空气柱间陋装药爆破法

 

关键词：爆破爆堆空气柱炸药

 

公乌素露天煤矿设计生产能力120万t/a，采用单斗—铁道运输工艺进行开采。针对该矿爆破工作中存在的问题，采用了空气柱间隔装药的方法进行了多次试验。

 

1爆破工作中存在的问题

 

正常的采后掌子面，台阶应具有一定的坡面角（设计为70度）才能保证合理的抵抗距离，在采用普通的连续装药时才能既克服根底又能使上部岸石得到合理的破碎。但电铲挖掘时，采后几笠测有留碴，台阶坡面角接近90度，有些甚至于大于90度，使抵抗线变小。

 

C-前排孔至披肩距离（3~6m）；W-目前台阶抵抗（3~6.5m）W0—设计台阶抵抗

 

由图1可知，抵抗变化：

 

△W=W0—W=10cot70°=3.6m。

 

此外，在东1220水平的南部及中部地段，由于12#煤层正好位于台阶下部、中部，因此，在台阶的中、下部易形成一个软弱的夹层，当这一夹层正处于药柱部位时，极易过早冲出。

 

因此，如果仅从克服根底考虑恻只需要很小的炸药量即能达到要求，但上部的岩石的破碎和抛掷，的破碎和抛掷。如果兼顾上部岩石的破碎和抛掷，则必须增加炸药量，这就可能使下部岩石过早冲出掩埋铁道，而填寒物旁边的大部分岩石实际上受重力作用自然下塌不能形成令人满意的破碎。这一现象从以往多次埋道事故中得到了证实。

 

为了解决这一问题，我们改进了现有的爆破方法。

 

2空气柱间陋装药原理浅析

 

爆破理论和实践表明，比较软弱的沉积岩抗压强度低，使用低密度炸药就能产生足够的应变使岩石充分破碎。如果炸药输出的初始爆轰压力过高，超过岸石的动抗压破坏应变，则在装药孔周围立即形成一个强烈的压碎岩石带。在体积压缩过程中，由于晶粒间或颗粒间的结构破坏而产生破碎，在压碎带中，过度破碎作用与应变能的急聚衰减有关。在多孔岩石中2倍炮孔直径距离之内可吸收的能量不小于0.8倍的应变能，所以如果岩石在所需的压力下能够破坏，硬要按该压力的峰值应力装药就毫无意义了，这样把大量的能量消耗在压碎区内是不合理的。因此，通过装药结构的变化，使炸药爆炸时产生的最初冲量不立即用于周围岩石的破碎，延长瀑能作用时间，使裂隙得以充分发展，将炮孔周围压碎区多余消耗的能量转化为更远范围内岩石的破碎能是合理的。这是空气柱装药提高能量利用和提高破碎效果的原因之一。

 

采用这样的结构，中间空气柱L3将把连续装药时的药柱L0分为上下2段L1与L2，这样上下药柱在爆炸瞬间炸药的动态密度变得疏松，较大部分能量一开始就留在了空气段中，应变能消耗而气体压缩的贮能增加，而气体的增加对沉积岩的破碎是十分有利的。实际药柱的长度由原来的L0=L1+L2，增加到L=L0+L3，这样就使孔壁的能量比变小，只有很少的能量直接浪费在炮孔周围的过破碎区内。

 

同时，经过这样的改变，既能保证上底部岩石不留根底，又能将底部过分集中的能量转变为上部岩石的破碎能，而不出现埋道事故，控制了爆堆形状，使炸药的能量得到合理的分布。这是空气柱间隔装药提高爆破效果的又一原因。

 

3试验情况及结果

 

起初，我们只是做了些尝试性试验。在取得出较明显的效果后，开始了正式试验。为了实现药柱之间的空气柱间隔，我们设计了空气柱间隔杆，杆的长度等于空气柱的长度。其长度根据岩石性质而定。在不同的岩性条件下，合理确定杆即空气柱的长度是需要探索的问题。根据该矿岩石性质，取空气柱长度为1.5～2.1m。

 

间隔杆用废、次木材制作。木杆的断面规格为：3cm×3cm，杆两头废炸药包装箱纸片剪成尺寸略小于炮孔直径的方块（或圆块），用钉子在一起即可。一般1m3桦木可制杆300根左右。

 

我们先后在东1230南部和东1220进行了多次试验，从未出现埋道事故，取得了满意的结果。

 

因现场现有的技术条件有限，无法对爆破效果进行定量劳述，但定性的结果表明，这种方法非常适合该矿生产使用。它具有如下优点：

 

（1）爆堆得到了控制，爆堆均控制在设计范围内。为了安全起见，起初几次试验时，拆除了危险地段的铁道，但爆后物料均没抛上路基。说明该方法控制后可以不必拆道进行爆破，减淡季了不必要的拆道貌岸然工作，减轻了劳动量。几次试验的爆堆均呈比较理想的抛物线形状，爆堆整体前移，落差在0.5m之间，没有过早冲出的部分。

 

（2）提高了电铲效率，降低了大块率。从采后的情况看，大块较普通连续装药方法减少很多。上部不再出现未被震动破碎的大块，块度比较均匀。层间距达1m的岩层用普通方法极易产生大块，而采用此却只有极少量的大块产生。同时电铲的故障率降低，电铲装车时间可缩短3~4min/列，提高了电铲效率。

 

（3）降低了炸药单耗。由于改变了装药结构，提高了药柱高度，使能量得到了有效、合理的利用，从而使得单耗降低15.62%。

 

（4）工艺简单，操作方便，便于推广使用。因为只在装药结构上做了改变，因此，按《露天矿爆破作业规程》的规定作业即可。间隔杆投放方便，同时，本方法是在生产的同时进行试验的，工人已经熟练的掌握，便于大面积推广使用。

 

4经济效益分析及存在的问题

虽然试验的次数和孔数较少，但已取得了明显的经济效益；平均每孔可节红爆破费11.83元。

随着开拓延深，由于岩性基本相似，此法应用的范围会越来越广。在煤台阶上应用，除具有上面的一些优点之外，还可以提高煤的大块率，减少粉煤含量，从而提高煤的售价，创造良好的经济效益。

采用此法单就炸药消耗一项就可取得明显的直接经济效益。以80%的掌子面应用此法计算。每月消耗炸药平均为65.14t（1~9月份平均消耗），全年为781.68t。一年可节约炸药97.66t，价值12.7万元。新增加的材料费却只有2.3万元。这是在目前年产量为47万t的情况下所创造的价值，如果产量再大些，效益将非常可观。

 

该方法存在的问题是：虽然从实用的角度改善了爆破效果，提高了经济效益，但不一定是最佳的效果，最佳的空气柱间隔长度还需要在实践中进一步探索、总结。