深水岩石钻孔爆破中震源药柱与乳化炸药配合使用技术

何钱金

摘 要：在深水岩石钻孔爆破中，普通的乳化炸药由于水压及水的渗溶作用的影响，起爆感度和爆炸威力大幅降低，常出现未爆或半爆的情况，严重影响爆破效果。文章所介绍的是采用震源药柱与乳化炸药配合使用的一种新型技术，并对导爆管雷管及网络连续采取了一系列防护措施，提高了炸药在深水爆破中的起爆率和爆破效果，可大幅降低深水岩石钻孔爆破的补炸率和施工成本，经济效率和社会效益显著，具有广泛的应用前景。

关键词：钻孔爆破；震源药柱；乳化炸药；深水；岩石

中图分类号：TV542 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）03-0043-03

Abstract： In deep-water rock drilling blasting， since the common emulsion explosive is affected by water pressure and water infiltration， its detonation sensitivity and explosive power are greatly reduced， and the blasting effect is seriously affected by the failure or semi-explosion. This paper introduces a new technology which is used in combination of source charge and emulsion explosive， and a series of continuous protective measures are taken for detonator and network of detonator. Thus， the detonation rate and blasting effect of explosive in deep-water blasting are improved， the supplementary blasting rate and construction cost of deep-water rock borehole blasting can be greatly reduced， the economic efficiency and social benefit are remarkable， and it has a wide application prospect.

Keywords： borehole blasting； Seismic charge； emulsion explosive； deep water； rock

1 概述

在深水岩石钻孔爆破中，常用的是2号岩石乳化炸药和导爆管雷管起爆，爆破效果较差，岩石大块率较高，且爆破不完全，清碴时常发现未爆和半爆的炸药包，使清碴无法进行，只得进行补爆。究其原因就是因为深水中水压大及水的渗溶作用，降低了炸药的爆速和猛度，衰减了炸药的爆炸威力。经研究发现，普通的乳化炸药，在水深10m 时，爆速衰减11%、猛度衰减10%；而当水深增加到30m 时，爆速将衰减26%、猛度衰减33%。不仅如此，水压增大还会使炸药的起爆感度和传爆感度降低。普通的导爆管雷管由于耐水性、抗拉性较差，在水下爆破施工中常因水压过大而造成渗水失效，且施工中由于拉拽及水流冲击等问题造成导爆管拉伸，使传爆失效。因此，在深水岩石钻孔爆破中，如不采取措施，不仅增加单耗，还会造成起爆不完全、传爆中断，严重影响爆破效果。

在对比分析现有民用火工品后发现，震源药柱为高密度炸药，主要用于石油、天然气、煤炭、矿产等地球物理勘探，具有耐水、抗压、高爆炸威力的特点，特别适合于深水爆破（如表1）。

但震源药柱也存在不足的地方：一是价格高，震源药柱较普通乳化炸药销售价格约高出55%以上；二是采购供货困难，由于震源药柱生产厂家较少，工程中使用时往往需跨省采购，采购手续繁琐且供货周期较长。工程中若全部使用震源药柱会造成成本过高且难以满足施工进度需要。而采用震源药柱与乳化炸药配合使用的方案，既提高了爆破效果，又满足了施工进度的需要，还可有效降低施工成本。

2 配合使用方案

2.1 火工品采购

震源药柱生产厂家少，且常用震源药柱多为直径小于80mm的型号，因此，使用大药径的震源药柱需提前向厂家预定。震源药柱为塑料筒装炸药，抗水性能较好。为了提高乳化炸药的抗水性能及便于药包加工，乳化炸药需订购相同规格的塑料筒装乳化炸药。导爆管雷管须订购水下专用防水型导爆管雷管，坚决避免使用普通导爆管雷管。本工艺中采用φ95mm的塑料筒装炸药，震源药柱单条炸药长50cm，重5kg；乳化炸药单条长40cm，重3kg。

2.2 钻孔参数设计

本工艺以我公司常用的固定式钻爆船为例，设计参数如下：（1）孔径：110～120mm。（2）孔距：固定孔距2.5m。（3）排距：1.8～3.0m，根据水深、岩石情况进行取值。（4）孔深：钻孔深度为爆破岩層厚度+超深，超深取1.5～2.0m。

2.3 炸药配比设计

在岩石钻孔爆破中，炸药爆破后会形成一个倒圆锥形爆坑，称为爆破漏斗。从图1可知，随着爆破漏斗深度的增加，漏斗半径越来越小。原因就是由于岩石抵抗线的增加，使炸药有效做功半径减小。

h-爆破漏斗可见深度；r-爆破漏斗半径；W-最小抵抗线；R-漏斗作用半径；θ-爆破漏斗张开角；H-爆破漏斗深度

分析爆破漏斗发现，相邻炮孔爆破后爆破效果均有较大面积的叠加，但爆破后常出现爆破残根，多数是因为相邻炮孔爆破后，底部的爆破漏斗未重叠，重叠部分的区域又未达到设计标高导致。endprint

通过大量施工情况统计发现，爆破残根主要出现在相邻炮孔连线的相交处，深度主要集中在炮孔底部1/3孔深以下。现有方法是通过调小炮孔之间的距离，但此方法会增加钻孔工作量，使施工成本增加；且会造成炮孔上部装药爆能大量过剩，造成炸药浪费。

因此，解决爆破效果主要从两方面考虑：（1）提高炮孔底部1/3孔深的爆破效果；（2）解决其他部分炸药完全爆破的情况。

由表1可知，震源药柱的密度、猛度、做功能力均比乳化炸药高，因此，在孔底1/3孔深内全部换装震源药柱，装药量可增加约30%；加上震源药柱的猛度、做功能力均比乳化炸药高约30%，爆破后有效做功体积可增加约70%。可大幅提高爆破效果，减少爆破残根，降低补炸率。

孔底以外装药结构上主要是利用震源药柱作为起爆药，通过震源药柱爆破后激发乳化炸药，使乳化炸药爆炸完全，提高乳化炸药爆炸性能。装药结构采用1条震源药柱配（3～5）条乳化炸药的形式进行装填，震源药柱起到起爆药的作用。乳化炸药用量根据水深情况可适当进行调整，水深超过25米时，1条震源药柱起爆乳化炸药数量不宜超过4条。（装药结构如图2）

2.4 雷管防护处理

2.4.1 雷管密封处理

水下爆破中，当水深超过20米时，由于水压过大，常造成雷管与导爆管连接处渗水，导致雷管失效，使炸药无法引爆。因此，在使用前应对雷管进行防水处理。通常采用高分子密封胶涂抹在雷管与导爆管连接处进行密封，待密封胶凝固后再用有弹性的高压胶布将雷管缠紧。

2.4.2 尼龙绳绑扎装药

在装药过程中，导爆管容易因拉伸、水流冲击等造成断裂、拉细伸长，影响传爆效果。可采用尼龙绳辅助装药，在药包上捆绑尼龙绳，并将尼龙绳与导爆管并牢，装药时通过提拉尼龙绳将药包放入炮孔内，避免直接拉拽导爆管，造成导爆管损坏。

2.5 正常施工操作要点

2.5.1 炸礁船定位

炸礁船采用RTK-DGPS定位（精度：±3cm+1ppm）技术。由RTK-DGPS定位系统把钻爆船上的钻机孔位的平面位置显示到电脑显示窗口，定位时，移动锚具，将炸礁船上钻机的位置准确移动到预先布好的钻孔位置上，平面偏差控制在0.2m以内。

2.5.2 钻孔施工

炸礁船定位完成后下放套管，并用水坨沿套管内量取岩面水深，确定炮孔深度，为装药提供依据。水深量取完成后开始钻孔施工，一次性钻至设计深度。

2.5.3 成孔检查

成孔检查采用水坨通过套管放入孔内进行探测，主要是检查钻孔是否达到设计深度，孔内是否有碎渣影响装药。不合格的孔坚决重钻或补钻，满足设计要求就可以进行装药。

2.5.4 药包加工

根据钻孔施工中量取的炮孔深度确定装药量，并进行药包加工。施工前设计出不同孔深的装药结构表，分发给现场技术员和爆破员，施工中按装药结构表进行药包加工，4-6条炸药加工为一条药柱（装药结构如图2）。震源药柱塑料筒留有雷管插入孔，将两发导爆管雷管通过预留孔插入震源药柱内，然后再用导爆管沿着塑料筒打个结并用胶布绑缠好，炸药加工完成。

2.5.5 装药

采用尼龙绳绑扎进行装药，钻孔完成后，爆破员将加工好的炸药沿着套管壁放入炮孔中，用测深绳检查炸药是否到达孔底，若未到达，应用木棍压送至孔底。炸药装好后用砂筒填塞炮孔上部，之后拉起套管，从导管底部取出导爆管。

2.5.6 网络连接及加固

一次起爆的炮孔全部装好炸药后，进行起爆网路连接。水下爆破中常采用非电导爆管起爆网路（电爆网络已基本禁用），导爆管连接采用簇联的方式。

在风浪、水流较大时，起爆网络需用尼龙绳或细钢丝绳进行加固，保证网路不受力，防止被风浪、水流把网路拉断。加固时尼龙绳与起爆网路每隔1-2米就用细扎绳扎在一起，且要使尼龙绳紧一些、网路松一些。

2.5.7 警戒、起爆

起爆网路联接、检测完成后，移船至安全范围，并按设计安全距离和安全要求进行警戒。在确认船舶、人员等都在危险区以外后，发出放炮信号，由现场负责人发令起爆。

3 结束语

在深水岩石钻孔爆炸中，传统的乳化炸药和雷管由于水压和水的渗溶作用的影响，爆速和猛度会大大降低，且起爆感度和传爆感度都会降低，常造成起爆不完全，爆破效果差，补炸率高等问题。不仅增加了施工成本，还造成了工期的滯后。采用本工艺，可显著提高爆破效果，大大降低补炸率和施工成本，经济效率和社会效益显著，具有广泛的应用前景。

参考文献：

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[2]王敏，陈新，缪玉松.混装炸药参数与岩石爆破阻抗匹配的试验研究[J].科技创新与应用，2016（02）：31-32.

[3]高贵兴.爆破技术在复杂条件下高边坡岩墙开挖中的实践[J].科技创新与应用，2016（24）：231.endprint