岩溶发育石灰石矿山爆破存在的问题及处理方法

第１７卷第６期２００８年６月中国矿业

ＣＨＩＮＡＭＩＮＩＮＧＭＡＧＡＺＩＮＥＶ０１．１７，Ｎｏ．６Ｊｕｎ２００８

岩溶发育石灰石矿山爆破存在的问题及处理方法任翔ｈ２，冯德润３，郭学彬２，赵小波４（１．中国矿业大学（北京），北京１０００８３；２．西南科技大学，四川绵阳６２１０００；３．四川双马水泥有限公司，四川江油６２１７１６；４．沈阳炮兵学院三大队十一队，辽宁沈阳１１０１６２）

摘要：分析了岩溶对爆破作用的影响，以及在穿孔、装药、爆破方法等方面存在的问题，分析表明：岩溶会导致爆炸能量的泄漏，改变爆破抵抗线的大小和方向，导致爆破不均，引起相邻炮孔炸药的殉爆而导致爆轰波的反向传递，引发大面积的拒爆事故；提出爆区穿孔应尽量避开溶洞，采取吊包等装药方法；逐孔起爆技术现场试验表明，该方法能够减小岩溶对爆破的影响，有效改善爆破效果，特别是能够有效预防拒爆事故，提高岩溶发育石灰石矿ｌＩＩ爆破安全作业水平。关键词：岩溶；石灰石矿山；逐孔起爆；殉爆；拒爆中图分类号：ＴＤ２３５文献标识码：Ｂ文章编号：１００４－－４０５１（２００８）０６一００７７一０３

Ｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍａｎｄｔｈｅｗａｙｏｆｂｌａｓｔｉｎｇｉｎｋａｒｓｔ－ｄｅｖｅｌｏｐｅｄａｒｅａ

ＲＥＮＸｉａｎ９１”，ＦＥＮＧＤｅ－ｒｕｎ３，ＧＵＯＸｕｅ－ｂｉｎ２，ＺＨＡＯＸｉａｏ－ｂｏ‘（１．ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＭｉｎｉｎｇａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（Ｂｅｉｊｉｎｇ），Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８３，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｍｉａｎｙａｎｇ６２１０００，Ｃｈｉｎａ；３．ＳｉｃｈｕａｎＤｏｕｂｌｅ－ｈｏｒｓｅｓＣｅｍｅｎｔＬｉｍｉｔｅｄＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｊｉａｎｇｙｏｕ６２１７１６，Ｃｈｉｎａ；４．ＳｈｅｎｙａｎｇＡｒｔｉｌｌｅｒｙＡｃａｄｅｍｙＴｈｉｒｄＢａｔｔａｌｉｏｎｏｆ１１ｔｅａｍｓ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ１１００６２，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｋａｒａｔ－ｃａｖｅｓｔＯｂｌａｓｔｉｎｇｗａｓａｎａｌｙｓｅｄａｎｄｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｉｎｐｅｒｆｏｒａｔｉｏｎ、ｃｈａｒｇｉｎｇ、

ｂｌａｓｔｉｎｇ，Ｉｔｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈａｔｋａｒｓｔ－ｃａｖｅｓｌｅａｄｂｌａｓｔ—ｅｎｅｒｇｙｌｅａｋｏｕｔ，ｃｈａｎｇｅｄｉｓｔａｎｃｅａｎｄｄｉｒｅｃｔｉｏｎｆｒｏｍｔｈｅ

ｂｌａｓｔｃｅｎｔｅｒｔｏｔｈｅｅｄｇｅｏｆｓｉｄｅｓｔｅｐ，Ｉｔｗｏｕｌｄｒｅｓｕｌｔｉｎｍｉｓｆｉｒｅｔｈｒｏｕｇｈｓｙｍｐａｔｈｅｔｉｃｄｅｔｏｎａｔｉｏｎ；ｐｅｒｆｏｒａｔｅ

ｓｈｏｕｌｄｋｅｅｐａｗａｙｆｒｏｍｋａｒｓｔ－ｃａｖｅｓ，ｔａｋｅｔｈｅｗａｙｏｆｓｕｓｐｅｎｓｏｒｙｄｅｔｏｎａｔｏｒ，Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｈｏｗｓｔｈａｔｉｇｎｉｔｉｏｎ

ｉｎｂｏｒｅｈｏｌｅｓｅｑｕｅｎｃｅｃｏｕｌｄｒｅｄｕｃｅｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｂｌａｓｔｉｎｇｒｏｏｔｉｎｋａｒｓｔ—ｃａｖｅｓ，ｉｍｐｒｏｖｅｂｌａｓｔｉｎｇｒｅｓｕｌｔ，Ｅｓｐｅ—

ｅｉａｌｌｙｉｔｃｏｕｌｄａｖｏｉｄｍｉｓｆｉｒｅ，ｔｈｅｌｅｖｅｌｏｆｓａｆｅｔｙｉｎｂｌａｓｔｉｎｇｓｈｏｕｌｄｂｅｅｎｈａｎｃｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｋａｒｓｔ－ｃａｖｅｓ；ｌｉｍｅｓｔｏｎｅｍｉｎｅ；Ｉｇｎｉｔｉｏｎｉｎｂｏｒｅｈｏｌｅｓｅｑｕｅｎｃｅｒｓｙｍｐａｔｈｅｔｉｃｄｅｔｏｎａｔｉｏｎ；

ｍｉｓｆｉｒｅ

岩溶是指可溶性岩石，特别是碳酸类岩石（如石灰岩、石膏等），受含有二氧化碳的流水溶蚀作用而形成的特殊地貌，往往呈奇特形状，有洞穴、石沟、石林、溶洞、地下河等形态。在溶洞较多且规模较大的岩溶发育区进行爆破时，如果没有及时发现并处理好这些问题，就将严重影响爆破效果。１溶洞对爆破作用的影响能量的泄漏是溶洞对爆破的主要影响之一［１］，如果在爆破作用范围内有较大的溶洞，就会发生能收稿日期：２００８一０３—１７作者简介：任翔（１９７５一），男，汉族，四川射洪人，讲师，在读博士。量的泄漏，由于爆生气体向附近的溶洞内泄漏，使其炮孔压力迅速降低，从而导致其它方向的裂隙停止发展，如果药包埋设在溶洞附近，有时会改变抵抗线的大小和方向，影响抛掷方向，导致爆破不均，产生大块和飞石。导致拒爆。被裂缝和溶洞连通的两相邻炮孔的装药产生殉爆时，如果采用导爆索微差起爆网络，爆轰波就会反向传递，改变原设计的起爆顺序，并可能导致成片拒爆［２］。当第二排炮孔起爆时，由于Ａ、Ｂ间的溶洞，Ａ孔炸药的爆炸使第四排的Ｂ孔炸药殉爆，从而使爆轰波反向传递，引起第３排炮孔拒爆。

万方数据７８中国矿业第１７卷

２存在的问题及处理方法穿孑Ｌ。溶洞与炮孑Ｌ的相对位置关系主要有：溶洞贯穿炮孔、溶洞在炮孔后方和溶洞在炮孔前方三种情况。在岩溶发育石灰石矿山爆破作业过程中，常常会遇到炮孔穿过溶洞的情况，对穿孔和实施爆破造成较大影响。对于溶洞主要通过查阅地质勘察资料、穿孔和现场装药三个环节来识别和控制，而且需要这三个环节综合运用才能达到较好效果［３“］。查阅地质勘察资料能掌握爆区的总体地质情况，可以调整孔网参数，当溶洞裂隙较少时，适当增大孔网参数，当溶洞裂隙发育时，适当减小孔网参数。在穿孔过程中，操作司机通过钻杆的进程以及轴压、风压来判断该孔的地质情况，不正常时，及时调整，例如发现钻杆突然迅速往下降，或风压或轴压突然降低，则证明遇到了溶洞，再谨慎操作可以判断其高度等。装药。位于炮孑Ｌ附近的溶洞，特别是炮孔前方的溶洞当其在台阶坡面可观测到时，可形成弱面易产生冲炮现象，个别飞石的距离可能很远，会带来一系列的安全问题，此时应根据情况减少药量。穿过溶洞的炮孔处理方法与溶洞在炮孔中的深度有关。当其发生在孔深１３ｍ以下时采用吊装的方式，在其上部装药。当其发生在炮孔中下部（１０～１３ｍ）时，该孔仍可使用，但可能产生少量根底。当溶洞发生在炮孑Ｌ上部（１０ｍ以上）时，该孔不应再作为主炮孔，而应重新设计孔位，另行加孔。如果在爆破施工中发现此类溶洞孔来不及补孑Ｌ时，应立即采取对应措施，在保证填塞高度的前提下，对同排或后排相邻炮孔中增加适当的药量，通过相邻炮孑Ｌ的爆破来改善报废炮孑Ｌ带来的不良效果。无论是废炮孑Ｌ还是新增炮孑Ｌ，在进行网络敷设时，都不能改变网络起爆顺序。爆破方法。选择合适的爆破方法不但可以改善爆破效果，还可以有效预防拒爆事故，提高爆破作业安全水平。拒爆主要原因是爆破方法选择不当，普通微差雷管延时精度不高产生跳段，以及裂隙和溶洞引起相邻炮孔炸药殉爆导致爆轰波的反向传递引起的，如果采用高精度导爆管雷管进行逐孑Ｌ起爆，不仅克服雷管跳段现象，而且即使相邻炮孔的炸药通过岩溶或裂缝殉爆，也仅仅是可能出现临近炮孔在起爆顺序上的紊乱，不会因爆轰波的传递而产生大面积的拒爆现象发生［５＿７］。因为逐孔起爆网路采用延期时间精度很高的地表雷管和孔内雷管，通过设计正确的起爆顺序，可以确保当第一响炮孔起爆时，其余各段炮孔内的雷管均己传爆完毕，从而避免出现跳段或大面积的拒爆现象。３逐孔起爆现场试验２００５年１０月～２００６年５月，在四川江油张坝沟石灰石矿进行了６次逐孔起爆试验。穿孔及装药。穿孑Ｌ作业过程中，要求操作司机密切注意钻杆的进程以及轴压、风压，对于穿过溶洞的炮孔要及时补孔，无法补孔时做废孔处理，在同排或后排相邻炮孔中增加适当的药量，通过相邻炮孔的爆破来改善报废孑Ｌ带来的不良效果。装药前，负责爆破的工程师必须准确掌握该爆区的地质情况和认真检查成孔质量情况，做到每一炮孔心中都有数，这样才能在装药时，有的放矢地进行现场指挥。每一炮孑Ｌ在装药过程中，起爆药包放到孔内，必须在装入第一袋炸药后，用适当力度拉起爆药包的导爆管，判断是否有效装药。同时还要增加对裂隙和溶洞段炮孔的测量次数，如一般情况下每包２０ｋｇ的硝铵类炸药在孔径１６０ｍｍ的炮孔中其装药高度为１．１～１．２ｍ，用测绳测量炮眼深度时，如发现其长度与上述不符，便要采取相应的措施，装药长度偏小，说明孔内有裂隙或溶洞，装药长度偏大，则是炮孑乙中间有堵塞，根据情况采用最佳的经验方法进行处理，以期能得到较好的爆破效果。起爆网络。爆破网络采用三角形布孔、Ｖ形起爆的方法。孔间微差为２５ｍｓ，排间微差为６５ｍｓ，孔内延期为５００ｍｓ，爆破网络见图１。起爆顺序的正确设计是实现逐孔起爆的关键，首先起爆的雷管段别应符合下列原则，当第一响炮孔起爆时，其余各段炮孔内的雷管均己传爆完毕，以确保网路可靠传爆［８＿９］。因此孔外延时网路应满足：

ｔ１＋Ｉ＿Ｌ≥∑￡＋生（１）

Ｕ一乱

式中：ｔ。一首响雷管的名义延迟时间，（ｓ）；ｚ。一起爆点至首响炮孔的导爆管累计长度，（ｍ）；“一塑料导爆管传爆速度，（ｍ／ｓ），一般１６５０～１９５０ｍ／ｓ；≥：￡一起爆点至最后一响孔外接力雷管的累计延期时间，（ｍｓ）；ｚ。一起爆点至最后一响炮孔的导爆管累计长度，（ｍ）。万方数据第６期任翔等：岩溶发育石灰石矿山爆破存在的问题及处理方法７９式中￡。＝５００ｍｓ，∑￡＝４６５ｍｓ，经验算符合式（１）的要求。ｏ——１｝９ｐ曰ｐｑｑｑ田●｝——叫）

３７０ｒｅｓ３４５ｍｓ３２０ｒｅｓ２９５ｍｓ２７０ｒｅｓ２４５ｍｓ２４５ｍｓ２７０ｍｓ２９５ｍｓ３２０ｍｓ３４５ｍｓ３７０ｍｓ／／／／／口＼＼＼、＼

２８０ｍｓ２５５ｍｓ２３０ｍｓ２０５ｍｓ１８０ｍｓ１５５ｍｓ１８０ｍｓ２０５ｍｓ２３０ｍｓ２５５ｍｓ２８０ｍｓ“／／／ｐ＼＼＼＼Ｕ

１２５ｍｓｌＯＯｍｓ７５ｍｓ５０ｍｓ２５ｍｓ０２５ｍｓ５０ｍｓ７５ｍｓｌＯＯｍｓ１２５ｍｓ圈１起爆顺序由于高精度雷管（地表延期雷管和孔内延期雷管）的使用，确保了延期时间的精确性，从图１中可以看出，爆轰波从起爆点到离起爆点最远端的炮孔需要时间为３７０ｍｓ，这一时间小于孔内延期为５００ｍｓ。也就是当第一响炮孔起爆时，其余各段炮孔内的雷管均己传爆完毕，如果溶洞引起了殉爆，也只是改变了相邻炮孑Ｌ的起爆顺序，不会出现大面积的拒爆现象。４结论（１）岩溶发育区爆破时，穿孔质量会影响矿山爆破生产，对于岩溶发育区的穿孑Ｌ工作，应采取“绕、补、弃”的原则，即：穿孔尽量绕避，不能绕避的则采用补孔办法，不能补孔则作为弃孔处理。（２）岩溶发育区装药要严密注意孔内装药高度的变化，现场工程师要知晓在各种孔径情况下，每袋炸药在孔内的起药高度。一旦出现异常，要及时处理。如一般情况下每包２０ｋｇ的硝铵类炸药在孑Ｌ径１６０ｍｍ的炮孑Ｌ中其装药高度为１．１～１．２ｍ，用测绳测量炮眼深度时如发现其长度与上述不符，便要采取相应的措施。（３）岩溶发育区采用逐孔起爆的方法能够达到很好的爆破效果，特别是能减少拒爆事故，提高爆破作业安全水平。在进行逐孔起爆时，合理延期时间的确定是关键。・参考文献（１］郭进平，聂兴信．新编爆破工程实用大全［Ｍ］．北京：光明日报出版社，２００２．［２３郭学彬．岩溶发育区微差爆破孔问殉爆引起拒爆的分析