空气间隔器（干孔）在中深孔爆破中的应用

刘国　姜明达　张亚军

摘 要：降低炸药单耗，减少根底出现，降低炮孔内爆炸压力，降低炸药单耗；另外，由于装药位置提高，使孔内爆炸压力沿炮孔轴向的分布更加均匀，能有效地克服根底和降低爆破大块率。

关键词：间隔器；爆破；应用

1 空气间隔器（干孔）作用简介

降低炸药单耗，减少根底出现，降低炮孔内爆炸压力，减少甚至避免因耦合装药而形成的矿岩冲击过度粉碎，扩大破裂区范围，提高炸药爆破能量的有效利用率，从而降低炸药单耗；另外，由于装药位置提高，使孔内爆炸压力沿炮孔轴向的分布更加均匀，能有效地克服根底和降低爆破大块率指标，为铲装等后续工序创造有利条件，适合在露天矿山中深孔爆破孔内任意位置进行空气间隔装药的新型装置。

空气间隔器（干孔）的应用范围：

1、露天矿山爆破工程中的中深孔爆破；

2、炮孔直径在90毫米以上、孔深在10米以上，即可采用底部或中部间隔，其间隔长度为连续柱状装药的15%～30%。

2 空气间隔器（干孔）的在爆破时的作用

1、降低了爆炸冲击波的峰值压力，减少了炮孔周围岩石的过粉碎；

2、岩石受到爆炸冲击波和爆炸气体所形成的压力波和来自炮孔孔底的反射波作用。二次应力波的压力超过岩石的极限破裂强度时，岩石的微裂隙将得到进一步扩展。

3、延长了应力的作用时间，冲击波作用于堵塞物或孔底后又反射到空气间隔中，由于冲击波的多次作用，使应力场得到增强的同时，也延长了应力波在岩石中的作用时间增加2～5倍。

上述三种作用，使岩石破碎块度更加均匀，但是在分段装药结构和孔底间隔装药结构中的应用中，必须合理地确定间隔长度、间隔位置和应用条件。

3 露天石灰石矿山中空气间隔器（干孔）的应用

石灰石矿在形成过程中广泛发育着大小不一、规模不大的小型褶曲和小裂隙，部分地段还有可能出现溶洞，所以在石灰石矿山爆破过程中应充分观察地形地貌，掌握岩石地质构造为爆破设计方案的选择提供依据。

在存在着众多的褶曲、裂隙和少数的溶洞地区进行爆破时要特别注意，下面简单以溶洞对爆破作用的影响简要说明。

1、溶洞对定向爆破抛掷方向的影响：

如图1所示，设计药包的抛掷方向是沿着最小抵抗线W1进行定向抛掷的，由于药包至溶洞的距离W2比W1小，因而岩块抛掷方向便沿着W2方向集中抛掷到溶洞中。

2、溶洞对抛掷方量的影响：

如图1，药包布置在溶洞上面进行抛掷爆破，由于爆破的能量密度向溶洞方向集中，因而大大地减少的爆破抛掷的方量。

同样在一些溶蚀勾缝或岩溶中，由于充填的黏土常常造成吸收爆炸能量或漏气等情况而降低爆破威力，缩小爆破漏斗尺寸，减少爆破方量。

3、溶洞对爆破安全的影响：

如图2，溶洞位于药包前的最小抵抗线方向及其附近，由于爆炸能量向抛掷方向的溶洞集中，往往造成抛掷岩块堆积到设计范围以外，甚至引起爆破飞石情况爆破安全事故。

4、爆破对周边环境的影响

当今，人们的环境保护意识日益强烈，而爆破技术作为一种有效的施工手段，又经常应用在人口密集的城镇地区，人们不仅关注着爆破噪声、粉尘对环境的污染，而且也期待着爆破在完成工程目标的同时，减少对生态环境的破坏和影响。

露天爆破的粉尘主要来源于穿孔爆破，爆破后，产生的粉尘扩散到露天爆区的整个空间，然后进入大气流扩散到地表。为了有效的减少露天爆破粉尘量，采用了空气间隔器分段装药的方法，即控制了单孔药量和一次起爆总药量，同时又减少了爆破粉尘的产生量，对周边环境起到了一定的保护作用。

5、爆破有害效应的控制：

爆破有害效应是指：爆破地震波、空气冲击波、个别飞石飞散和噪声、粉尘以及有害气体。由于爆破有害效应与单孔药量和一次起爆总药量成正比，即单孔药量大，一次起爆总药量就大，则爆破有害效应也增大，反之则减弱。特别是地震效应，为了有效的控制地震效应，所以也采用了空气间隔器分段装药的方法，有效地控制了地震波的传播距离，同时也减少了其它爆破有害效应对周围环境的影响。

4 露天石灰石矿山中应用空气间隔器（干孔）的成效

空气间隔器（干孔）在实际应用中有操作简单，使用灵活方便，降低炸药单耗，减少根底出现，降低炮孔内爆炸压力，减少甚至避免因耦合装药而形成的矿岩冲击过度粉碎，扩大破裂区范围，提高炸药爆破能量的有效利用率等这些优点，还节省爆破费用。实际计算如下：

选定参数：

炮孔直径：175毫米；使用炸药品种：乳化炸药（单价5.9元/kg）；

使用雷管为：塑料导爆管雷管15段14米（单价23.5元/发）；

15段7米（单价13.7元/发）

使用起爆炸药：φ28胶质炸药（单价6.4元/kg）；

炮孔深度：17.5米；填塞高度：5.0米；

空气间隔器（干孔）单价为48元/发；

计算如下：正常情况装药量=（17.5-5.0）×20（延米装药高度kg20/m）=250kg

每孔爆材费用=主装药费用+起爆药包费用+孔内雷管费用；

则每孔爆材费用=250kg×5.9元/kg+2kg×6.4元/kg+1发×23.5元/发=1511.30元；

采用空气间隔器（干孔）每孔费用=主装药费用+起爆药包费用+孔内雷管费用+间隔器费用；

由于采用了间隔装药，主装药的药柱长度将减少，这里取间隔长度2.7米，使用空气间隔器（干孔）需增加起爆药包和孔内雷管；同时减小填塞长度，填塞高度：4.0米；

则计算每孔装药量=（17.5-4-2.7）×20（延米装药高度20kg/m）=216kg；

每孔爆材费用=216kg×5.9元/kg+2×2kg×6.4元/kg+1发×23.5元/发+1发×13.70元/发+1发×48元/发=1385.20元；

每孔降低费用=正常情况每孔爆材费用-采用空气间隔器（干孔）每孔爆材费用；

每孔降低费用=1511.30元-1385.20元=126.10元。

可见，一个炮孔采用空气间隔器（干孔）的效益如此，如果大批量采用，那么成本控制方面得到的效益会非常可观的。我单位自2010年开始采用空气间隔器分段装药的方法实施爆破作业，至2013年已爆破成孔12000个，爆破矿量1200万吨，节省费用151.32万元。

另外由于岩溶的作用，常常造成爆破能量密度分布不均匀，有的位置爆破岩块过细，有的岩块过大，甚至出现特大岩块及爆后边坡不稳定的问题。

为了减少爆破受地形，地质条件的限制，采用空气间隔器（干孔）可以降低褶曲、裂隙和少数的溶洞地区对爆破效果的影响并取得良好的爆破效果。