空气间隔装药逐孔起爆技术在采石场的应用

吴桥武

(湖南铁军工程建设有限公司， 湖南 长沙 410016)

在传统露天开采中，大多数矿山及采石场都采用炮孔内排间爆破和瞬间齐发爆破工艺。为了实现孔内延期爆破，多采用雷管在孔底反向起爆和上层正向起爆。但在露天深孔爆破中，传统的爆破技术普遍存在爆破有害效应相对严重，影响后续的挖装作业效率和钻孔效率以及边坡、人员和机具的安全。近年来，国内逐渐应用“逐孔起爆毫秒延期爆破技术”很好地解决了矿山爆破施工中产生的问题。

1 空气间隔装药毫秒延期逐孔起爆技术简介

逐孔起爆是国外兴起的一种新型爆破技术，指所有炮孔按一定的等间隔延期顺序接力起爆，实现在预爆区内的每一个布孔平面内的相邻炮孔按照一定的时间间隔依次起爆，相邻的排也按照另一个规定的时间间隔依次起爆。逐孔起爆的好处是每一个起爆孔都拥有3个以上的自由面，能获得良好的爆破效果。

根据逐孔起爆毫秒延期爆破过程，该技术遵循以下原理：

（1）台阶爆破中增加应力波叠加和岩块相撞作用。

在爆破过程中，先爆的炮孔会产生一种压缩式的应力波，该应力波会使临空面的方向及炮孔间的岩石发生强烈的形变和位移，随着爆轰波的扩散和岩体裂隙的产生，炮孔内的爆破压力下降，作用减弱。使岩石在位移过程有足够长的相互作用空间，这时相邻炮孔再次起爆，后爆孔产生的爆破能量再一次作用于先爆孔，相邻两组炮孔的爆炸应力波相互叠加，使爆炸应力场的做功能力增加，从而加大了岩石间的相互碰撞作用，爆后岩石在 110～150 ms之间破碎，矿石开始进入解体和塌落阶段，当第一响炮孔起爆后，破碎矿石还没有落到地面的时候，相邻第二炮、第三炮孔相继起爆，破碎和塌落的矿石在空中相互碰撞，使得矿石有了很好的破碎效果，后续炮孔以此类推，从而改善了爆破破碎度及爆堆的松散度，大大地提高了铲装的工作效率。

（2）自由面原理。逐孔起爆的作用机理就是起爆设计好的第一个炮孔，通过第一个炮孔爆破，应力波作用岩体产生的裂缝，为后面的炮孔与侧向的炮孔提供3个或者3个以上的自由面，后续炮孔以同样的原理产生自由面，直至最后一个炮孔爆破完毕，这种起爆工艺的目的主要是为了减小后排炮孔的夹制作用。

（3）可以有效减弱爆破振动。逐孔爆破大幅降低了瞬间齐爆产生的巨大爆破振动，孔内毫秒延期爆破减少了单响药量，降低了爆破振动波的叠加，因此无论在时间上，还是在空间分布上都大幅降低了爆破振动的有害作用。

空气间隔装药对于提高爆破质量的实际意义：空气间隔装药是一种不耦合装药结构，在装药过程中，每个炮孔药柱可以分成多间隔进行装药，而各间隔之间采用空气层隔开。这样可以使炮孔内的炸药分布较为均匀，不会出现“扎堆”现象，可以使炸药爆破产生的能量直接作用在台阶以上部分的矿石；药柱间的空气间隔层可以调节爆炸气体产生的压力，延长作用时间，从而增强爆破的破碎效果。

空气间隔装药结构和连续装药在孔网参数相同的条件下，空气间隔装药结构的爆破块度较均匀、大块率降低、爆堆较好，且降低单位炸药消耗量。在台阶高度15～20 m时，孔底部分装药量占总装药量的50%～60%左右。

2 宜章县岩泉镇钟家采石场的应用实践

钟家采石场位于湖南省宜章县岩泉镇。矿区是层理状、台阶式的大型矿床。岩石坚固性系数为f=8～10。钟家采石场矿山生产采用的爆破方式为深孔台阶爆破，台阶高度为 15 m，钻孔设备采用JK580型潜孔钻机，布孔方式为垂直梅花型布孔，炮孔孔径为90 mm。

爆破参数见表1，装药结构示意见图1。

表1 爆破设计参数

图1 装药结构

矿山采用现有国产普通毫秒导爆管雷管，根据钟家采石场项目现场岩石性质和目前石场采购的普通毫秒导爆管雷管段位，项目部依据生产厂家的普通毫秒导爆管雷管试验数据及有关爆破理论，地表雷管设计的孔间延时和排间延时起爆时间按孔距、排距选取，选用孔间接力雷管Ms4（75 ms）、排间接力雷管 M s5（110 ms），孔内选取高段位Ms9（310 ms）。由起爆点向矿体推进，直至爆破结束（见图2和图3）。通过半年多的爆破验证，基本达到爆破设计要求，并达到了普通毫秒导爆管雷管的精准爆破效果（见表2、图4）。

图2 单排逐孔起爆网路

图3 双排逐孔起爆网路

表2 3次爆破统计数据

图4 爆破后效果

3 结 论

宜章县岩泉钟家采石场自采用空气间隔装药逐孔起爆毫秒延时爆破技术后,爆破效果明显改善，主要表现在以下几方面：

（1）爆破块度较均匀，大块率降低幅度约达到70%，减少了二次破碎，炸药单耗降低20%，基本解决了根底现象。

（2）能较好地控制爆堆的形状，控制爆堆移动方向，提高了爆堆松散度及均匀度，降低了矿石损失和贫化率，便于挖掘和运输，提高了铲运效率。

（3）降低了挖掘高度。

（4）实现每个孔单独起爆，爆破振动减小25%～40%，降低了爆破有害效应的危害，石场周边村民无人告状，也没有阻工问题的发生。