导爆管雷管在浅眼留矿开采中的应用

廖振树，王 爱

湖南神斧集团湘南爆破器材有限责任公司，湖南 永州 425000

1 概况

我国的有色金属矿山在井下普遍采用浅眼留矿法开采。所谓浅孔留矿法是自下而上分层回采矿房，使用浅孔崩薄矿石。每次采下的矿石，靠矿石自重从漏斗放出1/3左右，留下2/3矿石作为下次凿岩爆破工作的临时工作台。当矿房全部采空后，再将留下的2/3的矿石全部放出（这叫大量放矿）。凿岩工人是站在留矿堆上进行作业的，留矿的作用就是起临时工作台作用，并不起支撑围岩的作用。该开采法以前均是采用导火索配火雷管的起爆方式，但随着国家民爆行业对产品结构的调整，导火索和火雷管从2008年已禁止生产和使用，目前国内起爆雷管只剩下导爆管雷管和电雷管两种，而电雷管由于对静电敏感，在有色金属矿山中禁止使用，因此只能采用导爆管雷管。近来我们对用导爆管雷管代替火雷管在有色金属矿山的井下开采中做了大量试验，并得出了最佳的网络连接方法，下面将试验情况简述如下。

2 矿石的基本结构

我们选择湖南某有色金属矿做为试验基地，该矿是有着百年开采历史的国有老矿，由于开采历史久，目前的生产作业面主要在中﹑深部，岩石介于坚固至很坚固之间，普氏系数[1]在8～15之间，具体有致密的砂岩和石灰岩﹑花岗岩﹑矽质砂岩﹑石英岩等，炸药单耗在2.0kg/m3～3.8kg/m3。井下作业条件复杂，作业面广，作业分散，井下局部滴水严重。

该矿一直采用传统的浅眼留矿法进行开采：采场长度在70 m～120m之间，可采高度在25m～40m之间，采场使用浅眼上向分层爆破法，炮眼间距在1m左右，炮眼排距在0.5m左右，炮眼深度2m左右，采场宽度在1m～2.5m之间，采幅较窄，一次叫炮数量在100～200个之间，有部分采场没有中央天井，采矿作业面示意图如图1，炮孔布置示意图如图2。

图2 炮孔布置示意图

在火雷管淘汰以前（2008年前）该矿均是采用火雷管配导火索的方式进行爆破，每个爆孔装1发雷管配2m长的导火索，爆破时由两个人分别从天井向两边逐孔点火，点完后撤离现场。由于每次点的炮孔数量多，存在较大的安全隐患，同时由于导火索的燃烧时间精度不一致，中间会出现不按顺序起爆的现象而影响爆破效果，因此采用导爆管雷管需对以上问题加以考虑并解决。

3 爆破设计

目前采矿台阶炮孔为“1，2，1”型分布，即爆破需要形成“之”字孔逐孔爆破，根据采矿矿石的硬度及保护采矿狭小的现场不被破坏，且形成逐孔起爆顺序，决定采用产品精度较高的导爆管延期雷管，根据逐孔起爆机理[2-4]及采矿实际情况我们设计了3种起爆方式，且进行了实地爆破优化。

3.1 半秒延期导爆管雷管串并联分组起爆网络

3.1.1 网络设计

半秒延期导爆管雷管共分10个段，延时从0S至5S间隔为0.5S，根据爆孔间距导爆管的配长采用3m，采用并串联分组起爆网络，如图3所示。

图3 串并联分组起爆网络示意图

说明：

1）为了连网方便，每一组起爆雷管均采用延期时间为5S的延期雷管，依次串联；注意第一组起爆雷管应用足够长的导爆管牵引至安全点进行起爆；

2）为了作业方便，各组炮孔内雷管段数分布一致，组内1-9排炮眼依次采用2-10段的半秒延期雷管；

3）理论上当前一组第10排炮眼起爆时，后一组的传爆雷管同时起爆，前一组最后一排炮眼爆时后一组爆轰波已经传入炮孔内。

3.1.2 实验结果

从现场爆破结果看，发现出现哑炮现象较严重，经检查发现均是塑料导爆管被切断引起的，说明后组与前组的爆破安全距离过短，前组炮孔爆炸后产生的爆炸飞散物切断了后组的导爆管，从而出现了哑炮，该方案不可行。

3.2 导爆索串联分组起爆网络

3.2.1 起爆网络基本情况

用导爆索（药量为5g/m的低能导爆索）和半秒延期雷管组成网络进行爆破，其中导爆索作为干线联接，分别用半秒1～10段雷管组成一组，每发雷管的导爆管用专用塑料联接块与导爆索相连，每两组导爆索间用一发延期时间为5s的延期雷管相连，起爆网络如图4所示。

图4 导爆索串联分组起爆网络示意图

说明：

1）主导爆索采用长延时起爆雷管起爆，每两组导爆索之间采用延期时间为5S的延期雷管传爆，依次串联；

2）为了作业方便，各组炮孔内雷管段数分布一致，组内1-10排炮眼依次采用1-10段的半秒延期雷管。

3.2.2 实验结果

从爆破现场看，还是出现有哑炮现象，原因还是因导爆管切断引起的，因前一组与后一组的距离过短短造成前组炮的飞散物切断后一组的导爆管面出现哑炮，因此一定要保证前面的炮孔爆炸时在其后面一定距离内的炮孔的导爆管已被起爆，其延期时间要靠孔内延期雷管来实现，根据以上结果及参照国外的一些经验，我们提出了采用如下的双向雷管的网络联接方式起爆。

3.3 双向导爆管雷管起爆网络

3.3.1 双向导爆管雷管

双向导爆管雷管是由一根导爆管两端各接一发雷管组成，其中一发放在地表，用于起爆下一个炮孔的一组雷管，另一发装入炮孔中，用于起爆炮孔中的炸药。该种爆破方式在国外比较普遍。

3.3.2 爆破网络设计

为了保证达到预定的爆破效果，即按设计的爆破顺序起爆不串段，则要求两种雷管的延期时间精度较高；同时为了保证前面的炮孔爆炸后对后面的炮孔影响小，则地表延期雷管和孔内延期雷管的延期时间相差越大越好，但是延期时间越长，延期时间的精度越难保证，因此这两者有处最佳值。参照国外的标准并结合我公司导爆管雷管的技术水平，我们将两种雷管的延期时间分别设为：地表雷管的延期时间为500ms，孔内雷管的延期时间为5000ms。这样当爆破网络被起爆后，延期5000ms后第一个炮孔爆炸，此时第11个地表雷管也同时被起爆了，这样可以有效地避免因前面的炮孔爆炸对后面爆破网络的破坏。为了连接方便，专门设计了一个塑料连接块并将地表雷管装入连接块中，使用时将后一发雷管的导爆管卡入前一发地表雷管所带的连接块中即可。起爆网络如图5所示。

图5 双向导爆管雷管起爆网络示意图

3.3.3 现场爆破试验

根据上面设计的爆破网络，我们到郴州某有色金属矿进行了多次现场试验，没有出现网络被炸断破坏的现象，炮孔按顺序起爆，达到了预期的爆破效果。

3.3.4 实验结果

1）由于双向雷管具有精度高的特点，从地表实验观察到的爆破情况来看，第10排外的地表雷管起爆时，第1个孔内雷管起爆，大大增加了爆破的安全距离，各排雷管起爆间隔清晰，传爆稳定；

2）多次进行采矿现场爆破，传爆可靠，未出现切断现象，且改善了爆破效果，降低爆破震动﹑提高工作效率。

4 成本分析

由于用户对成本比较敏感，如果成本增加太多用户将难以接受。按2008年国家定价核算如下：导火索0.8元/m，火雷管0.45元/发，导爆管雷管1.8元/发（导爆管2m配长，每增加1m加0.22元）。原来每个炮孔需2m导火索和1发火雷管，成本为：0.8×2＋0.45=2.05（元）；采用双向导爆管雷管需2发雷管和3m导爆管，成本为：1.8＋0.22＋0.45=2.47（元），每个炮孔增加了0.42元，用户可以接受。

5 结论

通过试验证明，采用目前的导爆管雷管，完全可以解决井下狭长矿带逐孔爆破开采问题，而且通过网络连接实现远距离点火起爆，大大提高了爆破的安全性。国内有色矿开采及类似矿石开采都可以通过以上起爆方案举一反三确定可靠﹑安全﹑切实可行的爆破方式，实验表明双向雷管在逐孔起爆方面优势明显，且爆破安全距离的增加只需降低地表雷管延时或增长孔内雷管延时即可，值得在需要逐孔起爆的爆破作业现场推广。

[1]段克信，王维纯.岩石坚固性系数的两种简易测定方法[J].辽宁工程技术大学学报，1981(1).

[2]庙延钢，栾龙发.爆破工程与安全技术[M].北京：化学工业出版社，2007.

[3]中国力学学会工程爆破专业委员会.爆破工程[M].北京：冶金工业出版社，1996.

[4]钮强.岩石爆破机理[M].沈阳：东北工学院出版社，1990.