表l。

表1  华润贵港矿山部分深孔中部间隔装药爆破情况

段高是指台阶高度，部分地段高出标准设计台阶高度，是由于开采初期采准形成的。

2．3  中部间隔的设计

    对于中部间隔，较简单的方法是采取炮孔间隔位置前排与后排错开，若三排炮孔，第一排与第三排相同，中排孔间隔位置提高一些：若有四排炮孔，第一排与第三排相同、第二排与第四排相同。如本矿山 15m 台阶，三排炮孔，钻机设计深度17． 5m ，每米装药量16． 5 kg ／m，间隔 2m ，堵塞 6m ，单孔药量 156kg 。第一排孔与第三排炮孔装下段药柱为 100kg (即药长 6m )，再间隔；第二排炮孔装下段药柱l 25 kg (即药长7． 5m )再间隔。

    为充分利用炸药的爆炸能量，使用炸药爆炸能量在炮孔内均匀分布，更有效地破坏岩石块度，还可采取相邻炮孔间隔位置交错的方式，以此获得更理想的爆破效果。在生产实践中，先后使用了这两种间隔方式，排与排错开，孔与孔错开，发现后者爆破效果更优于前者。

2．4“新型”间隔装药施工

    装药时，先向孔内装入一袋散装岩石炸药后，将加工好的第一个起爆药包(此时该药包采用反向起爆，即雷管的聚能穴指向孔口)放入炮孔，再接着装药；待装完下段炸药之后，使用一根Φ3细麻绳捆绑一支Φ90乳化炸药放于炮孔中至下段炸药面上，再将麻绳提起所选取的间隔长度，如 2m 或 3m ，然后用一块大石系住，再将一支Φ90乳化炸药用小刀划开几道口，投入孔中，接着再装上一段炸药；待即将装完上段炸药之前(一般剩一袋或一袋半炸药时)，放入加工好的第二个起爆药包(此时该药包采用正向起爆，即雷管的聚能穴指向孔底)。

    直至将上段炸药装完；最后，用钻孔的岩粉进行堵塞。中部间隔装药结构示意见图1。

图1  中部间隔装药结构示意图

3  结语

    矿山露天深孔爆破“新型”间隔装药是改变装药结构的一种爆破工艺，在原有的爆破器材基础上，无需投入较大的成本，只需增加一点点很小的麻绳成本，但却有效地降低了炸药申耗。华润水泥(贵港)公司石灰石矿山深孔爆破从原来采用连续装药结构，炸药平均单耗为 0.18 kg ／t，到现在采用“新型”中部间隔装药技术，炸药单耗降至0.l 3kg /t左右，自采用这种装药方式后，每月可节约炸药近 20000kg ，直接节约炸药成本10万多元，这就大大地降低了矿石的开采成本。因此，这种“新型”中部间隔装药技术，看似简单却对提高经济效益非常明显，无需增加投入过多的成本而操作简单方便，对降低深孔炸药单耗是一个可行的办法，希望给同类矿山在降低深孔爆破炸药单耗、节约矿石开采成本方面提供一定的指导意义和参考作用。