定祥山石灰石矿是华润水泥(贵港)有限公司水泥原料基地,于2005年l2月投产,生产至今近3年.矿山采用瑞典生产的阿特拉斯L6(孔径Φ150mm) 液压潜孔钻机,台阶高度20m(矿山开采初期)和15m(正常生产).在今年4月底前,台阶深孔爆破一直采用粉状岩石膨化炸药连续装药技术,炸药单耗居高不下,平均在0.18 kg／t.爆破后的矿石显得过于粉碎,碎石平均粒度约为 250 mm ,爆落矿石铺散宽度较大.研究认为目前的深孔爆破炸药单耗可以进一步降低,为此在对爆破参数作进一步优化的同时,从对溶洞、裂隙的处理办法中得到启发,提出了采用“新型”空气间隔装药技术,以达到提高爆破质量和降低深孔爆破炸药单耗的目的.
1 空气间隔装药爆破作用原理
空气间隔装药爆破时,炸药爆破产生的冲击波在炮孔内反射产生第二次应力波,从而使炮孔周围的裂隙网络在气体升压之前就扩展开.虽然会造成炸药在孔内产生的压力有所减少,但在一系列余震的反复作用下,冲击波对岩石作用的时间增加了1～4倍,使岩石破碎有所提高.
2 施工方法
2．1 间隔位置的选取
空气间隔位置对破碎效果会产生较大的影响.间隔位置有3种：孔底间隔、中部间隔、上部间隔.在生产过程中,通过使用这三种间隔位置不同的装药方式,并认真观察爆落矿石和跟踪铲装情况,发现：①孔底间隔,爆后往往会存在较多根底.其原因是钻孔超深一般根据矿山的岩性、钻孔孔径、炸药品种等因素加以确定,一经确定,变化较少,如本矿山超深为2．5～ 3m .采取孔底间隔后,孔底装药不够,不足以克服岩石底部的夹制作用,因而会出现根底.②上部间隔,爆后往往会出现大块.其原因是上部装药过少,爆炸能量不足以破坏台阶上部岩石,以致形成大块.③中部间隔,爆破效果好.其原因是由于上下两个药柱爆炸后,两个相对冲击波阵面的相互叠加,产生相互作用和振动更加强烈,其破碎效果优于底部和上部间隔的破碎效果.正是如此,本矿山目前比较赞同采用中部间隔的装药方式.
2．2 间隔长度的选取
空气间隔长度是决定破碎效果的关键因素.随着间隔长度的增加,产生的破碎程度下降.在其临界间隔值内,其破碎程度的下降是很小的.临界间隔长度取决于炸药类型及周围介质的结构和强度.为了充分破坏岩石,克服岩石底部的夹制作用,同时减少大块率的产生,从爆炸能量的分布看,一般下部占60％～70％,上部占 30％～40％.因而一般间隔长度取连续柱状装药的20％～25％为宜.在生产过程中,本矿山对 20m 台段高度,采取间隔3～3． 5m ； 15m 台段高度,间隔2～2． 5m ,均取得了较好的爆破效果,炮堆整齐,根底、大块率很少,几乎为零,见表l.
表1 华润贵港矿山部分深孔中部间隔装药爆破情况
爆破时间
段高
设计孔深/m
孔数
穿孔进尺/m
爆破进尺/m
爆落矿量/t
使用炸药/kg
炸药单耗(kg·t-1)
前排低抗线/m
孔网
a×b/m
堵塞长度/m
间隔长度/m
年-月-日
m
个
2008-05-04
2008-05-08
2008-05-16
2008-05-19
2008-05-21
2006-06-02
2008-06-04
2008-06-11
2008-06-15
2008-06-16
2008-06-26
23
15
15
15
24
15
15
24
16.5
18
18
26
17.5
17.5
17.5
27
18
17
27.5
19
21
21
34
30
32
29
33
29
31
30
35
33
37
907
510
573
495
901
549
532
840
665
792
851
805
420
487
408
762
549
439
720
665
693
789
68768
37634
42682
35330
67998
43234
40865
64270
54737
54792
62324
9300
4788
5930
4820
9374
5060
4964
7962
6330
6870
8210
0.135
0.127
0.139
0.136
0.138
0.117
0.121
0.124
0.115
0.125
0.132
4.5
4.5
4.5
4.5
4.5
4.5
4.5
5.0
5.0
5.0
4.5
7.7×4.2
7.7×4.2
7×4.2
8×4.2
6-8×4.2
8×4.2
8×4.2
8×4.3
8×4.3
8×4.2
8×4.2
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
2.5
2
2
2
3
2
2
3.5
2
2
2
段高是指台阶高度,部分地段高出标准设计台阶高度,是由于开采初期采准形成的.
2．3 中部间隔的设计
对于中部间隔,较简单的方法是采取炮孔间隔位置前排与后排错开,若三排炮孔,第一排与第三排相同,中排孔间隔位置提高一些：若有四排炮孔,第一排与第三排相同、第二排与第四排相同.如本矿山 15m 台阶,三排炮孔,钻机设计深度17． 5m ,每米装药量16． 5 kg ／m,间隔 2m ,堵塞 6m ,单孔药量 156kg .第一排孔与第三排炮孔装下段药柱为 100kg (即药长 6m ),再间隔；第二排炮孔装下段药柱l 25 kg (即药长7． 5m )再间隔.
为充分利用炸药的爆炸能量,使用炸药爆炸能量在炮孔内均匀分布,更有效地破坏岩石块度,还可采取相邻炮孔间隔位置交错的方式,以此获得更理想的爆破效果.在生产实践中,先后使用了这两种间隔方式,排与排错开,孔与孔错开,发现后者爆破效果更优于前者.
2．4“新型”间隔装药施工
装药时,先向孔内装入一袋散装岩石炸药后,将加工好的第一个起爆药包(此时该药包采用反向起爆,即雷管的聚能穴指向孔口)放入炮孔,再接着装药；待装完下段炸药之后,使用一根Φ3细麻绳捆绑一支Φ90乳化炸药放于炮孔中至下段炸药面上,再将麻绳提起所选取的间隔长度,如 2m 或 3m ,然后用一块大石系住,再将一支Φ90乳化炸药用小刀划开几道口,投入孔中,接着再装上一段炸药；待即将装完上段炸药之前(一般剩一袋或一袋半炸药时),放入加工好的第二个起爆药包(此时该药包采用正向起爆,即雷管的聚能穴指向孔底).
