逐孔起爆微差爆破技术的研究和实践

文章编号:1006-7051(2006)02-0028-04逐孔起爆微差爆破技术的研究和实践付天光1,张家权2,葛勇1,费鸿禄1(11辽宁工程技术大学工程爆破研究所,辽宁阜新123000;21山西平朔安太堡露天矿,山西平朔036006)摘　要:多排孔微差爆破在露天矿山中已经得到广泛应用,并且技术日趋成熟。

随着对微差爆破技术研究的深入以及新型爆破器材的研发,“逐孔起爆微差爆破技术”被提出并得到广泛应用,极大地推动了露天矿爆破技术的发展。

文中论述了“逐孔起爆微差爆破技术”的基本原理和特点,指出该技术符合最小抵抗线原理、空间补偿原理以及提高爆炸能量利用率的要求,分析了应用该技术时合理微差时间选择过程以及爆破网路安全性问题,并根据现场试验数据说明了该技术的优势。

关键词:微差爆破;逐孔起爆;高强度导爆管雷管;爆破安全中图分类号:TD23514;TD235133 文献标识码:ASTUD Y AND PRACTICE OF TECHNOLO GY OF M ILL ISECONDBLASTIN G IGN ITED IN BOREHOL E SEQU ENCEFU Tian 2guang 1,ZHA N G Jia 2quan 2,GE Yong 1,FEI Hong 2l u1(11The Engi neeri ng B lasti ng Instit ute of L iaoni ng Technical U niversity ,Fuxi n 123000L iaoni ng ,Chi na ;21The A ntaibao O pencut of S hanxi Pi ngshuo ,Pi ngshuo 036006S hanxi ,Chi na )ABSTRACT :Multi 2row millisecond blasting has been widely applied in open pit mines and is coming to maturity with the further study into millisecond blasting technology and developments of new explosive materials going on ,the technology of millisecond blasting ignited in borehole sequence has been put forward and applied widely ,greatly promoting the development of blasting technology in the open pit mines 1The present paper discussed the basic principles and characteristics of “millisecond blasting ignited in borehole sequence ”,and pointed out that the technology accorded with both burden principle and place compensation principle ,and met the requirements of improving the blasting energy ′s utilization rate 1The paper also analyzed the questions ,such as the choice of the rational millisecond and improvement of the security of blasting net 1Finally ,the advantages of such technology were presented with the help of the statistics collected from field experiments 1KE Y WOR DS :Millisecond blasting ;Ignition in borehole sequence ;High 2strong non 2electric detonator ;Blastingsafety收稿日期:2006-02-10作者简介:付天光,研究所副所长,副教授、在读博士研究生。

1　引　言目前国内矿山中较成熟的微差爆破技术是使用普通毫秒导爆管雷管加起爆弹作为起爆手段,实现了孔内延期、孔底反向起爆,爆破震动、爆破块度和爆破飞石得到一定程度的控制。

但随着露天矿机械化作业程度的提高,采用普通的毫秒导爆管雷管时由于其强度较低,在利用装药车进行装药过程中容易因外界因素(如装药车碾压、连接过程中的误差、延时过长引起先爆孔对后爆孔网路破坏等)的影响,使整个网路的安全性降低;同时由于目前我国生产的普通毫秒导爆管雷管名义延期时间多以5ms 或25ms 的倍数递增,孔间存在微差时间重合的情况〔1〕,很难满足实际工程中的需要,爆破效果相对难以控制,当同段起爆的炮孔数量比较多时,导致段第12卷　第2期2006年6月 工程爆破EN GIN EERIN G BLASTIN G Vol 112,No 12J une 2006药量增大,达不到有效控制爆破地震效应的目的。

近几年来,国内应用“逐孔起爆微差爆破技术”以及随之出现的新型爆破器材“高强度、高精度导爆管雷管”很好解决了上述问题,在露天矿爆破生产实际中得到了检验,极大推动了微差爆破技术的发展。

2　逐孔起爆微差爆破技术分析〔2～5〕逐孔起爆微差爆破技术在国外矿山中已经有多年成功的使用经验,其技术核心是单孔延时起爆,是依靠高强度、高精度导爆管雷管,实现爆区内任何一个炮孔爆破时,在空间和时间上都是按照一定的起爆顺序单独起爆,这样人为地为每个炮孔准备最充足的自由面。

分析逐孔起爆微差爆破的过程,笔者认为该技术遵循了以下原理:(1)符合最小抵抗线原理。

利用逐孔起爆技术,每个炮孔在起爆前,其前方和侧方的炮孔已经爆炸,并为该孔准备出了至少3个以上的自由面,自由面的增加为改善爆破块度和质量奠定了基础。

(2)符合台阶爆破空间补偿原理。

在进行网路设计时,以最大限度合理利用已有自由面为基础选择起爆点,这样先爆炮孔将爆区岩石能迅速向前推出,为后爆岩石准备了足够的空间进行移动并在移动中相互碰撞,从而改善了爆破块度的均匀性以及爆堆的松散度。

(3)按照爆炸能量平衡理论和平衡条件,逐孔起爆微差爆破技术大大提高了炸药爆炸能量利用率。

(4)符合减震设计要求。

根据爆破震动的计算公式v=K(Q1/3/R)α,在其它参数不变的情况下,质点垂直振动速度直接受最大单响药量Q的影响,利用逐孔起爆微差爆破技术时,Q实际上等于单孔装药量,因此较传统意义上的微差爆破减震效果是极为明显的。

3　起爆网路安全性增强〔6,7〕在露天矿爆破中,一般认为爆破网路的非人为因素破坏主要是两方面的原因:①爆破飞石将地表网路砸断或切断;②起爆雷管爆炸后产生的金属飞片将穿爆雷管切断。

采用逐孔起爆技术在确保雷管精度的前提下,能够大大提高起爆网路的安全性就在于相对较好地解决了这两个问题。

图1是一个标准的方形逐孔起爆爆破地表网路连接示意图。

由于孔内延期雷管普遍采用400ms 延期时间间隔,因此当第1个起爆点处炮孔内雷管引爆炸药时,地表网路已经传爆到距离该炮孔5倍孔距左右的距离。

而整个地表网路传爆结束也只需要720ms的时间,也就是说,地表延期雷管起爆时间总是超前距离该雷管位置5倍孔距左右的距离。

第1个炮孔产生的飞石对爆破网路产生破坏所需要的时间t=t升+t落,即飞石飞起时间和落地时间之和,这个时间远远大于地表网路传爆完成所需要的时间。

因此,即使爆破区形成了飞石,对地表传爆网路也不构成大的威胁。

可能对地表网路造成破坏的是,地表传爆雷管本身爆炸时产生的雷管金属飞片。

采用普通导爆管雷管进行地表传爆器材时,当雷管爆炸后,雷管本身产生的金属飞片运动速度达到2000m/s以上,而导爆管内爆轰波传爆速度为1600～2000m/s,这样可能造成金属飞片将后续的传爆导爆管切断,造成网路破坏。

逐孔起爆的地表雷管针对雷管的起爆能力、外壳材质和底部形状等进行了特殊设计。

在实际生产中,地表雷管选用的是4#雷管,雷管起爆药在确保足够起爆能的前提下采用低能起爆药,外壳材质弃用铁质法兰外壳,选用相对偏安全的铝质外壳;对地表雷管底部进行平底设计,弃用涡心设计,降低聚能效应,减小雷管底部产生金属射流和金属飞片的影响范围;设计了地表雷管联结块,不但方便了连接操作,同时也降低了金属飞片飞散能量和速度。

通过上述措施,可以有效地降低地表延期雷管爆炸时产生金属飞片。

综上所述以及现场应用表明,虽然采用逐孔起爆技术时地表网路的结点增加,但是爆破网路的整体安全性和可靠性却较现场传统采用的“一把抓”等连接方式大大提高。

图1　方形布孔逐孔起爆地表网路连接示意图Fig11　Connection net map of laying the borehole ina square on the earth surface4　现场试验情况〔2,6,8〕逐孔起爆微差爆破技术在国内多个大型露天矿已经得到推广使用。

现场应用情况表明,该技术的使用具有爆破整体效果好、爆破震动效应小、爆破安・92・付天光等:逐孔起爆微差爆破技术的研究和实践全性好以及提高采装效率等综合效益显著的特点。

下面列举了在几个典型矿山中的试验数据,就爆破质量、爆破震动、电铲铲装效率等方面的改善情况进行说明。

411　山西某大型露天煤矿的应用山西某大型露天煤矿,设计台阶高度为15～18m ,采用英格索兰DM25SP 潜孔钻机,钻孔直径为250mm ,孔网参数设计以8m ×8m 和9m ×9m 进行方形布孔,主要使用的炸药类型为铵油和乳化炸药,使用装药车进行现场装药工作。

进行试验的爆破区域内岩石以砂质页岩为主,大部分区域的岩层较平缓,岩体节理裂隙发育,整体性较差。

在现场进行试验过程中,对原有孔网参数和装药结构没有进行改变。

表1　三次典型试验统计数据Table 1　Statistics of three typical experiments试验时间孔数排数地表延期/发孔内延期/发爆破量/m 3单耗/(kg ・m -3)大块数2003-10-231586～73323161516800139802003-11-262246～94704482148400139512003-11-293298～10680658311040014031 该矿采用PH2800型电铲,铲斗容积为25m 3,在生产实际中确定岩石体积在115m 3以上时为大块。