深水巖石鉆孔爆破中震源藥柱與乳化炸藥配合使用技術

何錢金

摘 要：在深水巖石鉆孔爆破中，普通的乳化炸藥由于水壓及水的滲溶作用的影響，起爆感度和爆炸威力大幅降低，常出現未爆或半爆的情況，嚴重影響爆破效果。文章所介紹的是采用震源藥柱與乳化炸藥配合使用的一種新型技術，并對導爆管雷管及網絡連續采取了一系列防護措施，提高了炸藥在深水爆破中的起爆率和爆破效果，可大幅降低深水巖石鉆孔爆破的補炸率和施工成本，經濟效率和社會效益顯著，具有廣泛的應用前景。

關鍵詞：鉆孔爆破；震源藥柱；乳化炸藥；深水；巖石

中圖分類號：TV542 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）03-0043-03

Abstract： In deep-water rock drilling blasting， since the common emulsion explosive is affected by water pressure and water infiltration， its detonation sensitivity and explosive power are greatly reduced， and the blasting effect is seriously affected by the failure or semi-explosion. This paper introduces a new technology which is used in combination of source charge and emulsion explosive， and a series of continuous protective measures are taken for detonator and network of detonator. Thus， the detonation rate and blasting effect of explosive in deep-water blasting are improved， the supplementary blasting rate and construction cost of deep-water rock borehole blasting can be greatly reduced， the economic efficiency and social benefit are remarkable， and it has a wide application prospect.

Keywords： borehole blasting； Seismic charge； emulsion explosive； deep water； rock

1 概述

在深水巖石鉆孔爆破中，常用的是2號巖石乳化炸藥和導爆管雷管起爆，爆破效果較差，巖石大塊率較高，且爆破不完全，清碴時常發現未爆和半爆的炸藥包，使清碴無法進行，只得進行補爆。究其原因就是因為深水中水壓大及水的滲溶作用，降低了炸藥的爆速和猛度，衰減了炸藥的爆炸威力。經研究發現，普通的乳化炸藥，在水深10m 時，爆速衰減11%、猛度衰減10%；而當水深增加到30m 時，爆速將衰減26%、猛度衰減33%。不僅如此，水壓增大還會使炸藥的起爆感度和傳爆感度降低。普通的導爆管雷管由于耐水性、抗拉性較差，在水下爆破施工中常因水壓過大而造成滲水失效，且施工中由于拉拽及水流沖擊等問題造成導爆管拉伸，使傳爆失效。因此，在深水巖石鉆孔爆破中，如不采取措施，不僅增加單耗，還會造成起爆不完全、傳爆中斷，嚴重影響爆破效果。

在對比分析現有民用火工品后發現，震源藥柱為高密度炸藥，主要用于石油、天然氣、煤炭、礦產等地球物理勘探，具有耐水、抗壓、高爆炸威力的特點，特別適合于深水爆破（如表1）。

但震源藥柱也存在不足的地方：一是價格高，震源藥柱較普通乳化炸藥銷售價格約高出55%以上；二是采購供貨困難，由于震源藥柱生產廠家較少，工程中使用時往往需跨省采購，采購手續繁瑣且供貨周期較長。工程中若全部使用震源藥柱會造成成本過高且難以滿足施工進度需要。而采用震源藥柱與乳化炸藥配合使用的方案，既提高了爆破效果，又滿足了施工進度的需要，還可有效降低施工成本。

2 配合使用方案

2.1 火工品采購

震源藥柱生產廠家少，且常用震源藥柱多為直徑小于80mm的型號，因此，使用大藥徑的震源藥柱需提前向廠家預定。震源藥柱為塑料筒裝炸藥，抗水性能較好。為了提高乳化炸藥的抗水性能及便于藥包加工，乳化炸藥需訂購相同規格的塑料筒裝乳化炸藥。導爆管雷管須訂購水下專用防水型導爆管雷管，堅決避免使用普通導爆管雷管。本工藝中采用φ95mm的塑料筒裝炸藥，震源藥柱單條炸藥長50cm，重5kg；乳化炸藥單條長40cm，重3kg。

2.2 鉆孔參數設計

本工藝以我公司常用的固定式鉆爆船為例，設計參數如下：（1）孔徑：110～120mm。（2）孔距：固定孔距2.5m。（3）排距：1.8～3.0m，根據水深、巖石情況進行取值。（4）孔深：鉆孔深度為爆破巖層厚度+超深，超深取1.5～2.0m。

2.3 炸藥配比設計

在巖石鉆孔爆破中，炸藥爆破后會形成一個倒圓錐形爆坑，稱為爆破漏斗。從圖1可知，隨著爆破漏斗深度的增加，漏斗半徑越來越小。原因就是由于巖石抵抗線的增加，使炸藥有效做功半徑減小。

h-爆破漏斗可見深度；r-爆破漏斗半徑；W-最小抵抗線；R-漏斗作用半徑；θ-爆破漏斗張開角；H-爆破漏斗深度

分析爆破漏斗發現，相鄰炮孔爆破后爆破效果均有較大面積的疊加，但爆破后常出現爆破殘根，多數是因為相鄰炮孔爆破后，底部的爆破漏斗未重疊，重疊部分的區域又未達到設計標高導致。endprint

通過大量施工情況統計發現，爆破殘根主要出現在相鄰炮孔連線的相交處，深度主要集中在炮孔底部1/3孔深以下。現有方法是通過調小炮孔之間的距離，但此方法會增加鉆孔工作量，使施工成本增加；且會造成炮孔上部裝藥爆能大量過剩，造成炸藥浪費。

因此，解決爆破效果主要從兩方面考慮：（1）提高炮孔底部1/3孔深的爆破效果；（2）解決其他部分炸藥完全爆破的情況。

由表1可知，震源藥柱的密度、猛度、做功能力均比乳化炸藥高，因此，在孔底1/3孔深內全部換裝震源藥柱，裝藥量可增加約30%；加上震源藥柱的猛度、做功能力均比乳化炸藥高約30%，爆破后有效做功體積可增加約70%?？纱蠓岣弑菩Ч?，減少爆破殘根，降低補炸率。

孔底以外裝藥結構上主要是利用震源藥柱作為起爆藥，通過震源藥柱爆破后激發乳化炸藥，使乳化炸藥爆炸完全，提高乳化炸藥爆炸性能。裝藥結構采用1條震源藥柱配（3～5）條乳化炸藥的形式進行裝填，震源藥柱起到起爆藥的作用。乳化炸藥用量根據水深情況可適當進行調整，水深超過25米時，1條震源藥柱起爆乳化炸藥數量不宜超過4條。（裝藥結構如圖2）

2.4 雷管防護處理

2.4.1 雷管密封處理

水下爆破中，當水深超過20米時，由于水壓過大，常造成雷管與導爆管連接處滲水，導致雷管失效，使炸藥無法引爆。因此，在使用前應對雷管進行防水處理。通常采用高分子密封膠涂抹在雷管與導爆管連接處進行密封，待密封膠凝固后再用有彈性的高壓膠布將雷管纏緊。

2.4.2 尼龍繩綁扎裝藥

在裝藥過程中，導爆管容易因拉伸、水流沖擊等造成斷裂、拉細伸長，影響傳爆效果?？刹捎媚猃埨K輔助裝藥，在藥包上捆綁尼龍繩，并將尼龍繩與導爆管并牢，裝藥時通過提拉尼龍繩將藥包放入炮孔內，避免直接拉拽導爆管，造成導爆管損壞。

2.5 正常施工操作要點

2.5.1 炸礁船定位

炸礁船采用RTK-DGPS定位（精度：±3cm+1ppm）技術。由RTK-DGPS定位系統把鉆爆船上的鉆機孔位的平面位置顯示到電腦顯示窗口，定位時，移動錨具，將炸礁船上鉆機的位置準確移動到預先布好的鉆孔位置上，平面偏差控制在0.2m以內。

2.5.2 鉆孔施工

炸礁船定位完成后下放套管，并用水坨沿套管內量取巖面水深，確定炮孔深度，為裝藥提供依據。水深量取完成后開始鉆孔施工，一次性鉆至設計深度。

2.5.3 成孔檢查

成孔檢查采用水坨通過套管放入孔內進行探測，主要是檢查鉆孔是否達到設計深度，孔內是否有碎渣影響裝藥。不合格的孔堅決重鉆或補鉆，滿足設計要求就可以進行裝藥。

2.5.4 藥包加工

根據鉆孔施工中量取的炮孔深度確定裝藥量，并進行藥包加工。施工前設計出不同孔深的裝藥結構表，分發給現場技術員和爆破員，施工中按裝藥結構表進行藥包加工，4-6條炸藥加工為一條藥柱（裝藥結構如圖2）。震源藥柱塑料筒留有雷管插入孔，將兩發導爆管雷管通過預留孔插入震源藥柱內，然后再用導爆管沿著塑料筒打個結并用膠布綁纏好，炸藥加工完成。

2.5.5 裝藥

采用尼龍繩綁扎進行裝藥，鉆孔完成后，爆破員將加工好的炸藥沿著套管壁放入炮孔中，用測深繩檢查炸藥是否到達孔底，若未到達，應用木棍壓送至孔底。炸藥裝好后用砂筒填塞炮孔上部，之后拉起套管，從導管底部取出導爆管。

2.5.6 網絡連接及加固

一次起爆的炮孔全部裝好炸藥后，進行起爆網路連接。水下爆破中常采用非電導爆管起爆網路（電爆網絡已基本禁用），導爆管連接采用簇聯的方式。

在風浪、水流較大時，起爆網絡需用尼龍繩或細鋼絲繩進行加固，保證網路不受力，防止被風浪、水流把網路拉斷。加固時尼龍繩與起爆網路每隔1-2米就用細扎繩扎在一起，且要使尼龍繩緊一些、網路松一些。

2.5.7 警戒、起爆

起爆網路聯接、檢測完成后，移船至安全范圍，并按設計安全距離和安全要求進行警戒。在確認船舶、人員等都在危險區以外后，發出放炮信號，由現場負責人發令起爆。

3 結束語

在深水巖石鉆孔爆炸中，傳統的乳化炸藥和雷管由于水壓和水的滲溶作用的影響，爆速和猛度會大大降低，且起爆感度和傳爆感度都會降低，常造成起爆不完全，爆破效果差，補炸率高等問題。不僅增加了施工成本，還造成了工期的滯后。采用本工藝，可顯著提高爆破效果，大大降低補炸率和施工成本，經濟效率和社會效益顯著，具有廣泛的應用前景。

參考文獻：

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