深孔爆破中降低炸藥單耗的方法研究

張晉

摘 要：在露天礦深孔爆破作業中，有效控制炸藥單耗是降低生產成本低的有效方法之一。通過理論與實踐的結合，對影響炸藥單耗的因素進行分析，通過調整爆破參數，采取增加自由面個數、調整中裝藥結構、孔內外微差、間隔裝藥等方法，已達到降低深孔爆破炸藥單耗的目的。

關鍵詞：深孔爆破；裝藥結構；炸藥單耗；間隔裝藥

在露天礦開采中，深孔爆破是破石的主要方式，爆破成本在采礦工程中占據較大的比例，而炸藥成本又是爆破成本的主要組成部分，因此在開礦作業中有效控制炸藥用量是降低生產成本的重要途徑。工程實踐表明，深孔爆破在露天礦開采中具備優良特點，被廣泛應用于采礦工程領域。但實踐作業顯示，深孔爆破作業中炸藥單耗相對較高，這造成爆破成本隨之升高，因此如何降低深孔爆破炸藥單耗從而降低開采成本，是采礦工程研究領域的重要課題。

1 深孔爆破炸藥單耗影響因素

在露天礦開采的深孔爆破作業中，炸藥單耗一般是指爆破單位體積礦巖的炸藥消耗量，炸藥單耗的影響因素較多，比如巖石自身物理力學性質、炸藥性能、爆破設計參數等，由于炸藥單耗的影響因素復雜繁多，因此但目前為尚未有統一標準的學術成果或定量標志量來規定最優化用量。在實踐操作的經驗總結中可知，對于特定巖石與炸藥來說，其巖石自身物理力學性能與炸藥性能已被固定，此時爆破設計參數成為主要影響因素。探索降低深孔爆破中炸藥單耗的方法，應結合實際情況，對涉及個參數進行綜合考量，比如巖石飽和單軸抗壓強度、巖石風化程度、巖石完整性系數、炸藥猛度、炸藥爆力、炸藥爆速、自由面個數等因素，將這些因素進行綜合考量，然后制定科學合理的爆破方案，這樣才能夠有效的降低深孔爆破炸藥單耗。

2 降低炸藥單耗的方法

2.1 增加深孔爆破自由面個數

在實際開采作業中，當開采區已定之后，巖石自身特性也已確定，炸藥多為相關部門提供，炸藥性能方面的參數亦已固定，因此可通過增加自由面個數來降低深孔爆破中炸藥單耗。在深孔爆破設計中，采用連續裝藥的扇形深孔爆破，且在爆破中采用微差爆破的方式。上下層位面的炮孔孔內分別裝高段別與低段別的非電毫秒雷管，且下層位面先起爆，上層位面后起爆。在同一層位面，則按照炮孔奇偶數編號先后起爆。在同層位面與不同層位面的炮孔起爆時，均采用微差爆破方法，這樣既可以在連續的爆破過程中，先爆裝藥段為后爆裝藥段提供了更多方向的爆破瞬時自由面，提升了爆破效果，大大降低了炸藥單耗。

2.2 改變網孔參數

在深孔爆破中，某個炮孔內裝藥量及炸藥性能決定了巖石的破碎程度，在一次爆破中巖石爆破的大塊率越低，說明爆破效果也好，這就能在整體爆破中最大限度的降低炸藥單耗。在深孔爆破中，爆炸能量表現為應立波的強弱和膨脹氣體的大小，炸藥起爆之后所產生的應立波會沿著巖石裂紋不斷延深，且應立波越強，徑向裂紋越多，且在膨脹氣體的作用下，巖石會沿著這些裂紋破碎，也就是說應立波越強，膨脹氣體越大，破碎程度越高，大塊率越低。在深孔爆破的炮孔裝藥時，巖石會沿著炮孔產生徑向裂紋，當采用小抵抗線大孔底距的孔網參數時，爆破應力產生迭加效果，進而使得大塊率降低，產生快度均勻的效果。因此在深孔爆破時采用小抵抗線大孔底局的網孔參數將大大降低炸藥單耗。

2.3 調整裝藥結構

在傳統的扇形深孔爆破中，炮孔裝藥結構與方式存在一定的不合理性，使單孔爆破時的炸藥能量分布極不合理，進而影響了爆破效果。炮孔的堵塞不用炮泥而是用炸藥填充，這在起爆時孔口阻抗小且炮孔密集，導致深孔炸藥爆破產生的能量很大，應立波較強，能夠完全實現破碎均勻的效果，但在整個起爆過程中，只有部分炸藥能量被用于破碎巖石，且已實現理想效果，多余的炸藥能量則浪費在產生沖擊波和地震波等無用功上。因此需要適當的調整炮孔裝藥結構，增加炮孔的堵塞長度，避免扇形孔裝藥過于集中，進而降低爆炸能量中的無用功能量比例，大大降低炸藥單耗。

2.4 間隔裝藥

首先，在間隔位置的選擇方面通常有三種選擇，即上部間隔、中部間隔、孔底間隔。空氣間隔位置對破碎效果會產生較大的影響，因此合理的間隔位置對深孔爆破效率產生重要影響，進而影響炸藥單耗。通過實踐發現，孔底間隔易產生較為顯著的根底現象，上部間隔則容易產生大塊現象，而中部間隔則能產生較好的爆破效果。因此在露天礦開采的深孔爆破中，間隔裝藥位的間隔位置選擇應采用中部間隔的裝藥方式。

其次，在間隔長度的選擇方面，實踐表明，破碎程度與間隔長度之間存在反向關聯，即間隔長度越大，破碎程度越小，但在間隔長度的設置中，其長度值存在一個臨界值，在臨界值以內時，產度對破碎程度的影響有限，而超過該臨界值時，則影響較大。因此在間隔長度的選擇時，應結合實際情況確定臨界值，進而實現最佳爆破效果。

再次，在中部間隔設計方面，應結合生產實際，按照炮孔排數合理設計炮孔位置，炮孔位置前后排錯開，多排炮孔時，相鄰兩排炮孔錯開，相隔兩排炮孔相同位置。再生產實際中可采用孔與孔錯開的方式，這種方式的爆破效果更優。

在上述描述的基礎上，對深孔爆破中部間隔裝藥結構進行創新改良，即①深孔中裝一些散裝巖石炸藥，之后炮孔中放入方向起爆藥包，然后繼續裝散裝巖石炸藥至深孔中下部；②用一根細麻繩捆綁一個乳化炸藥至深孔中部，且與中下部散裝巖石炸藥的上層留有空氣間隔；③乳化炸藥上繼續放入散裝巖石炸藥，并放入起爆藥包，用散裝巖石炸藥將起爆藥包掩蓋；④最上面填裝堵塞巖粉。這種方式能夠取得良好的爆破效果。

參考文獻：

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