深孔爆破中降低炸药单耗的方法研究

张晋

摘 要：在露天矿深孔爆破作业中，有效控制炸药单耗是降低生产成本低的有效方法之一。通过理论与实践的结合，对影响炸药单耗的因素进行分析，通过调整爆破参数，采取增加自由面个数、调整中装药结构、孔内外微差、间隔装药等方法，已达到降低深孔爆破炸药单耗的目的。

关键词：深孔爆破；装药结构；炸药单耗；间隔装药

在露天矿开采中，深孔爆破是破石的主要方式，爆破成本在采矿工程中占据较大的比例，而炸药成本又是爆破成本的主要组成部分，因此在开矿作业中有效控制炸药用量是降低生产成本的重要途径。工程实践表明，深孔爆破在露天矿开采中具备优良特点，被广泛应用于采矿工程领域。但实践作业显示，深孔爆破作业中炸药单耗相对较高，这造成爆破成本随之升高，因此如何降低深孔爆破炸药单耗从而降低开采成本，是采矿工程研究领域的重要课题。

1 深孔爆破炸药单耗影响因素

在露天矿开采的深孔爆破作业中，炸药单耗一般是指爆破单位体积矿岩的炸药消耗量，炸药单耗的影响因素较多，比如岩石自身物理力学性质、炸药性能、爆破设计参数等，由于炸药单耗的影响因素复杂繁多，因此但目前为尚未有统一标准的学术成果或定量标志量来规定最优化用量。在实践操作的经验总结中可知，对于特定岩石与炸药来说，其岩石自身物理力学性能与炸药性能已被固定，此时爆破设计参数成为主要影响因素。探索降低深孔爆破中炸药单耗的方法，应结合实际情况，对涉及个参数进行综合考量，比如岩石饱和单轴抗压强度、岩石风化程度、岩石完整性系数、炸药猛度、炸药爆力、炸药爆速、自由面个数等因素，将这些因素进行综合考量，然后制定科学合理的爆破方案，这样才能够有效的降低深孔爆破炸药单耗。

2 降低炸药单耗的方法

2.1 增加深孔爆破自由面個数

在实际开采作业中，当开采区已定之后，岩石自身特性也已确定，炸药多为相关部门提供，炸药性能方面的参数亦已固定，因此可通过增加自由面个数来降低深孔爆破中炸药单耗。在深孔爆破设计中，采用连续装药的扇形深孔爆破，且在爆破中采用微差爆破的方式。上下层位面的炮孔孔内分别装高段别与低段别的非电毫秒雷管，且下层位面先起爆，上层位面后起爆。在同一层位面，则按照炮孔奇偶数编号先后起爆。在同层位面与不同层位面的炮孔起爆时，均采用微差爆破方法，这样既可以在连续的爆破过程中，先爆装药段为后爆装药段提供了更多方向的爆破瞬时自由面，提升了爆破效果，大大降低了炸药单耗。

2.2 改变网孔参数

在深孔爆破中，某个炮孔内装药量及炸药性能决定了岩石的破碎程度，在一次爆破中岩石爆破的大块率越低，说明爆破效果也好，这就能在整体爆破中最大限度的降低炸药单耗。在深孔爆破中，爆炸能量表现为应立波的强弱和膨胀气体的大小，炸药起爆之后所产生的应立波会沿着岩石裂纹不断延深，且应立波越强，径向裂纹越多，且在膨胀气体的作用下，岩石会沿着这些裂纹破碎，也就是说应立波越强，膨胀气体越大，破碎程度越高，大块率越低。在深孔爆破的炮孔装药时，岩石会沿着炮孔产生径向裂纹，当采用小抵抗线大孔底距的孔网参数时，爆破应力产生迭加效果，进而使得大块率降低，产生快度均匀的效果。因此在深孔爆破时采用小抵抗线大孔底局的网孔参数将大大降低炸药单耗。

2.3 调整装药结构

在传统的扇形深孔爆破中，炮孔装药结构与方式存在一定的不合理性，使单孔爆破时的炸药能量分布极不合理，进而影响了爆破效果。炮孔的堵塞不用炮泥而是用炸药填充，这在起爆时孔口阻抗小且炮孔密集，导致深孔炸药爆破产生的能量很大，应立波较强，能够完全实现破碎均匀的效果，但在整个起爆过程中，只有部分炸药能量被用于破碎岩石，且已实现理想效果，多余的炸药能量则浪费在产生冲击波和地震波等无用功上。因此需要适当的调整炮孔装药结构，增加炮孔的堵塞长度，避免扇形孔装药过于集中，进而降低爆炸能量中的无用功能量比例，大大降低炸药单耗。

2.4 间隔装药

首先，在间隔位置的选择方面通常有三种选择，即上部间隔、中部间隔、孔底间隔。空气间隔位置对破碎效果会产生较大的影响，因此合理的间隔位置对深孔爆破效率产生重要影响，进而影响炸药单耗。通过实践发现，孔底间隔易产生较为显著的根底现象，上部间隔则容易产生大块现象，而中部间隔则能产生较好的爆破效果。因此在露天矿开采的深孔爆破中，间隔装药位的间隔位置选择应采用中部间隔的装药方式。

其次，在间隔长度的选择方面，实践表明，破碎程度与间隔长度之间存在反向关联，即间隔长度越大，破碎程度越小，但在间隔长度的设置中，其长度值存在一个临界值，在临界值以内时，产度对破碎程度的影响有限，而超过该临界值时，则影响较大。因此在间隔长度的选择时，应结合实际情况确定临界值，进而实现最佳爆破效果。

再次，在中部间隔设计方面，应结合生产实际，按照炮孔排数合理设计炮孔位置，炮孔位置前后排错开，多排炮孔时，相邻两排炮孔错开，相隔两排炮孔相同位置。再生产实际中可采用孔与孔错开的方式，这种方式的爆破效果更优。

在上述描述的基础上，对深孔爆破中部间隔装药结构进行创新改良，即①深孔中装一些散装岩石炸药，之后炮孔中放入方向起爆药包，然后继续装散装岩石炸药至深孔中下部；②用一根细麻绳捆绑一个乳化炸药至深孔中部，且与中下部散装岩石炸药的上层留有空气间隔；③乳化炸药上继续放入散装岩石炸药，并放入起爆药包，用散装岩石炸药将起爆药包掩盖；④最上面填装堵塞岩粉。这种方式能够取得良好的爆破效果。

参考文献：

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