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2 2 爆破器材E x p l o s i v eM a t e r i a l s 第3 9 卷第6 期 现场混装乳化炸药不耦合装药技术及工程实践 荣光富汪兴国张道振 浙江物产京安工程科技有限公司浙江大学材料与化学工程学院 浙江建德，3 1 1 6 1 8 浙江杭州，3 1 0 0 2 7 黄铁飞 浙江物产民爆器材专营有限公司 浙江杭州，3 1 0 0 2 7 [ 摘要] 文章介绍了混装乳化炸药空气间隔装药爆破技术在露天矿山的应用，通过应用该技术前后爆破效果和 经济效益分析可知，该项技术可以大幅减少起爆器材使用量和装药工作量，达到有效节省爆破成本和工作效率的 目的，是露天矿山值得进行推广的技术之一。 [ 关键词] 混装乳化炸药空气间隔爆破效果 【分类号] T D 2 3 5 ．2 1 引言 乳化炸药混装车于2 0 世纪7 0 年代末在美国、 瑞典、加拿大等国开始兴起使用，2 0 世纪8 0 年代初 在我国开始研究并投入使用，并先后应用于德兴铜 矿、平朔煤矿等国内大型露天矿山⋯。在我国西北 部矿山应用较多，但在江浙一带使用还处于滞后状 态‘2 1 。 众所周知，乳化炸药混装车技术是集原材料运 输、炸药现场混制、机械化装药于一体的先进爆破技 术，它具有安全生产效率高、钻孔成本低、使用方便 等显著优点【l 】。但在实际应用于矿山爆破过程中， 由于装药结构为耦合装药，经常出现延米装药量大、 堵塞长度过长、炸药单耗偏高等问题[ 3 引。 本文就混装乳化炸药的空气间隔不耦合装药爆 破机理与优化工程爆破应用等方面进行阐述，以便 在今后露天石料矿山应用混装炸药爆破时作参考。 1 空气间隔装药爆破理论分析 常见空气间隔装药 以下简称Ⅺ装药 结构有 几种形式，如图l 所示。 1 ．1 空气间隔装药爆破机理 空气间隔装药爆破机理认为 1 降低应力波 峰值压力，减少粉碎破坏岩石消耗的炸药能量； 2 延长爆生气体作用时间； 3 爆炸气体形成的压力 波和来自炮孑L 底部反射波相互作用，使裂隙得到进 一步扩展。 W ．H u s t r u l i d 对空气间隔装药爆破机理进行了 进一步研究“ J 。研究结果表明，因爆轰产物中的稀 ‘呖 一／2 l 上／3 l a b ‘c a 中间间隔； b 底部间隔； c 顶部间隔 1 一堵塞；2 一装药；3 一空气间隔 图1 Ⅺ装药示意图 疏波和从炮孔底部反射的稀疏波所导致的炮孑L 压力 卸载过程，对加强岩石爆破破碎有重要作用，该卸载 过程可在炮孔围岩中激起高幅值拉应力，从而有利 于岩石破碎。 1 ．2 不同装药结构对孔壁压力的影响 文献[ 6 ] 对空气间隔装药与连续装药爆破时孑L 壁径向压力进行了理论分析，说明在其它爆破参数 相同时不同装药结构装药对孔壁的初始压力的影 响空气间隔不耦合装药爆破时，孔壁所受压力远小 于连续装药时孔壁所受到的压力 图2 。 1 ．3 空气间隔装药爆破对爆破效果的影响 评定爆破效果的好坏主要看爆堆的级配、松散 度和形态三个特征。介质破碎不但与作用力P 有 关，而且和爆炸压力作用时间有关，即， 』p d t 。孔 壁入射压力大，破坏范围大，粉矿率高，还增加了矿 石的不均匀性，易产生大块。空气间隔装药避免高 收稿日期2 0 1 0 - 0 6 - 2 4 作者简介荣光富 1 9 8 2 一 ，男，工程师。主要研究方向炸药与爆破技术。E m a i l f l y 0 0 q i 1 6 3 ．Ⅻ | i 以 “ 穿■量●一廿 一 万方数据 2 0 1 0 年1 2 月现场混装乳化炸药不耦合装药技术及工程实践荣光富等 2 3 嚣 ‘ 芝 歪 1 一空气间隔不耦合装药结构；2 一连续装药结构 图2 孔壁压力一时问曲线 压气体过早地遗漏到大气中，使装药空间在岩石破 裂之前保持高压状态，延缓了爆生气体对介质破坏 作用时间，增大了爆破作用冲量，提高了气体做有用 功的能力。爆后爆堆形状整齐集中，岩块破碎均匀， 减少了大块率瞪】。从安全角度讲爆轰气体作用时 间延长，使炸药爆轰反应完全，减少有毒气体生成， 特别是在有瓦斯、煤尘爆炸危险情况下减少了引起 瓦斯、煤尘爆炸的可能性。 2 混装乳化炸药空气间隔装药孔内起爆药包制作 车制乳化炸药基本上是非雷管感度的，使用时 需要一定的起爆能量。用起爆弹作为起爆药包，成 本较高，一般每吨乳化炸药的起爆成本为3 0 0 元左 右。起爆弹由田盯和R D X 组成，其爆炸威力大，用 其引爆的混装炸药爆速高、威力大，对保护岩层的破 坏作用也大。如果采用岩石乳化炸药代替起爆弹， 则可以大大降低起爆成本，并且可以减小对保护岩 层的破坏。 有资料显示[ 7 】，当用lk gl ’岩石乳化炸药引爆 混装炸药时，各项性能指标稳定，能够达到完全爆轰 表1 。 表1文献中混装乳化炸药爆速测试H o 撩誓瓣／删 m - 爆s - 莓 嬲燃， ，．。r 1 ’岩石 因此，矿山应用中可以考虑使用普通岩石乳化 炸药自制起爆具进行起爆，达到节约成本的目的。 自制内径为D 函4 0 n u n 、D ；。5 0 r a m 两种装置起爆混装 乳化炸药进行试验，测试相关的爆速数据。试验装 置如图3 ，测试结果见表2 。 图3 两种自制起爆弹体结构装置图 表2不同起爆体起爆混装乳化炸药爆速测试 从表2 可以看出，在相同的约束条件下，若以普 通岩石乳化炸药作为起爆弹体，当质量为2 5 0g ，弹 体直径4 0m m 时，测得的爆速均值为4 5 7 0m ／s ；当 起爆弹体质量为5 0 0g ，弹体直径5 0m i l l 时，测得的 爆速均值为4 8 0 2m ／s 。说明在此条件下，该起爆弹 体能完全起爆混装乳化炸药，且优于现有起爆弹起 爆能。因此，可以用普通岩石乳化炸药作为起爆弹 体 条件质量， 5 0 0 9 ，装药直径， 5 0 m m 。 3 工程实践 现场混装乳化炸药空气间隔装药技术分别在余 杭市天一矿、獐山矿进行试验和应用。试验炮孔装 药采用l J 装药与连续耦合装药 以下称ⅪN 装药 两种结构进行对比分析，如图4 所示。 万方数据 爆破器材E x p l o s i v eM a t e r i a l s 第3 9 卷第6 期 l 一堵塞；2 一装药；3 一空气同隔 图4 两种装药结构示意图 爆破设计参数孔径0 1 2 5m t n ；孔深L 2 0 2 4 m ；倾角仅 9 0 。；孔距o 6 ．0 m ，排距b 3 ．5m ，炮 孔密集系数／7 1 , a ／b 1 ．7 1 ；天一矿对比试验炮爆破 孔数、孔位布置、爆破采用的网路均相同，试验炮位 置相近，工程地质条件相当，间隔装药炮孔孔内采用 同一段别雷管。 3 ．1 爆破效果分析 3 ．1 ．1 爆破方案I 余杭獐山天一矿预爆岩石为花岗岩，硬度系数 为厂 8 ～1 0 ，分别采用ⅪN 、I J 装药技术，爆破参数 如表3 ，爆破效果见图5 。 3 ．1 ．2 爆破方案Ⅱ 余杭獐山洛阳矿预爆岩石为花岗斑岩，硬度系 数为厂 8 1 0 ，共钻孔1 6 个，孔网参数6 ．0 mx 3 ．5 m ，孔深2 2 ．0m ，超深2 ．0m ，爆破参数见表4 ，爆破 效果见图6 。 从图5 可以看出，采用ⅪN 技术爆破后，炮孔 顶部大块明显较多，炸药单耗也较高，达到0 ．4 1 图5 ⅪN 、Ⅺ两种装药结构爆破效果图 图6 采用日装药爆破前后岩石状况 k g ／m 3 ，而采用I J 技术爆破后顶部的大块明显减 少，低部的石块块度也很均匀。在这种装药结构下， 既能很好地解决根坎的问题，同时也可以降低炸药 单耗 O ．3 4 5k g ／m 3 ，又能很好地解决二次破碎的问 题。 综合方案I 、Ⅱ可以得出，应用I ，5 0 0 9 ，装药直径≥5 0 m m 起爆混装炸药是可 行、可靠的。 2 技术应用后，炸药单耗显著减小，爆破效果 理想；且爆破的直接成本费用减低，另外亦减少二次 破碎所需的成本费用。因此使用l J 技术是可以大 幅减少起爆器材使用量和装药工作量，达到有效节 表3 爆破设计参数 万方数据 2 0 1 0 年1 2 月现场混装乳化炸药不耦合装药技术及工程实践荣光富等 2 5 表5 天一矿爆破成本分析 K I N ／K J 装药 表6 洛阳矿爆破成本分析 K J N ／K J 装药 省爆破成本和工作效率的目的。 参考文献 【1 ] 汪旭光．乳化炸药 第2 版 [ M ] ．北京冶金工业出版 社．2 0 0 8 4 0 5 - 4 0 7 ． [ 2 ] 赵翌东．露天矿炸药混装车在我国的应用与展望[ J ] ． 爆破，1 9 9 8 ，1 5 2 4 9 掰． [ 3 ] 许志壮，李子强，刘涛，等．露天矿用混装乳化炸药车 技术[ J ] ．有色金属 矿山部分 ，2 0 0 1 6 4 5 4 7 ． [ 4 ] 郑功万，胡晨涛，邹招保，等．P P 型乳化炸药混装系统 技术在德兴铜矿的应用[ J ] ．矿冶，2 0 0 5 ，1 4 2 4 - 8 ． [ 5 ] 饶辉灿，李宏兵．混装乳化炸药不耦合装药爆破技术 的应用和研究[ J ] ．工程爆破，2 0 0 2 4 7 9 - 8 4 ． [ 6 ] 陈先锋，王玉杰．不同装药结构对孔壁压力影响的分 析[ J ] ．工程爆破，2 0 0 3 2 1 6 1 8 ． [ 7 ] 冯武平．乳化炸药起爆混装炸药的研究及应用[ J ] ．爆 破，1 9 9 9 ，1 6 4 6 8 - 7 1 ． R e s e a r c ha n dA p p l i c a t i o no fD e c o u p i eC h a r g eB l a s t i n gf o rS i t eM i x i n gE m u l s i o nE x p l o s i v e R O N GG 啪g f u ，W A N GX i n g g u o Z h e j i a n gW u e h a nJ i n g ’锄E n g i n e e r i n gT e e h n o l o g yC o ．，L t d ． Z h e j i a n gJ i a n D e ，3 11 6 1 8 Z H A N GD a n z h e n S c h o o lo fM a t e r i a l sa n dC h e m i c a lE n g i n e e r i n g ，Z h c j i 蛆sU n i v e r s i t y Z h e j i a n gH a n g z h o u ，3 1 0 0 2 7 H U A N GT i d e i Z h e j i a n gW u e h a nE x p l o s i v eM a t e r i a l sC o ．，L t d ． Z h e j i a n gH a n g z h o u ，3 1 0 0 2 7 [ A B S T R A C T ] 1 h ea r t i c l ei n t r o d u c e st h e 印p l i c a t i o no ft h ea i r d e c k i n gt e c h n i q u e sf o rs i t em i x i n ge m u l s i o ne x p l o s i v ei n t h eo p e n p i tm i n e ．A c c o r d i n gt ot h ea n a l y s i so ft h eb l a s t i n ge f f e c ta n dt h ee c o n o m i ce f f i c i e n c yb e f o r ea n da f t e rt h e 印p H e a - t i o n ，t h i st e c h n o l o g ym a yr e d u c et h ea m o u n to fd e t o n a t i o nm a t e r i a l sa n dt h ep o w d e rc h a r g ew o r kl o a d ，t om e e tt h ea i mo f l o w e rt h eb l a s t i n gc o a ta n di m p r o v i n gt h ew o r k i n ge f f i c i e n c y ．t h e r e f o r ei tw o u l db eo n eo ft h et e c h n o l o g i e si nt h eo p e n - p i t m i n ew h i c hs h o u l db ep r o m o t e d ． [ K E YW O R D S ] s i t em i x i n ge m u l s i o ne x p l o s i v e ，a i r - d e c k i n gt e c h n i q u e s ，b l a s t i n ge f f e c t 1 爆破作业的建议 E x p l o s i o n 爆炸 2 0 0 1 ，1 1 1 ，2 0 一2 3 日文 评论文，附5 篇参考文献，其内容是关于爆破作 业的研究和有关工程系统、事故的预防及爆破作业 时的环境干扰。 2 粉状工业炸药的制造 中国发明专利申请公开说明书C N1 2 8 0 9 7 4 ， 2 0 0 1 年1 月2 4 日，共6 页 中文 炸药的制造是将压碎和干燥的硝酸铵8 5 ％一 9 0 ％与附加物4 ．5 ％一6 ．5 ％在一起研磨，直至有足 够的粉尘扬起，再与改进的还原剂4 ．5 ％一6 ．5 ％， 混合2 5 m i n ，再与复合油相2 ．5 ％一3 ．O ％，混合5 m i n ，当温度由8 0 一9 0 ℃降至6 5 7 0 ℃时，上述混合 物再与木粉3 ％～4 ％和树脂0 ．3 ％一0 ．5 ％在一起 研磨5 8 m i n 。以上复合油相是复合特种脂肪、斯 盘- 8 0 S p a n - 8 0 和大豆磷脂 S o y b e a nP h o s p h a t i d e 的混合物。附加物是一种由十二烷基酸钠、或硫酸 烷基酯、或磷酸氢钾、或滑石粉、或菱镁矿和碳酸钙 白垩粉 的混合物。改进的还原荆是将蔗渣、或植 物的芒刺茎、或谷物的皮壳、或木粉与十八烷基乙酸 铵和硝酸钠、或硝酸钠、或尿素在一起研磨而得。 钟一鹏译自美国化学文摘 V 0 1 ．1 3 5 。N o ． 2 0 0 1 万方数据