卷狀炸藥吊裝方法研究與應(yīng)用

劉 超，尹賢剛，王茂玲，陳穎鋒

(長沙礦山研究院有限責(zé)任公司，湖南長沙 410012)

卷狀炸藥吊裝方法研究與應(yīng)用

劉 超，尹賢剛，王茂玲，陳穎鋒

(長沙礦山研究院有限責(zé)任公司，湖南長沙 410012)

目前，在機(jī)械化裝藥方式短時(shí)間內(nèi)無法全面普及的情況下，國內(nèi)的中小型爆破工程中采用人工裝填炸藥的施工方法仍然十分常見。因此不斷地改進(jìn)、優(yōu)化人工裝藥方法具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。使用吊裝工具將卷狀炸藥緩慢吊入炮孔的裝藥方法，能有效控制裝藥密度、確保裝藥質(zhì)量、優(yōu)化爆破效果，可以極大地改善含水深孔和破碎炮孔的裝藥效果。該方法在郴州柿竹園礦等工程實(shí)踐中取得了很好的爆破效果，有效地提高了裝藥效率，降低了炸藥單耗，節(jié)約了成本。

炸藥吊裝；裝藥密度；裝藥質(zhì)量；深孔積水；孔壁破碎

近年來，現(xiàn)場混裝乳化炸藥車、自動(dòng)化裝藥車等設(shè)備在有條件的大型露天礦山得到了越來越廣泛地應(yīng)用，礦山炸藥裝藥機(jī)械化程度不斷提高。但是就整體而言，在大多數(shù)中小型爆破工程中，炸藥的機(jī)械化裝藥程度還比較低，特別是在地下礦山，裝藥作業(yè)仍以人工或簡易裝藥器裝填為主。因此，在機(jī)械化裝藥方式短時(shí)間內(nèi)無法全面普及的情況下，積極地優(yōu)化人工裝藥方法以增加安全系數(shù)、提高裝藥效率、降低爆破成本和改善爆破效果，具有一定實(shí)際意義[1]。

1 炸藥吊裝方法及優(yōu)點(diǎn)

目前，在沒有機(jī)械化裝藥設(shè)備的作業(yè)現(xiàn)場經(jīng)常使用的是卷裝炸藥。采用直接投擲的裝藥方法時(shí)，藥卷以類似自由落體的運(yùn)動(dòng)方式到達(dá)孔底并和炮孔底部發(fā)生碰撞，藥卷會(huì)發(fā)生軸向壓縮變形、長度減小、直徑膨脹至填滿炮孔。這樣就會(huì)導(dǎo)致裝藥密度比較大，炸藥相對集中于炮孔中下部，炮孔中上部藥量不足而容易產(chǎn)生大量大塊。

采用吊裝裝藥方法時(shí)，由于炸藥被吊繩緩緩吊下，藥卷基本不會(huì)壓縮變形，可以很好地控制裝藥密度，減少堵塞長度，降低炮孔頂部的大塊率[2]；其次，可以減少分層裝藥方式的使用，降低裝藥過程的組織難度；炸藥吊裝方法還能提高安全系數(shù)，降低爆破成本，改善技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)[3-4]。

2 炸藥吊裝方法應(yīng)用方向

2.1 含水深孔裝藥

深孔積水是爆破施工作業(yè)過程中經(jīng)常遇到的一個(gè)問題，施工過程中對于含水炮孔一般使用卷裝乳化炸藥，圓柱狀的乳化炸藥和炮孔壁的間隙較小，直接裝藥時(shí)在下落過程中和孔內(nèi)積水發(fā)生碰撞，炮孔內(nèi)的水體對炸藥的反作用力很可能會(huì)使藥卷下部發(fā)生變形膨大而卡在孔內(nèi)，使炸藥無法到達(dá)孔底[5]。由此產(chǎn)生炮孔底部裝藥密度低、裝藥不連續(xù)等問題，會(huì)極大地影響爆破效果，容易造成大塊率高、根底增多等問題[6]。

為了避免上述問題，含水炮孔裝藥時(shí)一般可采用壓氣排水裝置進(jìn)行排水、炮孔排水車進(jìn)行排水和非鐵質(zhì)工具壓藥的方法。但前兩種方法在面對孔壁節(jié)理裂隙特別發(fā)育或涌水量較大的情況時(shí)效果都不太理想。處理孔壁結(jié)構(gòu)較差的水孔時(shí)，使用高壓吹氣排水時(shí)容易引起炮孔坍塌而導(dǎo)致堵孔、廢孔，給后期處理工作帶來很大的困難。炮孔排水車這種方法對地表匯水炮孔很有效，但是對涌水量較大的地下水充水炮孔效果不佳。使用長竹竿等非鐵質(zhì)工具來壓藥的效果也不近人意，特別是如果藥卷被本來就已經(jīng)變形的孔壁卡住，使用炮桿強(qiáng)行壓藥可能使藥卷包裝破損，部分炸藥粘粘在孔壁上，給后續(xù)裝藥帶來很大的困難[7]。

炸藥吊裝方法用于含水炮孔裝藥可以取得很好的爆破效果。藥卷被吊著緩慢下降的過程中不會(huì)和孔底積水發(fā)生劇烈碰撞，大大減少了藥卷變形卡在孔內(nèi)無法到達(dá)炮孔底部的情況，在吊裝炸藥的過程中由于操作的原因造成的廢孔率幾乎為零。同時(shí)，也可以很好地控制大塊率和底部根底問題，在安全性和經(jīng)濟(jì)性上都獲得了很好的效果。與文獻(xiàn)[8]介

紹的新型炸藥吊裝器(見圖1)比較，本文所介紹的炸藥吊裝方法具有工具制作更簡單、施工操作更方便、綜合費(fèi)用更低廉等優(yōu)點(diǎn)。

圖1 某新型炸藥吊裝器

2.2 破碎孔裝藥

在炮孔孔壁有輕微破損、位移的情況下，炸藥吊裝方法也能發(fā)揮很大的作用。由于是將藥卷吊在繩子上緩緩?fù)陆担坏┌l(fā)現(xiàn)藥卷無法繼續(xù)下降時(shí)可以先將藥卷吊上來。查明情況后，或是略微改變藥卷的形狀和位置后重新吊裝炸藥，或是將孔壁修復(fù)之后再進(jìn)行裝藥。這樣就避免了直接于孔口處丟擲藥卷，藥卷一旦在孔內(nèi)卡死就難于處理的情況。而且由于藥卷在吊裝完成后沒有發(fā)生變形，藥卷和孔壁之間會(huì)留有間隙，實(shí)現(xiàn)了徑向不耦合裝藥的爆破效果[9-10]。

在孔深超過20 m時(shí)，為了保證裝藥過程的可靠性，避免由于鐵鉤提前刺破藥卷包裝膜導(dǎo)致藥卷墜落，可以使用鐵環(huán)配合自脫鉤式偏心鉤炸藥吊裝繩。將鐵環(huán)用尼龍?jiān)鷰Ы壴谒幘淼囊欢耍F鉤鉤住鐵環(huán)將藥卷掉入炮孔，鐵鉤帶鉤的一端較輕，待藥卷到達(dá)孔底，鉤子不再受力時(shí)鐵鉤會(huì)自動(dòng)翻轉(zhuǎn)脫鉤，便于回收。

3 工程實(shí)例

3.1 柿竹園礦

郴州市柿竹園礦柴山工區(qū)(64線～76線)鉬鉍鎢多金屬礦床為矽卡巖型礦床，主要礦體4個(gè)。礦體賦存于花崗巖與灰?guī)r接觸帶中，埋藏標(biāo)高300～590 m間，地表20～200 m以下。礦石比重3.25 t/m3，花崗巖與矽卡巖2.9 t/m3，f系數(shù)10～12，松散系數(shù)1.63。頂板圍巖為矽卡巖化大理巖，底板為花崗巖或矽卡巖化大理巖。采礦主要在灰?guī)r受熱液蝕變形成的矽卡巖、大理巖中，礦巖穩(wěn)定。

在柿竹園礦柴山工區(qū)的拉底、拉槽、大孔爆破施工過程中廣泛采用了炸藥吊裝裝藥方法，取得了良好的爆破效果。炸藥單耗控制在0.35 kg/t左右，與類似的礦山項(xiàng)目相比，實(shí)現(xiàn)了比較理想的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。在該礦450 m中段某次拉槽全孔爆破施工過程中，進(jìn)行了直接裝藥和吊裝裝藥兩種裝藥方式的對比試驗(yàn)。本次爆破用藥包規(guī)格 Φ135 mm×450 mm，質(zhì)量6 kg/卷。采用不連續(xù)耦合裝藥結(jié)構(gòu)，孔底用炮孔堵頭堵塞后，裝大約1.5 m高的砂后，再裝藥約1.5 m。之后采用間隔裝藥的方式，每層裝5～7個(gè)藥卷，裝藥長度約1.8 m，間隔段用竹筒充填，孔口堵塞長2.0～2.5 m。其中1～10號(hào)炮孔采取直接裝藥的方式，11～19號(hào)炮孔采取吊裝裝藥，吊裝裝藥的炮孔的延米裝藥密度為19.1 kg/m，直接裝藥的炮孔的延米裝藥密度為25.1 kg/m，詳細(xì)的裝藥結(jié)果統(tǒng)計(jì)見表1。

表1 135 mm炸藥兩種裝藥方式延米裝藥量

試驗(yàn)結(jié)果表明，采用吊裝裝藥的方式配合軸向不耦合裝藥能夠十分有效地控制裝藥密度，對控制成本起到了很大的作用。軸向的不耦合裝藥有助于減小爆破形成的粉碎區(qū)，提高爆破礦塊的均勻度，降低了炮孔頂部的大塊率，取得了很好的爆破效果。在實(shí)現(xiàn)較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的同時(shí)，為后續(xù)的破碎、鏟運(yùn)、出礦工作提供了便利。施工現(xiàn)場人工裝藥操作如圖2、圖3所示。

3.2 莆田某基坑開挖工程

福建莆田火車站安置區(qū)基坑開挖工程某次爆破試驗(yàn)中，孔深12 m、孔徑115 mm、藥卷直徑90 mm，具體裝藥統(tǒng)計(jì)見表2，其中1～6號(hào)炮孔采取直接裝藥的方式，7～12號(hào)炮孔采取吊裝裝藥方法。直接投擲藥卷的裝藥密度約為10.5 kg/m，而吊裝炸藥時(shí)的

裝藥密度約為6.8 kg/m。

圖2 自脫鉤式偏心鉤

圖3 吊裝裝藥

表2 90 mm炸藥兩種裝藥方式延米裝藥量

在孔距4.0～4.5 m，排距3～3.5 m，設(shè)計(jì)炸藥單耗為0.36～0.39 kg/m3的情況下，吊裝炸藥的方法可以在連續(xù)裝藥的情況下很好地滿足設(shè)計(jì)要求，而如果采用直接裝藥的話，必須采用分層裝藥的形式。因此使用吊裝裝藥可以減少導(dǎo)爆索的使用，大大減少了因使用導(dǎo)爆索而產(chǎn)生的拒爆，提高了炸藥的利用率。同時(shí)，炸藥更加均勻地分布在炮孔中，使得爆破的巖石塊度更加均勻，很大程度上改善了爆破效果。

4 結(jié) 語

吊裝裝藥方法一方面可以很好地優(yōu)化裝藥結(jié)構(gòu)、減少堵塞長度，降低炮孔頂部的大塊率、避免爆破后孔底巖石過于破碎的情況；另一方面，使用吊裝炸藥的方法可以降低炸藥單耗、控制總裝藥量，優(yōu)化技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。使用炸藥吊裝繩進(jìn)行裝藥不僅可以很好地解決水孔裝藥難的問題，在孔壁有輕微破損的情況下也可以獲得很好的裝藥效果，極大地改善爆破效果。這種方法操作簡單方便，可以實(shí)現(xiàn)單人裝藥，在沒有實(shí)現(xiàn)機(jī)械化裝藥的情況下是一種很好的裝藥方式。

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2016-08-18)

劉 超(1992-)，男，陜西漢中人，碩士研究生，主要從事采礦工藝及爆破技術(shù)方面的研究工作，Email：liuchao_ cimr＠163.com。