混装车技术在向家坝水电站太平料场爆破中的运用

Abstract:The thesis analyses and proposes some solutions of mixing and emulsion truck’s technology problems and applications used in the blasting of Taiping Stockyard of Xiangjiaba hydropower station, which invloves the characteristics of mixed emulsion, the blasting circuit，the blasting sill in the special geology and the problems such as the high crushing rock rate.Key Words: Mixed Emulsion, Circuit, Underbreak, Large Rock

摘要：本文对混装乳化炸药车技术在向家坝水电站太平料场爆破实践中的运用和遇到的问题进行分析并提出解决方法，涉及到混装乳化炸药特性、特殊地质的爆破网络、爆破底坎和大块率过高等问题。

关键词：混装乳化炸药、网络、欠挖、大块

中图分类号：TV7文献标识码：A 文章编号：

一.工程概况

向家坝水电站太平料场地处云南省昭通市绥江县境内，位于五角堡北西侧山坡上，分布高程1200～1500m，远离城镇，具有较理想的爆破作业环境。

料场以石灰岩为主，露头区岩体风化严重，节理发育同时存在少量溶洞。高程1252～1312m范围内有一顺向坡，倾向NW。

太平料场在山体北西侧开口，采用梯段爆破开挖向山体北东、南西方向对岩层剥离，至今已从高程1444m降至1264m，计划终采平台为1252m。爆破台阶高度取12米，采用CM351高风压钻机造孔，梯段爆破孔径取165mm，单次爆破方量达2～3万方。月产量40万方左右。

二、爆破施工方案

考虑到该岩石剥离深度较大，拟采用多梯段爆破法进行剥离。梯段高度出于安全和效率考虑初步确定为12米。对于边坡比较高的位置拟采用预裂爆破的方式以保证边坡的稳定。拟采用Ф165mm的深孔进行主爆区的爆破工作，采用Φ105mm的深孔进行梯段爆破和预裂爆破。

装药拟采用现场混装炸药车，使用混装车主要有以下优点：

1、安全、可靠

混装车并不运送成品炸药，料仓内盛装炸药的原料，这些原料 按一定的比例在爆破现场混制并装入孔内，再经5～10分钟发泡后才能成为炸药，所以非常安全。

2、计量准确

采用先进的计量仪表，计量误差小于±2%。

3、占地面积小

建筑物简单根据《民用爆破器材工厂设计安全规范》地面站仅为防火级。安全级别降低，减小了安全距离，减少了占地面积，节省投资。

4、用人少、炸药成本低

一个年产10000吨的炸药加工厂需数百人。如采用地面站和现场混装炸药车只需几十人，炸药成本大大降低。

5、爆破效果好在同一个炮孔内装填两种以上不同密度、不同能量级的炸药， 炸

药和炮孔偶合性好，使炮孔充分利用，可扩大孔网参数。克服根底，减少大块，改善爆破效果。

6、装药效率高

混装车每分钟可混装药200～450㎏，也就是1～2分钟可装一个炮孔，比人工装药提高工效数十倍。

三.爆破施工设计

1、爆破选材

爆破作业主要使用现场混装乳化炸药和包装型2#岩石乳化炸药，公司生产的混装乳化炸药密度为1.05～1.20g/ml，爆速4000m/s。由抗水非电雷管加工起爆药包，普通非电雷管做接力，电雷管起爆。

2、爆破设计

①、爆破网络使用3段普通非电做孔间接力，5段普通非电做排间接力，20段抗水非电雷管加工起爆药包做孔内延期。

如图

②、爆破参数

梯段爆破使用孔径165mm钻机造孔，台阶高度取12m，超深取1.5m，孔距为8m，排距6m，前排孔底部抵抗线取2.5～4.5m，堵塞6.5～7m，采用梅花形布孔。

③、单孔装药量按体积公式计算：Q＝qabH式中：Q－单孔装药量，kg；abH=V：为单孔爆破岩石体积；其中a为炮眼间距，m；b为炮孔排距，m；H为台阶高度，在此取炮眼深度，m。q－经验参数，即炸药单耗，根据爆破岩石性质，取q＝0.4kg/m3；

3、装药结构

为获得较好的爆破效果,装药结构采用全偶合装药。钻孔直径为φ165mm时，装药集中度应在25kg/m左右.钻孔直径为φ105 mm时，装药集中度应在10kg/m左右，炮孔堵塞长度应大于或等于装药的最小抵抗W(或排距)。

四、爆破填塞

为了充分利用炸药的爆炸能量，使炸药爆炸时产生的高温、高压爆生气体不致沿炮孔逸出，装药后必须按设计进行填塞工作。根据理 论计算与工程经验，炮孔堵塞长度对于Ф165mm的钻孔不得小于7m、 对于Φ105mm的钻孔不得小于6m。在填塞时应注意以下几个方面：

1、保证堵塞材料的质量，不得用矿石代替黄土充填炮孔，避免 将炮孔内的导爆索砸断或者挤压损坏；

2、堵塞应密实，在整个堵塞 长度内不得留有空隙，堵塞长度要达到设计要求；

3、堵塞时，要固定好炮孔外预留的导爆索，避免将导爆索溜入炮孔内；

4、堵塞工作 要有专人负责，严格按顺序进行，确保堵塞质量和长度。

五、网络连接

在装药工作结束后，进行非电雷管网络连接，连接过程应注意以下事项：

1、按炮孔排距由外向里连接；

2、进行非电雷管网络连接前，应撤走爆区现场全部设备和无关人员，并设置警戒，无关人员一律不得进入爆区，在确保安全的前提下，进行网络总引出线的连接；

3、网络连通后，由专人对全部线路进行检查；

4、爆破母线采用低电阻绝缘电缆，母线端头采用开路绝缘措施，放炮前严禁与起爆器预先连接。

六、起爆准备工作

1、起爆前的撤离工作

为了保证爆区附近道路来往车辆、行人、施工人员和交通安全，在爆破前做好撤离和警戒工作：

①、根据设计文件对人员、建筑物及设备的安全距离，经现场实地勘察，确定危险区警界线范围500m；

②、起爆前在选定的明显位置设立警戒标志，有关路口，山头设置警戒哨所，布点位置爆破技术人员实地考查确定；

③、起爆前，将起爆时间、危险区域、撤离时间、起爆信号通知有关部门，以求得有关部门协助做好安全警戒和撤离工作；

④、对爆破危险区附近的构、建筑物、设 备，根据设计确定的爆破危害范围，采取相应保护措施和撤离；

⑤、爆破前，应将爆区附近的施工人员撤离至安全地区；

⑥、警戒人员要在起爆前半小时彻底清查危险区人员撤离情况，确认危险区内人员全部撤 离之后，警戒人员按规定时间撤离到安全地点，并向爆破队长报告撤离情况。

2、起爆和警戒信号

①、起爆点设置在爆破区抛掷方向的背向，安全且有掩护的地点；

②、起爆前的工作要做好统一指挥人员撤离，警戒保卫等各项工作，在爆破人员完成全部爆破前准备工作，一切工作安排就绪后，方可下达起爆命令；

③、警戒信号第一次信号为预备信号；第二次信号为起爆信号；第三次信号为解除警报信号，起爆后15 分钟，爆破人员进入爆区检查，确认无拒爆现象，才能发出解除信号。

七、爆破安全措施

爆破施工安全技术和安全措施是保证工程顺利进行的重要环节。因此，在进行爆破材料运输、装药、堵塞和起爆等关键工序中，必须严格遵守GB6722—2003号《爆破安全规程》中有关的爆破安全规定要求。

实际工作中就相应措施做如下说明：

1、爆破材料运输必须有专职押运员、安全员负责押运；

2、人力搬运炸药每次不得超过一包；

3、装卸爆破材料要轻拿轻放。按指定地点摆平放稳；

4、炸药雷管必须分区存储，存放距离按有关规定执行；

5、起爆体作业只允许爆破技术人员进行，其它人员不得接触；

6、电雷管导通只允许用电雷管测试仪， 网络检查应采用电爆网络测试仪进行；

7、装药堵塞时应注意保护起 爆网络，并采用一定的保护措施；

8、起爆器应由专人看管，起爆器钥匙由起爆者随身携带，其它人员不得随意触碰起爆器和爆破网络；

9、起爆体安放与网络联接应严格按操作规程进行；

10、起爆前，除 起爆人员留在掩体内外，所有人员必须撤离到警戒范围1000m以外；

11、爆破完毕后，由爆破技术人员首先进行爆破现场检查，确定全部起爆后，方可解除警戒，其它人员才能进入爆破现场。

八、爆破评价

1、实践中遇到的爆破质量问题

炮后有大量根底，基本上达不到设计高程，爆块靠近正边坡位置出现滑板，堵塞段大块率过高，严重影响铲装效率，较多的二次处理量也增加了成本。

2、原因分析及采取的措施

①、公司定制的抗水非电雷管导爆管较短，起爆药包未能下至孔底。

现场混装乳化炸药属于混合炸药一类，而混合炸药在一定密度范围内，爆速随密度增大而增大，当密度增大到某一定值时，爆速达到其最大值，此时的密度称为炸药的最佳密度，但此后密度进一步增大，爆速反而下降，当密度大到超过某一定值时就会发生拒爆现象。因为在起爆能作用下由氧化剂和可燃剂组成的混合炸药的各组分，先以不同速度单独进行分解，然后由分解出的气体相互作用完成爆轰反应，装药密度过大，炸药各组分颗粒间的孔隙过小，不利于各组分分解出的气体相互混合和反应，从而导致反应速度下降直至熄爆。

目前，我们使用的抗水非电雷管的导爆管为10米，加工完起爆药包后只剩下9米左右，而加上超深，造孔往往达到14米。因此，起爆药包所在部位在被引爆时瞬间产生的大量气体给与底部混装药极大的压力，底部混装药密度急剧增大，而混装车现场制作的乳化炸药基本上已经达到了其最佳密度，这样，底部混装药的爆速得不到保证，爆破效果大打折扣。

根据太平料场爆破实际孔深及爆破设计，我们改用15米抗水非电雷管，保证了起爆药包下至孔底，使炮孔达到了反向起爆的效果。

②、高程1252～1312m岩层范围内夹有滑坡面，但是此范围内爆破时，网络没有因特殊地质做出改变。

如上图所示，爆破设计初始确定的起爆点为b，但是考虑到临空面数量，理论上应选择a作为起爆点。

但传爆方向定为ac，爆破产生的应力波遇到夹层产生折射而改变作用方向，导致夹层以下破碎不彻底，c处最小抵抗线也发生变化，同样有可能产生底坎。

经过多次试验，比较三种网络爆破效果，最后得出结论：起爆点定在c部位，爆破效果最佳。因此，在实际工作中，采用此种设计方案。

③、爆块临空面未及时处理，炮后出现局部欠挖。爆块临空面不到位，增加了前排孔底部抵抗线，影响后排孔的爆破效果。

因此在爆破前必须先经过测量，确定出临空面下方不到设计高程的部位，打整平孔提前处理，也可在爆破时，合理的运用毫秒延期雷管使整平孔优先于主爆孔起爆或与主爆孔同时起爆。

④、炮孔孔径偏大，堵塞较长，堵塞段大块率增加。

相对于包装型乳化炸药，混装乳化炸药在炮孔中达到了全耦合装药，为保证单耗，堵塞长度往往较长。理论上，降低大块率可以通过减小造孔孔径，缩小孔排距，从而减短堵塞长度来达到预期效果。但考虑到太平料场实际情况，我们另辟蹊径，在堵塞段中间位置加上少量包装型乳化炸药作为破碎药包，和孔底的起爆药包一起引爆，达到破碎堵塞段大块岩石的目的。

九、结论

1、混装乳化炸药依仗其取材广泛、运输安全、操作简单同时实现机械装药，大大提高了爆破效率。

2、爆破施工应严格按照《爆破安全规程》操作，防范未然，杜绝隐患。

3、混装乳化炸药使用反向起爆可以使炸药完全爆轰，减少有害气体提高爆破效果。

4、遇到大范围的构造裂隙或者夹层，爆破传爆方向与裂隙倾向相反，可以减少底坎。

5、爆破前整平，对减少底坎，保证炮后达到设计标高有极为重要的作用。

6、加置破碎药包，可以在不改变孔网参数的条件下有效降低大块率。

参考文献

1、《爆破安全规程》GB6722-2003

2、赵显东我国露天矿炮孔排水和装药机械化发展历程 矿冶，1998

3、汪旭光.乳化炸药北京:冶金工业出版社，1993

4、王国利露天硫化矿安全乳化炸药的研究矿冶,1998

作者简介：

马坦，葛洲坝易普力股份有限公司向家坝分公司副经理，注册安全工程师

刘涛，葛洲坝易普力股份有限公司攀枝花分公司爆破队队长，爆破技师

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。