吕海政 董春雨

摘 要：山钢集团莱芜矿业有限公司目前采矿方法为机械化盘区下向分层进路胶结充填采矿法，已经应用多年，在充填体假定的保护下进行大断面进路采矿，安全系数较高。进路矿房边帮控制尤为突出。目前采用连续装药孔底起爆的方法，边帮孔未采用光面爆破造成爆破后进路两帮平整度较差，局部超欠挖较多，故进行光面爆破间隔装药孔底起爆的试验。本文以马庄铁矿为例，进行实践总结。

关键词：爆破方法；凿岩台车；炸药；导爆管

1 概述

马庄铁矿目前采用连续装药孔底起爆的方法，采矿方法为机械化盘区下向分层进路胶结充填采矿法。主要施工断面：4m×4m。由于现有装药方式效果较差，两帮不是十分平整，为此进行了改进光面爆破装药结构及传爆方式的试验研究 ，并取得成功。实践证明 ，使用φ32mm乳化炸藥卷时 ，改进后的装药结构及传爆方式比传统的方式产生的光爆效果要好得多。

试验选在马庄铁矿-154m水平5～9线矿房进路中，该处矿体赋存于大理岩和蚀变闪长岩接触带上。主矿石性质为磁铁矿，绝大多数为块状构造、粒状结构、致密中硬，局部有粉状构造，硬度f=8～12。

采用乳化炸药卷间隔装药 ，起爆药包置于孔底 ，非电毫秒雷管反向起爆。选用现场平时使用的φ32mm乳化炸药卷。

2 现阶段光面爆破存在问题

2.1光爆炸药问题

公司目前普遍使用φ32mm 乳化炸药卷，但光爆效果难以保证。

2.2 成本问题

在没有光爆炸药的情况下 ，一般采用导爆索将炸药绑扎成炸药串的方法 ，但导爆索价格昂贵 ，成本高。

2.3 传爆中断及残药问题

由于是不耦合装药 ，易产生管道效应 ，有可能使炮孔中的装药爆轰中断而留下残药。使用φ32mm 乳化炸药卷的连续装药方式时 ，炮孔内留有残药的现象尤为明显 ，经常出现雷管炸了而炮孔内的炸药未被完全引爆的现象 。

2.4爆破效果问题

在施工中 ，凡未采用专用光爆炸药或导爆索药串的硐室，均存在着光爆半孔残留率低或超欠挖较严重等问题。

3 间隔装药传爆试验

3.1基本参数确定

矿石普氏硬度f=8～12，断面：4m×4m，BM281凿岩台车钻孔，炮孔直径d1=45mm，孔深L1=3m

光面爆破周边孔参数计算和选择：

3.1.1周边孔炮孔间距

①a1=16.2r=518.4mm；②a1=（7～15）d=315～675mm；

因主矿体硬度f=8～12且有韧性，周边孔间距取中间值450mm。

3.1.2周边孔最小抵抗线

W1=（10～20）d，d为炮孔直径45mm，W=450mm～900mm，因周边孔装药量少且要保证较小的大块率，取小值500mm。

3.1.3炮孔密集系数校核m1=a1/W1

当孔距大于等于最小抵抗线时，m1≥1，应力波先到达临空面破碎围岩，高压气体随之释放到临空面，炮孔间应力波形成的裂缝未得到高压气体的气楔作用将减少剥离量形成欠挖；

当m1≤0.8，两炮孔应力波破碎孔周边围岩后设计轮廓外形成超挖。

综上所述0.8

3.2炸药

2#岩石乳化炸药，直径32mm，长度300mm，总量300g，其性能指标为：密度0.95～1.30g/ cm3 、爆速≥3000m/ s 、猛度 ≥10mm 、做功能力 ≥220mL 、殉爆距离 ≥2cm 。

3.3雷管

孔内选用非电毫秒导爆管中的任意一个段别，孔外选用一段非电毫秒导爆管，孔口处用炮泥堵塞，堵塞长度≥40cm。

3.4装药间隔

根据矿石中硬性质且有一定韧性，径向不耦合系数1.4，轴向不耦合系数2～7应取大值，中硬岩石中光面爆破线装药密度理论值范围为0.2～0.3kg/m，考虑到本方案在有一定韧性的矿石中光面爆破应取最大值0.3kg/m；3m孔深每孔装药0.9kg，即3支φ32mm的药卷，轴向不耦合系数3.3，为能更好的实现光面爆破效果，保证较大的孔痕率，药卷应均匀的分布于堵塞物以内的炮孔中并以空气柱间隔，但考虑到切割药卷和绑扎时炸药变形影响炸药威力，故不切割药卷进行间隔装药并每支药卷各插一发相同段别非电导爆管雷管用以传爆；故装药间隔为≤85cm。

3.5装药间隔的控制方法

先用炮棍将起爆药轻推至孔底 ，此时用拇指卡住炮棍上代表孔口位置的做好标记 ，然后拉出炮棍 ，量取长度115cm（85cm为空气间隔长度； 30cm为药卷长度） ， 并将此位置的炮棍处坐好标记，再用炮棍将一个药卷推入孔内 ，炮棍上刚才标记位置到达孔口处 ，这时药卷就处在设计位置上。重复上述步骤 ，即可完成整个炮孔的装药过程。

4 最终方案确定

众所周知周边孔的爆破参数是实现光面爆破的关键技术参数，我们通过对各区域进行试验，根据不同的矿岩地质条件，最终确定周边孔孔距如下：矿石周边孔孔距确定为40cm，特殊地段可适度调整周边孔参数。

现在马庄铁矿使用炸药为φ32mm、长度为300mm的2#岩石乳化炸药，根据光面爆破理论计算和现场试验，3m深的孔装药量为3支药，每支一发导爆管同时起爆，实际操作难度较大。为减少装药难度，提高装药效率，以孔深3m的周边孔为例调整如下：采用每孔两个起爆药包，孔底一支炸药紧接着是一个起爆药包，然后孔内间隔0.9m，间隔外是一支炸药和另一个起爆药包，孔口用炮泥堵塞长度为40cm。

5 试验结果及分析

5.1试验分析

孔底连续装填2支炸药不只是为了克服光爆孔底部围岩的夹制作用 ，更重要的是增加了起爆能 ，改善了间隔装药的传爆效果。

殉爆距离是炸药的重要性能指标之一 ，其数值越大 ，炸药越易于被传爆。试验中使用2#岩石乳化炸药 ，该型炸药的孔外殉爆距离只有 2cm ，这在一定程度上影响了光爆孔内间隔装药的传爆。

5.2试验效果

就现有条件下试验矿房情况：采矿进路顶板充填体假顶冒落和充填体帮塌落现象大幅度减少，特别是不贴近下盘岩石进路，喷浆支护量大幅减少。巷道的断面规格、形状完全符合工程设计要求，炮孔利用率均能达到80%左右。

6 经济效益分析

3m深的光爆孔内用两发雷管来引爆间隔装药 ，不但简化了炸药串加工工序 ，而且大大降低了职工的工作量，停止继续采用导爆索进行连接起爆，取消导爆索后使安全性得以提高，同时节省了施工时间、药串绑扎工人的工资、加工药串的胶布、竹片、导爆索或为了使炸药齐爆而在每段装药内所装的一发非电毫秒雷管。现以一个 3m 深的光爆孔为例 ，将与传统的方法进行经济比较 ， 每孔可节约4.625元，成本降低30.2%。据初步估算月节约3万元左右。可见 ，光面爆破间隔装药传爆方式的改进，不但加快了施工速度、改善了成型质量 ，而且取得了良好的经济效益。

7 结论和建议

7.1 将炸药在有约束状态下殉爆距离增大的原理成功地应用于光面爆破 ，保证了各间隔装药段之间的可靠传爆。

7.2只用两发发雷管就成功地使 3m 深的光爆孔内的所有装药全部传爆 ，摆脱了对导爆索传爆的依赖。

7.3 用非光爆专用炸药32mm 乳化炸药卷 ，解决了完整性较好的矿石中的光爆问题。

7.4光面爆破的施工成本降低了 30% ，取得了较好的经济效益。

参考文献：

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