影响露天矿水孔爆破质量的因素

摘要：针对影响露天矿水孔爆破质量的因素进行了分析，找出影响水孔爆破的主要因素，从现场混装乳化炸药的装药过程控制、爆破操作工艺的改善，提高露天矿水孔爆破的爆破质量。

关键词：露天矿 爆破 现场混装乳化炸药

中图分类号：O643 文献标识码： A

爆破作业是露天矿开采的一个重要工序， 其费用约占露天矿开采直接成本的2 5 % ―3 5 %。爆破质量的好坏，直接影响到采装、运输、安全以及矿山的经济效益。葛洲坝易普力新疆爆破工程有限公司在黑山露天煤矿的爆破，自2009年开始投产以来，采用宽孔距，排间微差爆破技术；黑山露天煤矿海拔2500米左右，地下水非常丰富，对爆破施工带来很大的不便，爆破效果也受到很大的影响。由于现场混装乳化炸药具有抗水性能良好，做功能力强等特点，能够符合黑山煤矿的地质条件要求。但是针对水孔爆破，仍然出现大量的根底和盲炮；通过对现场混装乳化炸药装药过程的控制，以及对爆破操作工艺的改善，解决了黑山煤矿地下水丰富的难题，大大减少了爆后残留的根底以及盲炮的出现。

1.炮孔积水对爆破质量的影响

爆破作业之前，钻孔是必不可少的一道工序。钻孔需要一段时间之后才能作业完成，在地下水非常丰富的区域，炮孔内就会大量积水。炮孔积水量与地下水位、天气等因素有关。在地下含水层钻孔，地下水会渗入炮孔， 炮孔内积水高度与地下水位一致。下雨季节时， 地面汇集的水会渗入或直接灌入孔内。并且炮孔的积水高度随着下雨季节地下水位的上升而上升。这给后续的爆破施工带来很多困难。地下水丰富的区域，虽然它有可爆性好的特性，但是炸药选择不当，或者工艺操作不当，很容易造成以下质量问题：

（1）炮孔底部装药量不足，导致爆破后有大量的残留根底。

（2）由于孔内大量积水，可能导致装药不连续，炸药起爆后爆轰不稳定甚至发生拒爆。

（3）堵塞质量不合格，会形成“冲天炮”。堵塞炮孔时，操作过快，导致堵塞材料悬浮在孔口，或者堵塞材料选择不当，用钻孔岩粉充填，都会导致充填长度过短，充填密度太小，最终形成“冲天炮”。

2.现场混装乳化炸药的优越性

现场混装乳化炸药是用混装车装载可泵的乳胶基质到达爆破作业现场， 并用混装车将其输入炮孔，在炮孔内经过敏化后才成为成品乳化炸药，乳胶基质组分中含 1 0 %～1 8 %的水，属于一种含水炸药，在其储存输各环节的危险性很小，因此，广泛应用于露天矿山、 采石场等爆破作业，可大幅度提高爆破效率，扩大爆破规模。现场混装乳化炸药具有以下显著特点：

（1）安全可靠。现场混装车将乳胶基质装填进入炮孔后才敏化成为炸药，车载运输和装填作业过程涉及的均为乳胶基质，与现行乳化炸药相比，其运输与使用的本质安全性较高。

（2） 快速发泡。乳胶基质是一种高粘稠度的假塑性流体，而且随温度的降低其粘稠度增大；乳胶体在现场混装车内与发泡剂连续均匀混合后，进入炮孔，在炮孔中敏化成为炸药。

（3）良好的抗水性能。它是氧化剂水溶液为水相，可燃油为油相，经过乳化制成油包水（W/O）型的乳脂状混合炸药，即使在PH=2-3的酸性水中浸泡48h，其物理性能和爆破性能无明显变化。因此，具有较好的抗水性。

（4）做功能力强。现场混装乳化炸药具有较高的爆速，其爆速可达到4000-4500m/s，密度为1.05-1.25kg/m?，炸药密度可根据地质条件、岩石性能等进行相应的调整。

（5）装药效率高，每分钟混制和装填炸药可达200-280kg；炮孔利用率高，大大减少钻孔成本，施工进度快。

基于以上特点，根据黑山露天煤矿的地质条件、岩石性能、工程量大以及施工进度要求紧等特点，同时要克服炮孔积水对爆破质量的影响，因此选用现场混装乳化炸药较为合适。

3. 现场混装炸药装药工艺的控制

3.1 现场混装炸药装药工艺

水相、油相分别在水相泵和油相泵的作用下，经过电磁阀、流量计在三通接头处汇合进入乳化器，乳胶基和敏化剂同时进入混合器，混合后的药浆靠自重落入螺杆泵漏斗内，靠螺杆泵的压力将药浆压入软管卷筒、输药胶管送入炮孔。孔内无积水时，输药胶管下孔深度原则上应与炮孔堵塞长度一致，再往孔内输药，防止药浆过多的残留在堵塞段孔壁，造成不必要的浪费；孔内有积水时，为了确保炮孔底部药量，将输药胶管插入炮孔底部开始装药，将孔内积水排出。再经过5-10分钟的发泡即成为炸药。

图1 现场混装乳化炸药生产工艺

尽管现场混装炸药有很多显著的优点，减少了水孔爆破中的很多难题，提高了爆破效率，加快了工程进度，但是装药工艺控制不当，还是会导致很多根底和盲炮的出现。

3.2 水孔装药的过程控制及措施

水孔装药时，很容易出现卡孔、堵孔、塌孔和装药不连续等问题，钻孔结束之后，孔内渗入大量的地下水，由于孔壁长时间的受积水浸泡之后很不稳定，导致塌孔，或者输药胶管插入或拔出孔内过程中，孔壁不稳定石块脱落，形成卡孔，甚至卡住输药胶管。如果炮孔孔口附近有浮渣或者石块，在挪动输药胶管过程中，很可能将浮渣或者石块带入孔内，将事先下好的起爆弹填埋或者导致卡孔。而且输药胶管插入孔底后，由于输药冲力大，使起爆弹浮在药浆面上，而随着积水上升，使得起爆弹不能和乳化炸药充分接触，可能导致拒爆。为止必须采取以下措施：

（1）钻孔作业过程中，要注意孔口清理和保护，确保炮孔孔口30cm以内没有浮渣或者石块，并用编织袋堵住孔口。

（2）合理安排施工，对于地下水丰富区域，钻孔作业和爆破作业的间隔时间不能太长，防止孔内积水时间过长，导致孔底出现淤泥或者塌孔。

（3）输药胶管在插入孔内时，不能过快，防止带入石块或者胶管口损坏孔内起爆材料。

（4）输药胶管插入炮孔底部后，在装药之前，需将输药胶管往上提50cm左右，防止输药冲力大，而使起爆弹上浮。另外，输药胶管上提不能太快，确保装药的连续性。

4.爆破操作工艺的控制及其措施

爆破作业是爆破施工中的实施阶段，爆破作业包括：装药，填塞、联网、警戒、起爆、爆后检查、爆后总结等。

图2 爆破作业操作工艺流程

4.1 起爆药包的制作

（1）、由爆破熟练工进行。

（2）、保证导爆索在乳化药卷中有足够的接触长度，同时要使导爆索与药卷接触牢靠，避免脱离。导爆索插入药卷的中部，导爆索要缠绕药卷不低于三圈，同时要用胶带捆绑牢靠；

（3）、起爆药包应放置在孔底，即反向起爆，这对于减少根坎、降低大块率以及控制飞石距离都有好处；

（4）、间隔分层装药时，每段装药中都要有起爆药包，必须采取措施保证起爆药包可靠接触导爆索。

（5）、放置完后应有保证导爆索不掉入炮孔的措施。

（6）、应防止导爆索在孔内打折、打圈。

4.2 堵塞质量

（1）、堵塞前确认炮孔装药到位和传爆火工材料未掉入孔中，堵塞时做好传爆材料的防护；

（2）、水孔堵塞应控制堵塞速度，应堵塞密实，防止水堵塞产生冲孔现象。堵孔材料可以用细沙土、风化砂等，堵塞物严禁有石块，小石块控制在4cm之内。

4.3 装药控制

（1）、装药前查看炮孔实际孔网参数、孔深、钻孔质量和孔内积水情况，检查前排抵抗线和周围环境，根据实际情况大致调整装药量。

（2）、装药时应有防止前排孔漏药的措施，漏药时可用成品乳化分层装药。

（3）、水孔装药时输药软管上提速度，宜与装药的装填速度一致，防止拔管过快造成装药段留有水柱，

（4）、根据炮孔实测堵长和设计装药量，可在范围内适当调整炸药密度，以保证适当的阻塞长度。

（5）、装药前装药前要把孔周围50cm范围内的杂物清除，防止装药时石块等杂物掉入。

（6）、混装药第一管药要装在边孔或者后排孔；装最后一管药时应及时通知混装车操作工，保证最后一管药装入孔中。

5、结论

黑山露天煤矿通过对现场混装乳化炸药装药过程的控制，注重细节，确保过程受控；对爆破关键工艺的改善，切实解决了黑山煤矿地下水丰富的难题，大大减少了爆后残留的根底以及盲炮的出现。

参考文献：

[]饶国宁，陈网桦，胡毅亭，等. 不同炸药水下能量输出特性的实验研究[J]. 爆破器材， 2007，36（1）： 9-11.

[]颜事龙.现代工程爆破理论与技术[M]. 徐州：中国矿业大学出版社， 2007（7）： 30-31.