一种光面爆破用乳化炸药的研究与应用.pdf

第4 6 卷第2 期 2 0 1 7 年4 月 爆破器材 E x p l o s i v eM a t e r i a l s V 0 1 ．4 6N o ．2 A p r ．2 0 1 7 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 0 0 1 - 8 3 5 2 ．2 0 1 7 ．0 2 ．0 1 1 一种光面爆破用乳化炸药的研究与应用泰 熊言涛①严臣辉②杨小四③李建真③ ①安徽江南化工股份有限公司 安徽合肥，2 3 0 0 2 2 ②安徽向科化工有限公司 安徽安庆，2 4 6 0 0 0 ③安徽江南化工股份有限公司宁国分公司 安徽宁国，2 4 2 3 9 9 [ 摘要]针对我国隧道掘进中光面爆破采用传统乳化炸药存在装药不便及爆破效果差的问题，改变现有装药方 式，生产了新型0 2 5m m 乳化炸药，研究了该乳化炸药的爆炸性能、隧道掘进装药情况及爆破效果。结果表明，新 型小直径乳化炸药爆炸性能符合G B l 8 0 9 5 - - 2 0 0 0 要求，储存期6 个月以上；采用新型装药方式，经现场爆破施工， 开挖面平整稳定，光面爆破效果较好。 [ 关键词]小直径；乳化炸药；光面爆破；隧道掘进 [ 分类号] T J 5 5 ；T D 2 3 5 ．2 1 R e s e a r c ha n dA p p l i c a t i o no fa nE m u l s i o nE x p l o s i v eU s e di nS m o o t hB l a s t i n g X I O N GY a n t a o ①，Y A NC h e n h u i ②，Y A N GX i a o s i ③，L IJ i a n z h e n ③ ①A n h u iJ i a n g n a nC h e m i c a lI n d u s t r yC o ．，L t d ． A n h u iH e f e i ，2 3 2 0 0 1 至 A n h u iX i a n g k eC h e m i c a lI n d u s t r yC o ．，L t d ． A n h u iA n q i n g ，2 4 6 0 0 0 ⑧N i n g g u oB r a n c h ，A n h u iJ i a n g n a nC h e m i c a lI n d u s t r yC o ．，L t d ． A n h u iN i n g g u o ，2 4 2 3 9 9 [ A B S T R A C T ] T os o l v ei n c o n v e n i e n te h a r 舀n ga n dp o o rb l a s t i n ge f f e c ti nt h es m o o t hb l a s t i n g ，an e wt y p eo f2 5m m d i a m e t e re m u l s i o ne x p l o s i v ew a sp r o d u c e db yc h a n 百n gt h ee x i s t i n gw a yo fl o a d i n g ．P e r f o r m a n c e so ft h i sp r o d u c t ，i n c l u d i n g d e t o n a t i o np r o p e r t y ，c h a r g i n gi nt u n n e le x c a v a t i o na n db l a s t i n ge f f e c t ，w e r ea n a l y z e d ．R e s u l t ss h o wt h a tp e r f o r m a n c ed a t a o ft h i se m u l s i o ne x p l o s i v eh a v er e a c h e dt h es t a n d a r do fG B l 8 0 9 5 - - 2 0 0 0 ，a n di t ss t o r a g ep e H o de x c e e d s6m o n t h so rl o n - g e r ．U s i n gt h en e wc h a r g i n gm o d ea n da f t e rt h eb l a s t i n gc o n s t r u c t i o n ，t h ee x c a v a t i o nw a ss t a b l ew i t hs m o o t hs u r f a c e ，a n d s m o o t hb l a s t i n ge f f e c tw a si m p r o v e d ． [ K E Y W O R D S ] s m a l ld i a m e t e r ；e m u l s i o ne x p l o s i v e ；s m o o t hb l a s t i n g ；t u n n e le x c a v a t i o n 引言 小直径乳化炸药是随着光面爆破技术的发展应 运而生的，光面爆破技术要求周边炮眼爆破后对围 岩破坏程度小，使巷道的成形规整，以达到光面的目 的根据光面爆破技术的特殊需要，小直径乳化炸药 卷一般具有3 个特殊要求 1 炸药成形性好．药卷硬．以便适应各种复杂 条件下的施工 2 具有8 。雷管、导爆管、导爆索等起爆器材的 感度 3 具有较高的稳定性，保证有足够的储存时 间，且性能稳定引。 在国外。控制爆破使用的包装型乳化炸药规格 有⑦2 2m m 、囝2 5m m 及⑦3 2m m 等，生产厂家主要 有奥斯汀的红砖石工厂、代诺- 诺贝尔公司等。根 据其产品介绍[ 3 引，E m u l i n e 产品为小直径乳化炸药 和捆绑相同长度导爆索连续包装组合而成．可根据 现场装药需求进行任意长度的切割R e d ．D 是采用 高强度纸盒进行包装的乳化炸药．接头处可采用连 接器进行快速组装；代诺诺贝尔公司生产的小直 径乳化炸药具有雷管感度。专门应用于地下控制爆 破，该产品长度均以客户需求进行标准化设计，无需 再进一步处理，方便快捷。 目前．国内控制爆破大多采用9 3 2m m 乳化药 米收稿日期2 0 1 6 - 0 6 - 2 8 作者简介熊言涛 1 9 8 8 一 ，男，硕士，主要从事民用爆破器材的研究。E m a i l x i o n g y t d u n a n ．c n 万方数据 4 8 爆破器材 第4 6 卷第2 期 卷间断式装药[ 6 ．1 0 ] 。9 3 2m m 以上的乳化炸药生产 线及配套设备已经成熟，据资料表明，国内尚无一条 完整、技术成熟的连续化⑦3 2m m 以下直径的乳化 炸药生产线；同时。此类装药爆破效果不稳定，开挖 面或者保护面存在不同程度的超挖或欠挖等情况。 在爆破公司隧道掘进工程进行光面爆破施工过 程中．针对传统工艺存在装药不便及爆破效果差的 问题，民爆生产点利用现有条件调整了乳化炸药配 方，设计和改变装药模具，生产了新型囝2 5m m 乳化 炸药。笔者系统地对比分析了该9 2 5m m 乳化炸药 与a 3 2m m 乳化炸药从生产到爆破施工等各个方面 的情况。 1新型小直径乳化炸药的研制 1 ．1 研制原因及过程 1 爆破单位在隧道掘进过程中光面爆破工程 量较大。 2 装药风险有所上升。炸药生产点采用的是 湖南金能的D 埘．1 型装药机 图1 ，具有装配⑦2 5 ～⑦5 0m m 的乳化炸药的能力，但生产点无⑦2 5 m m 产品生产的模具，需要另行购买D K J ．1 型装药 机采用叶片泵进行装药，由于⑦2 5m m 和⑦3 2m m 采用同一个机械，所以报警压力设定是相同的。而在 相同的装药压力下，一旦装药直径从9 3 2m m 降低 至⑦2 5m m ，会导致装药压力较大，有一定的安全风 险因此，需要对装有囝2 5m m 产品模具的机器进行 参数调整。 图1D K J 一1 型装药机 F i g ．1 D K J - 1l o a d i n gm a c h i n e 3 叶片泵的自身结构会轻度破坏乳化炸药的 微观结构，在改用9 2 5m m 的模具后，这种破坏作用 更加明显，这就需要在保证产品性能的情况下．对炸 药敏化剂添加量轻微调整，降低产品的密度，以减弱 此种破坏作用。 此次研究9 2 5m m 乳化炸药共进行了5 次试 验．前3 次试验因装药机的装药压力接近装药压力 报警上限0 ．6 5M P a ，从而导致停机，试验失败；后2 次试验经完善和调整油相比例，将装药压力降低，并 可连续化生产该类产品。后2 次试验的部分参数如 表1 。 表12 次试验部分参数 T a b ．1P a r to ft h ep a r a m e t e r si nt h e l a s tt w oe x p e r i m e n t s 注该机设定报警压力为0 ．6 5 M P a 1 ．2 生产工艺及参数 该生产点生产线采用马鞍山矿山研究院中低温 技术，生产工艺如图2 所示。 I 水 ，啸酸铵 液态 l 嘲酸钠Il 复合蜡l 阻化剂 丁I 孛Il 季lJI l 计量ll } l - t tI 计量II 计量| | 计量 溶化 溶化 ● l 电磁流量计IJ 质量流量计J L 叫 乳化 l ．J ● 凉药 ● 敏化 ● 装药包装 图2 生产工艺 F i g ．2 P r o d u c t i o np r o c e s s 工艺参数水相温度为 1 1 7 3 ℃；油相温度 为1 0 0 ～1 0 5 ℃；乳化器线速度≤1 5r n ／s ；基质温度 1 3 0 ℃；敏化温度为4 6 5 2 ℃；敏化出料炸药密 度为1 ．1 6 1 ．3 0g ／c m 3 ；出料黏度随密度、配方比例 而确定，目前，生产点采用人工经验方式，无仪器 测量。 2 与9 3 2m m 乳化炸药对比 2 ．1 配方比例 由于国内的装药机匹配较差，现将生产点装药 万方数据 2 0 1 7 年4 月一种光面爆破用乳化炸药的研究与应用熊言涛，等 4 9 机模具进行优化改进，多次试验后得到最优的生产 工艺配方，达到了连续化及规模化生产该产品的条 件。⑦3 2m m 乳化炸药与⑦2 5m m 乳化炸药生产配 方见表2 。 表2 配方比例 质量分数 T a b ．2 P r o p o r t i o no ff o r m u l a m a s sf r a c t i o n ％ 表2 表明．⑦2 5m m 乳化炸药配方与⑦3 2m m 乳化炸药的配方比例不同。在遵守氧平衡的原则 下，2 种配方水油相质量比为9 4 6 ；在油相材料中， 囝2 5m m 乳化炸药乳化剂比例提高，增加乳化效果， 提高该产品的稳定性；降低了复合蜡含量。即降低了 乳化基质的黏度，可有效降低装药压力等安全风险。 2 ．2 性能指标 按照国家有关标准进行出厂性能检测．检测结 果对比详见表3 。 表3 产品检测报告 T a b ．3P r o d u c tt e s t i n gr e p o r t 项目 规格／m m ⑦2 5⑦3 2 表3 表明，相比0 3 2m m 乳化炸药检测的性能 指标，虽然新型囝2 5m m 乳化炸药均低于其各项性 能指标，但新型⑦2 5m m 乳化炸药爆炸性能符合 G B l 8 0 9 5 - - 2 0 0 0 中岩石乳化炸药的标准，储存期达 6 个月以上，性能仍然稳定、良好。 临界直径是指一种炸药引爆后能稳定爆轰的最 小直径，是衡量炸药爆轰感度的重要数据；对于⑦2 5 m m 和⑦3 0m m 两种规格的乳化炸药，临界直径随 含水量的增加而增加。通过查阅相关书籍，在此含水 量下 表2 ，临界直径值在1 3m m 左右，囝3 2m m 乳 化炸药产品临界直径略大于⑦2 5m m 乳化炸药产 品。均可在直径1 3m m 以上的炮孔完全爆轰。 在光面爆破中．运用囝2 5m m 乳化炸药，相比 囝3 2m m 乳化炸药，由于在炮孔内药卷直径变小，故 降低了单位长度的炮孔装药量，因此，减少了在爆破 中对岩石的破坏作用。 2 ．3 装药结构 隧道光面爆破周边孑L 的装药结构有2 种．装药 情况如图3 。 孔 底 孔 口 b 囝2 5m m 1 一雷管；2 ，5 一药卷；3 一空气间隔； 4 ，8 一炮泥；6 一导爆索；7 一竹片。 图3光面爆破炮孑L 的装药结构 F i g ．3C h a r g i n gs t r u c t u r ei ns m o o t hb l a s t i n g 为取得较好的爆破效果．最有效的措施是采用 低爆速的炸药和较大不耦合系数的装药。在炮孔直 径一定的情况下，应该采用较小的装药直径，因为对 于装药直径为4 0m m 的炮孔，⑦3 2m m 装药的不耦 合系数为1 ．2 5 ．而9 2 5m m 装药的不耦合系数为 1 ．6 0 。 图3 a 为空气间隔连续装药，是将9 3 2m m 药 卷集中装在孔底，孔口用炮泥堵塞，装药与堵塞物之 间是空气间隔。使用该空气间隔爆破技术时，为了 有效地利用爆炸能量．直接采用雷管或导爆管雷管 反向起爆，雷管的聚能穴朝向孔口。该方法适用于 岩性均匀、裂隙不发育的岩体，炮孔深度一般不超过 1 ．8m ；在岩性多变、节理裂隙发育的地段，使用效果 不稳定。 根据上述较大的不耦合系数原则，选用图3 b 装药结构。图3 b 为空气间隔装药，是将⑦2 5m m 药卷与导爆索绑在一起，再绑在竹片上，形成药串， 竹片主要起到固定药卷作用，在施工中将有竹片一 侧靠在保留区的一侧，同时可适当减弱爆破对保留 区的破坏作用。使用的起爆方式为雷管起爆导爆 索，再利用导爆索瞬发起爆各个药卷，达到各个药卷 在同一时间起爆，爆破能量均匀分配。该装药结构 适用范围广，对岩石作用力软弱且稳定，由于装药量 少，同时对周边围岩破坏程度较小，效果优于第一种 装药结构。 3隧道掘进光面爆破的应用 爆破公司某隧道掘进工程中采用了光面爆破施 万方数据 5 0 爆破器材 第4 6 卷第2 期 工方法，部分爆破参数见表4 。 表4 爆破参数 T a b ．4 B l a s t i n gp a r a m e t e r s 图4 为两种药卷乳化炸药产品爆破后的效果。 a f 2 j 2 5m m 药卷 b ⑦3 2m m 药卷 图4 光面爆破效果 F i g ．4 P h o t o so fb l a s t i n ge f f e c ti ns m o o t hb l a s t i n g 观察图4 可见．使用⑦3 2m m - 孚L 化炸药产品爆 破施工后，开挖面不规则，且存在明显超挖、欠挖等 情况；使用新型⑦2 5m m 乳化炸药产品爆破施工后， 开挖面规则、稳定，无明显超挖、欠挖等情况。同时 从业主方了解到，在后续的施工爆破中，该新型9 2 5 m m 乳化炸药使用效果较好，且性能稳定。 4结论 研制生产的新型小直径乳化炸药各项性能指标 弱于⑦3 2m m 乳化炸药产品．可有效地减少对岩石 的破坏作用，并符合国家G B l 8 0 9 5 - - 2 0 0 0 的指标要 求，储存期达6 个月以上，性能稳定可靠，同时，该生 产点可连续化、规模化生产此类产品。现场实际应 用表明，采用该新型小直径乳化炸药及新型装药方 式装药爆破后，爆破效果良好，有效地保护了开挖面 的完整性；该产品可被广泛应用。 [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 1 0 ] 参考文献 汪旭光．乳化炸药[ M ] ．2 版．北京冶金工业出版社， 2 0 0 8 3 8 7 3 9 2 ． W A N GXG ．E m u l s i o ne x p l o s i v e [ M ] ．2 n de d ．B e i j i n g M e t a l l u g i c a lI n d u s t r yP r e s s ，2 0 0 8 3 8 7 - 3 9 2 ． 杨祖一．我国连续化小直径乳化炸药急待解决的几个 问题[ J ] ．爆破器材，1 9 9 6 ，2 5 4 1 2 1 5 ． Y A N GZY ．S o m ep r o b l e m st ob ei m m e d i a t e l ys o l o v e dO f f c o n t i n u o u sm a n u f a c t u r i n gp r o c e s so fs m a l ld i a m e t e re m u l s i o ne x p l o s i v ei nC h i n a [ J ] ．E x p l o s i v eM a t e r i a l s ，19 9 6 ， 2 5 4 1 2 1 5 ． A u s t i nP o w d e rC o m p a n y [ E B ／O L ] ．[ 2 0 1 3 1 0 3 0 ] ．h t t p ／／a u s t i n p o w d e r ．c o r n ／b l a s t e r s g u i d e ／p i b ／O v e r b r e a k C o n t r o l _ P r o d u c t s ． D y n oN o b e lI n c [ E B ／O L ] ．[ 2 0 1 5 - 0 8 ．1 8 ] ．h t t p ／／w w w ． d y n o n o b e l ． c o r n ／～／m e d i a ／F i l e s ／D y n o ／R e s o u r c e H u b ／ T e c h n i c a l ％2 0 I n f o r m a t i o r r ／N o r t h ％2 0 A m e r i c a ／P a c k a g e d ％2 0 E x p l o s i v e s ／D y n o s p l i t A P ．p d f ． O r i e a [ E B ／O L ] ．[ 2 0 1 0 - 0 5 - 0 1 ] ．h t t p ／／w w w ．o r i c a m i n ． i n g s e r v i e e s ．c o r n ／u s ／e n ／p a g e ／p r o d u c t s a n d s e r v i c e s ／ p a c k a g e d e x p l o s i v e s ／p a c k a g e d e x p l o s i v e s ． 李建军．国夕I l L 化炸药的发展状况及趋势『J ] ．矿业快 报，2 0 0 5 ，2 1 3 6 - 9 ． L IJJ ．D e v e l o p m e n ts t a t ea n dt r e n do ff o r e i g ne m u l s i o n e x p l o s i v e [ J ] ．E x p r e s s I n f o r m a t i o no fM i n i n gI n d u s t r y ， 2 0 0 5 ，2 l 3 6 - 9 ． 伍灿，张涛．光面爆破技术在隧道施工中的应用研究 [ J ] ．四川建筑，2 0 1 4 6 1 2 4 ，1 2 7 ． 于亚伦．工程爆破理论与技术『M ] ．北京冶金工业出 版社．2 0 0 4 ． 石永军．光面爆破技术在隧道施工中的应用[ J ] ．科技 展望，2 0 1 6 1 6 1 2 6 ． 秦健飞，秦如霞．浅谈预裂和光面爆破的发展与未来 [ J ] ．采矿技术，2 0 1 3 5 9 7 ．1 0 0 ． 万方数据