自制空气间隔器在露天台阶爆破中的应用及效益

2013-03-23陈丰金冯君元

建材世界 2013年4期

陈丰金，冯君元

（兖州中材建设有限公司，兖州250100）

目前，我国露天矿山中深孔爆破中大多采用连续装药结构，存在着炸药消耗量大，在部分地质条件下会产生过度破碎等问题［1－3］。空气间隔装药是将深孔中的药柱用空气隔开，分为若干段的一种装药结构。其优点是提高了装药高度，减少了孔口部位大块率的产生，减小了炸药消耗量，降低了爆破振动；缺点是施工操作困难［4－5］。为此自主研发了空气间隔器并进行了多次试验，在取得良好的爆破效果的同时，降低了施工难度。

1 空气间隔器

1.1 空气间隔装药爆破机理

采用空气间隔装药结构装药时，炮孔内药柱中部存在空气间隔。炸药爆炸后相向传播的两个应力波在空气间隔中部相遇发生碰撞叠加，叠加后的应力波对岩石产生破碎作用。根据米尔尼科夫理论，药柱中的空气间隔会降低爆炸产物对炮孔形成的最终压力，却延长了其对岩石的作用时间，增大应力波传给岩石的冲量，从而改善块度质量，降低大块率［3］。并且减少了炸药的使用量，降低了爆破地震效应，减少了空气污染，节省了资金支出［6－7］。

1.2 空气间隔器的制作

空气间隔器加工制作简便，主要是根据不同的孔径选用对应的PVC管［8］，按照设计的长度进行加工，然后在PVC管内加放空气压缩气囊，以提供所需的气压，最后用绝缘胶带将PVC管两端的开口封好，以防止管内的空气压缩气囊被损坏。自制式空气间隔器的结构如图1所示。

2 空气间隔器材料及造价分析

2.1 使用防静电PVC管制作空气间隔器

2.2 使用普通PVC管制作空气间隔器

3 预防产生静电的措施

为消除、控制及预防普通PVC管自身携带的静电以及在使用过程中因摩擦而产生的静电，根据大量实验及现场实际使用总结出了一些行之有效的原则和措施。

1）消除、控制及预防静电产生的原则。对产生静电的主要因素（接触面积和压力、物体的特性、带电历史、表面状态、分离速度等）应尽可能予以排除：使物体间的接触面积和压力尽可能小，接触次数尽可能少，分离速度尽可能小，接触状态不要急剧变化；使相互接触的物体在带电序列中所处的位置尽可能接近；选用合适的材料及形状，增大电导率等。

2）消除、控制及预防静电产生的措施。①接地导出静电；②使用静电消除器，进行静电中和；③采用喷雾、洒水等方法提高环境湿度，抑制静电的产生；④PVC管两端用绝缘胶布缠裹，使空气间隔器在孔内下降过程中与孔壁隔离，起到绝缘的作用，防止因直接摩擦而产生静电；⑤采用吊绳法人为控制空气间隔器在孔内的下降速度，即用麻绳将空气间隔器吊起慢慢下放到空气间隔位置，以降低因分离速度过大而产生的静电［9］。

4 现场试验

4.1 国大石灰石矿山主要孔网参数

国大石灰石矿山目前主要采用的孔网参数有孔径115mm和孔径140mm的2种钻孔。孔径115mm的孔深均为16.5m，中部间隔长度为1.5～2.2m，每孔装药量为80kg，其它参数见表1。孔径140mm的孔深均为16.5m，中部间隔长度均为2.2m，每孔装药量为110kg，其它参数见表2。

表1 孔径115mm孔网参数

孔位编号最小抵抗线／m 孔间距／m 单耗／（kg·t－1）4.0 3.6 0.140第二排 3.8 4.2 0.126第三排 3.8 4.2 0.126第四排 3.8 4.2 0.126第五排前排孔3.8 4.0 0.132

表2 孔径140mm孔网参数

孔位编号最小抵抗线／m 孔间距／m 单耗／（kg·t－1）3.5 6.0 0.132第二排 3.8 6.5 0.112第三排 3.8 6.5 0.112第四排 3.8 6.5 0.112第五排前排孔3.8 6.0 0.121

4.2 试验结果及分析

因试验矿山地质条件复杂，岩溶率高达7%左右，故试验时在地质条件良好的地段采用自制空气间隔器进行装药，在溶洞较多的地段采用PVC管内装填塞物的方式进行装药，以期获得良好的爆破效果。试验结果见表3和表4。

表3 2010年实验结果

表4 2012年实验结果

由表3和表4可知，当间隔部位在炮孔上部或下部时，虽然施工操作简单，但前者孔口大块率比连续装药时增加明显，后者底部出现根底现象。当间隔部位在炮孔中部时，可使孔口大块率和连续装药时基本相同，而中部粉碎性破坏减少，岩石块度均匀（如图2所示），底部不出现根底现象，爆破震动降低。故在炮孔中部使用空气间隔器装药，爆破效果最好。

使用空气间隔器可节约炸药，从而节约爆破成本，试验结果和分析见表5和表6。