中深孔爆破技術

中深孔爆破技術一、緒論在過去，我在陽江地區(qū)在部分石場的開采工藝采用的是手持（氣腿）鑿巖石機進行淺孔爆破，開采方式為從下往上，無臺階面坡開采，這樣的開采結果為采面越來越陡，開采工作的危險因素也越來越多，包括高空失足、高空墜物、爆破事故等等。為了減少安全事故，有效地計劃生產(chǎn)，本著“以人為本”的宗旨，安監(jiān)部門于去年開始在各個石場大力推廣中深孔爆破技術，中心原則為“自上而下，臺階開采，中深孔爆破”措施包括對礦山爆破人員進行中深孔爆破技術的培訓，聘請專業(yè)爆破公司技術人員對礦山進行現(xiàn)場指導等等。到如今已初見實效，基本上每個礦山都擁有了中深孔的鉆孔設備——潛孔鉆機，并且每個礦山的爆破人員對中深孔爆破技術有了一定的理論認識和實際的操作工作，取得了不錯的成績。但在各個礦山的具體實施中也發(fā)現(xiàn)了不少的問題，主要包括爆破地震波對周圍建筑物的影響、爆破大塊率、爆破成本的問題，為了使大家對露天礦山中深孔爆破有進一步的了解，我特地從中深孔鑿巖機具，中深孔爆破涉及的爆破器材和起爆方法露天臺階中深孔爆破技術、爆破安全技術及安全措施等幾個方面結合本地區(qū)的具體情況做一個全面的闡述。二、中深孔鑿巖機具與施工技術露天鉆孔機械主要有潛孔鉆機、牙輪鉆機、旋轉鉆機和鑿巖鉆車等4類，因為地區(qū)主要使用潛孔鉆機,所以主要針對露天潛孔鉆機和中深孔為主線進行論述。1、概述潛孔鉆機通常適于鉆鑿直徑為80~250mm的炮孔,孔深一般不大于30m。潛孔鉆機的主要優(yōu)點：(1)沖擊的鑿人能量不經(jīng)鉆桿直接傳遞到鉆頭，能量損失小。(2)沖擊器工作中以強吹高壓氣體方式。排出孔底的鑿碎巖碴，其效果顯著，有利于提高鉆孔速度。(3)由于沖擊器置于孔底，方向定位好，一般不會出現(xiàn)斜孔或彎孔現(xiàn)象。(4)潛孔鉆機可以鉆鑿理裂隙發(fā)育、破碎地層、土層和第四紀沖積層。(5)潛孔鉆機可以鉆鑿傾斜炮孔。2、潛孔鉆機的機械結構主要包括回轉供風結構、提升推進機構、接卸桿工作機構、鉆架起落機構和行走機構等，國內(nèi)外露天潛孔鉆機技術特征，可查閱廠家產(chǎn)品目錄。3、潛孔鉆具潛孔鉆具包括潛孔鉆機配套用的沖擊器、鉆頭、鉆桿等?，F(xiàn)在國內(nèi)使用的潛孔沖擊器型號與規(guī)格主要有：J-80B、J-150B、QCZ-80、QCZ-150、QCZ-170、QCZ-250、W-150和-W-200等型號，其技術數(shù)據(jù)可查閱有關資料。潛孔鉆孔有刃片和柱齒兩類,刃片鉆頭由于焊接質量不易保證，硬質合金片常有破碎或脫落，使用壽命低，因此目前普遍采用柱齒型潛孔鉆頭，其規(guī)格可查閱有關資料。4、中深孔鉆孔施工技術(1)鉆孔對立按照設計的孔網(wǎng)參數(shù)布孔，用紅油漆或竹樁標明樁位,并標明鉆孔方向,傾斜角度和孔深。對位順序,必須按“先難后易、先邊后中、先前后后”的原則鉆孔，避免鉆機移動時壓壞已鉆好的鉆孔。(2)鉆孔作業(yè)鑿巖基本操作方法：“軟巖慢打，硬巖快打”；在操作過程中做到“一聽、二看、三檢查”。一聽：聽鉆孔聲音判斷孔內(nèi)情況；二看：看風壓表、電流表是否正常；三檢查：檢查機械、檢查風電、檢查孔內(nèi)故障。(3)鉆孔施工故障判斷和排除鉆孔故障包括內(nèi)故障和機械故障。一般判斷方法：聽沖擊巖石聲音判斷孔內(nèi)情況，看風壓電表、電流表的變化和鉆孔排碴情況，判斷故障原因。5、中深孔爆破的鉆孔機械選擇我地區(qū)露天礦山已基本上擁有自己的潛孔鉆機，但如何選擇適合自己礦山的最優(yōu)鉆機呢？在選擇鉆機時。首先要確定鉆孔直徑，然后根據(jù)設計的每日礦巖總量、邊坡處理鉆孔數(shù)量來選擇鉆機型號和數(shù)量。鉆機選型：選擇鉆機應根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模、巖石可鉆性及可爆破性、大塊標準、管理水平等綜合分析鉆爆成本，在滿足產(chǎn)量及質量要求的前提下，選擇綜合鉆爆成本最低的鉆機和鉆孔直徑。一個工地不宜選用多型號鉆機。三、中深孔爆破的爆破器材及起爆方法現(xiàn)我地區(qū)主要使用的中深孔爆破的工業(yè)炸藥為膨化銨油炸藥和乳化炸藥，雷管為毫秒延期電雷管和導爆管非電毫秒雷管兩種。1、膨化銨油炸藥利用膨化硝銨替代普通結晶硝銨或多孔粒狀硝銨制備的銨油炸藥稱為膨化銨油炸藥。它通常有兩個品種，即：膨化硝酸銨、本粉和柴油混制而成的膨化銨木油炸藥，以膨化硝酸銨和復合油相混的膨化銨油炸藥。2、乳化炸藥傳統(tǒng)的乳化炸藥是以無機含氧酸鹽水溶液作為分散相，懸浮在含有分散氣泡或空心玻璃微球或其他多孔性材料的似油尖物質構成的連續(xù)介質中，形成一種油包水型的特殊乳化體系。乳化炸藥具有如下特點：（1）爆炸性能好。（2）抗水性能好。（3）安全性能好。（4）環(huán)境污染小。（5）原料來源廣泛，加工工藝較簡單。（6）生產(chǎn)成本較低，爆破效果較好。3、毫秒延期電雷管毫秒延期電雷管簡稱電雷管,它通過爆破的延期時間是以毫秒數(shù)量級來計量的。毫秒電雷管的延期裝置是延期藥，常采用硅鐵（還原劑）和鉛丹（氧化劑）的混合物，并摻入適量的硫化銻，以調(diào)節(jié)藥劑的反應速度。毫秒延期藥反應時氣體生成量很少，反應過程中的壓力變化也不大，所以反應速度很穩(wěn)定，延期時間比較精確。目前國產(chǎn)的毫秒電雷管段別及其延期時間請查閱產(chǎn)品說明書。4、非電毫秒雷管非電毫秒雷管是用塑料導爆管引爆而延期時間以毫秒數(shù)量級計量的雷管。它與毫秒延期電雷管的主要區(qū)別在于：不用毫秒電雷管中的電點火裝置，而用一個與塑料導爆管相連的塑料連接套，由塑料導爆管的爆轟波來點燃延期藥。非電毫秒雷管的段別及延期時間列于下表：段

別第一系列第二系列第三系列10002252525350505047575755110100100615012512572001501505、中深孔爆破起爆方法（1）電力起爆法施工電力起爆法的施工包括起爆藥包的加工，裝藥、堵塞，電爆網(wǎng)絡連接、導通、網(wǎng)路檢查、電阻平衡、合閘起爆。堵塞過程中起爆導線的保護裝藥、堵塞過程中要注意起爆導線的保護，有的孔比較深，雷管腳線短，要別接線才能食保證起爆導線引出孔外，孔內(nèi)接頭要牢固結實，并做防水、防潮絕緣處理。堵塞時要防止炮棍把接頭碰傷或打斷，防止炮棍和導線攪繞拉傷導線。電爆網(wǎng)路的連接只準在爆破工作面裝藥堵塞全部完成，無關人員已全部撤到安全地方以后進行。電爆網(wǎng)路的連接是電力起爆方法操作的重要環(huán)節(jié)，經(jīng)驗說明起爆時間或產(chǎn)生拒爆事故。起爆線路連接應從爆破現(xiàn)場向起爆站一段一段的后退方式進行。電爆網(wǎng)路敷高和連接完畢后,要對起爆網(wǎng)路進行導通與檢測。整個電爆網(wǎng)路經(jīng)過導通檢測后，才能主線與電源插頭進行連接，準備起爆。采用起爆器起爆，要控制充電時間。起爆口令下達后，立即合閘起爆。起爆后應立即切斷電源。（2）塑料導爆管起爆法塑料導爆管屬于非電起爆系統(tǒng)，通過導爆管之間巧妙的組合，塑料導爆管起爆系統(tǒng)組成的網(wǎng)路分段不受限制，不重段，能有效地降低單響起爆藥量，是一種先進的起爆方法。它施工簡便，不受外來電源干擾的影響。適用各種不同類型的爆破，尤其是周圍環(huán)境異常復雜條件下的爆破工程。塑料導爆管是一種由高壓聚乙烯材料做成的白色或彩色塑料軟管，外徑3mm，內(nèi)徑1.5mm，管內(nèi)涂有薄層奧克托金或黑索金、泰安等猛炸藥與鋁粉等組成的混合炸藥，常用導爆管的爆速多數(shù)在1900~2000m/s之間。導爆管的引爆可用擊發(fā)搶、雷管和導爆索引爆。使用導爆管毫秒爆破網(wǎng)絡一般采用孔內(nèi)毫秒起爆網(wǎng)絡，所謂的孔內(nèi)毫秒起爆網(wǎng)絡是指網(wǎng)路中各個炮孔內(nèi)的起爆雷管采用時間表（延時量）決定的?？淄鈧鞅骷H起傳爆作用，不起延時作用。網(wǎng)路鋪設網(wǎng)絡應注意：（1）所有操作人員必須熟悉導爆管系統(tǒng)的性能和鋪設工藝。經(jīng)考核合格后，方能從事網(wǎng)絡工作。（2）設計院與鋪設前應對使用雷管的準爆率和延期時間進行檢測并對個觀質量進行直觀檢查。網(wǎng)絡連接：（3）連網(wǎng)開始，應停止爆破區(qū)域內(nèi)一切與網(wǎng)路鋪設無關的施工作業(yè)。無關人員應撤離爆破區(qū)。開始網(wǎng)絡前，應有現(xiàn)場技術負責人向作業(yè)人員交底。進行了分工，雷管分發(fā)，網(wǎng)路檢查和網(wǎng)絡保護必須專人專管。技術負責人和網(wǎng)路檢查人事先應熟悉網(wǎng)路圖并按圖指揮和檢查網(wǎng)路連接。連網(wǎng)一般從每排最后響的炮孔或藥室向先爆點方向連接。主干線從后排向前排連接。每一結點到起爆爆孔之間，以及結點之間，導爆管應做到“直而不緊”嚴禁留得過長或呈打盤狀。傳爆雷管的聚能穴方向應與被引爆導爆管的傳爆方向相反。連網(wǎng)完畢，除技術負責人、檢查人員和網(wǎng)路保護人員外，其他人員應都離開現(xiàn)場。經(jīng)網(wǎng)路技術負責人檢查認可后，方可起爆。四、露天臺階中深孔爆破的技術隨著中深孔鉆機的不斷改進，爆破技術的不斷完善和爆破器材的日益發(fā)展，中深孔爆破的優(yōu)勢更加明顯.主要表現(xiàn)在:①潛孔鉆的使用,大量的節(jié)省人工,與裝運設備更配套.②中深孔爆破有利于使用先進的爆破技術,例如;毫秒爆破、寬孔距小抵抗線爆破、預裂爆破、光面爆破等技術的廣泛應用；顯著地改善破碎質量，降低有害效應.③提高鉆孔延米爆破量,降低采礦(石)的綜合成本等技術經(jīng)濟指標.1、臺階要素：中深孔的臺階要素如下圖所示：圖1露天臺階深孔爆破a—孔距；b—排距；W—最小抵抗線；h—超深；B—眉線距離（孔邊距）lT—填塞長度；lq—裝藥高度；WO—底盤抵抗線；α—臺階坡面角2、鉆孔形式露天深孔爆破的鉆孔形式一般分為垂直鉆孔和傾斜鉆孔兩種，如下圖所示：垂直深孔和傾斜深孔的使用條件和優(yōu)缺點：我建議使用傾斜鉆孔深孔布置形式采用情況優(yōu)

點缺

點垂直深孔在開采工程中大量采用，特別是大型礦山①適用于各種地質條件（包括堅硬巖石）的深孔爆破；②鉆鑿垂直深孔的操作技術比傾斜孔簡單；③鉆孔速度比較快①爆破巖石大塊率比較多，常常留有根坎；②梯段頂部經(jīng)常發(fā)生裂縫，梯段坡面穩(wěn)固性比較差

傾斜深孔

中小型礦山、石材開采、建筑、水電、道路、港灣及軟質巖石開挖工程①布置的抵抗線比較均勻，巖石不易產(chǎn)生大塊和殘留根坎；②梯段比較穩(wěn)固，梯段面容易保持；③爆破軟質巖石時，能取得很高效率；④爆破堆積巖塊的形狀比較好，而爆破質量并不低①鉆鑿傾斜鉆孔的技術操作比較復雜，容易發(fā)生鉆鑿事故；②在堅硬巖石中不宜使用；③鉆鑿傾斜深孔的速度比垂直深孔慢3、布孔方式布孔方有單排布孔和多排布孔兩種，多排布孔又分為方形、矩形及三角形（梅花形）3種；我建議采用三角形布孔（如圖），排數(shù)不宜超過5排。4、爆破參數(shù)的確定露天深孔爆破參數(shù)包括：孔徑、孔深、超深、底盤抵抗線、孔距、排距、堵塞長度和單位炸藥消耗量等。（1）孔徑露天中深孔的孔徑主要取決于鉆機類型、臺階高度和巖石性質；（2）孔深與超深孔深是由臺階高度和超深確定的。根據(jù)我地區(qū)的開采現(xiàn)狀，如果8米臺階開采，則應取孔深9米，12米臺階開采應取13米～14米。（3）底盤抵抗線底盤抵抗線受許多因素影響，變動范圍較大。根據(jù)鉆孔作業(yè)的安全條件：

W≤HCtga+B式中w——底盤抵抗線，m;d——臺階坡面角，一般為60～75度H——臺階高度，m;B——從鉆孔中心至頂線的安全距離，m;（4）孔距和排距孔距（a）是指同一排孔中相鄰兩鉆孔中心線間的距離?？拙喟聪率接嬎悖篴=mW式中m——炮孔密集系數(shù)。密集系數(shù)m值通常大于1.0。在寬孔距小抵抗線爆破則為3～4或更大。但是第一排孔往往由于底盤抵抗線過大，應選用較小的密集系數(shù)，以克服底盤的阻力。排距（b）是指多排孔爆破時，相鄰兩排鉆孔間的距離，它與孔網(wǎng)布置和起爆順序等因素有關。計算方法如下：①采用等邊三角形布孔時，排距與孔距的關系為

b=asin60=0.886a式中b——排距,m;a——孔距,m。如下圖所示：（5）堵塞長度合理的堵塞長度和良好的堵塞質量，對改善爆破效果和提高炸藥利用率具有重要作用。合理的堵塞長度應能降低爆炸氣體能量損失和盡可能增加鉆孔裝藥量。良好的堵塞質量是盡量增加爆炸氣體在孔內(nèi)的作用和減少空氣沖擊波、噪聲和飛石的危害。堵塞長度（l）按以下公式確定：

l=(0.7～1.0)W

傾斜深孔（0.9～1.0）W或l=(20～30)d式中d——炮孔直徑,mm。應該指出的是堵塞長度與堵塞質量、堵塞材料密切相關。堵塞質量好和堵塞物的密度大也可減少堵塞長度。（6）單位炸藥消耗量影響單位炸藥消耗量的主要因素有巖石的可爆性、炸藥特性、自由面條件、起爆方式和塊度要求。因此，選取合理的單位炸藥消耗量（q）往往需要通過多次試驗來驗證。單位炸藥消耗量q值（7）每孔裝藥量

多排孔爆破的第一排孔的每孔裝藥量按下式計算：Q=qaWH式中q——單位炸藥消耗量,kg/m;a——孔距，m;H——臺階高度，m;W——底盤抵抗線，m。多排孔爆破時，從第二排孔起，以后各排孔的每孔裝藥量按下式計算：Q=kqabH巖石堅固性系數(shù)f0.8～23～45681012141620q/kgm0.400.430.460.500.530.560.600.640.670.70式中k——考慮受前面各排孔的礦巖阻力作用的增加系數(shù)，k=1.1～1.2;b——排距，m。其余符號含義同前。（8）裝藥結構裝藥結構是指炸藥在裝填時的狀態(tài)；建議使用連續(xù)裝藥結構。如下圖所示：5、起爆順序建議使用排間順序起爆，它亦稱逐排起爆；此種起爆順序又分為排間全區(qū)順序起爆和排間分區(qū)順序起爆。主要優(yōu)點是設計、施工簡便，爆堆比較均勻整齊。如下圖所示：6、深孔臺階爆破施工工藝露天深孔臺階爆破施工工藝流程：7、降低深孔臺階爆破大塊產(chǎn)出率的措施降低大塊率，根底率的措施是多方面的，歸納起來有正確的設計、嚴格的施工和科學的管理。（1）正確的設計就是要確定合理的爆破參數(shù)，特別注意的是①選準前排孔抵抗線；②控制后排孔的裝藥高度；③控制合理超深和余高；④選取與巖石特性相匹配的炸藥；⑤選取合理的毫秒延期間隔時間；⑥爆區(qū)有明顯結構面時，要根據(jù)巖體結構面特征，決定起爆順序；⑦在適宜地點采用大孔距、小抵抗線爆破。裝藥前檢查孔口標簽設置現(xiàn)場藥量核實回填裝藥堵塞敷設網(wǎng)路起爆爆后檢查（2）嚴格的施工嚴格的施工不僅是嚴格爆破的施工，而且要嚴格布孔和穿孔作業(yè)的施工。穿孔作業(yè)是爆破的先頭作業(yè)，它的好壞直接影響效果。（3）科學的管理爆破技術和科學的管理是一個有機的整體。前者是基礎，后者是保證。在爆破管理上要實行分層管理，逐層考核，責任到人。嚴格執(zhí)行質量管理體系和質量監(jiān)控網(wǎng)絡。五、爆破安全技術及安全措施1、外來電流的危害與預防一切與專用起爆電流無關、意外進入電爆網(wǎng)路（電雷管）的電流統(tǒng)稱“下來電流”。外來電流是外來電能的表現(xiàn)形式，當其強度超過電雷管的最大安全電流時，就可能引起電雷管早爆。主要表現(xiàn)有：雷電、靜電、感應電、雜散電四種。預防措施主要有：（1）采用非電起爆方法代替電起爆。（2）應盡可能避開在雷雨季節(jié)進行露天爆破施工，在進行露天爆破作業(yè)裝藥聯(lián)線時發(fā)現(xiàn)雷雨征兆應停止作業(yè)，全體作業(yè)人員立即撤離到安全區(qū)域。（3）手持式或其它移動式通信設備進入爆區(qū)應事先關閉。（4）進行爆破器材加工、爆破作業(yè)時，工作人員不應穿纖化纖料服裝。（5）爆破場所不應存在金屬導體。不得將金屬物體或其他導體裝入有電雷管的爆孔內(nèi)。2、爆破地震波當炸藥在固體介質中爆炸時，爆炸沖擊波和應力波將其附近的介質粉碎、破裂，當應力波通過破裂圈后，由于它的強度迅速衰減，再也不能引起巖石的破裂而只能引起巖石質點產(chǎn)生彈性振動，這種彈性振動是以彈性波的形式向處傳播，與天然地震一樣，也會造成地面的震動，這種彈性波就叫爆破地震波。由爆破地震波引起的振動，常會造成附近地面以及地面上的物體產(chǎn)生顛簸和搖晃,稱為爆破地震效應。如何控制爆破振動效應有以下幾點：（1）采用低力威力、低爆速炸藥（2）采用毫秒爆破：國內(nèi)礦山的工程度表明，采用毫秒爆破與采用齊發(fā)爆破相比，平均降震率50%左右；分段數(shù)越多，降震效果越好。（3）采用預裂爆破或開挖減震溝槽。（4）限制一次爆破的最大用藥量。3、爆破沖擊波藥包在空氣中爆炸時，由于爆炸反應速度極快，藥包周圍介質來不及發(fā)生擾動，在此瞬間爆炸物高速向空氣中膨脹，周圍空氣壓縮，形成壓力很高的沖擊波。中深孔爆破沖擊波要遠小于裸露藥包爆破和導爆索露天爆破。4、爆破飛散物爆破作業(yè)中產(chǎn)生的飛散物主要是土石爆破中的飛石（土）。中深孔爆破的飛石距離，可以由以下經(jīng)驗公式估算：RFmax=KDRFmax----飛石的飛散距離，m；K----安全系數(shù),取15~16；D----藥孔直徑，cm實踐證明，正常臺階爆破的飛石一般不會太遠。但是，由于堵塞長度過小或最小抵抗線過大而形成爆破漏斗效應，介質不均勻性、巖體有薄弱面、起爆順序錯誤等種種原因，個別飛石距離可能大于200mm。甚至更遠?？刂浦猩羁妆飘a(chǎn)生飛散物的主要措施（1）設計合理，藥室、炮孔位置測量驗收嚴格，是控制飛散物事故的基礎。（2）設計施工中，要注意避免藥包位于巖石軟弱夾層或基礎的接打面，以免從這引起薄弱面沖出飛散物。（3）保證堵塞質量，不但要保證堵塞和度，而且保證堵塞密實，堵塞物中要避免夾雜碎石。5、爆破有害氣體炸藥爆炸會生成一氧化碳和氮的氧化物。中深孔爆破產(chǎn)生的高溫有害氣體不斷向爆區(qū)周圍擴散，或者滯積在通風不良的工作面內(nèi)，對后續(xù)工序的作業(yè)人員威脅較大。爆破后檢查技術人員應考慮爆破當天的風向和地形條件，盡量避免處在下風方向。6、爆破事故的預防與應急措施爆破事故的預防大量的工程實踐表明,預防爆破事故的措施可以概括為：“精心設計與是基礎，嚴謹施工是關鍵，安全管理是保證”。精心設計，消除安全隱患調(diào)查掌握實施爆破的客觀條件在接受任務、明確工程要求以后，細致調(diào)查，掌握爆破對象、周圍環(huán)境的實際情況，是制定爆破事故預防措施的依據(jù)。周密設計，合理布藥，優(yōu)化爆破方案和爆破參數(shù)藥包的位置和藥量的大小，決定著爆破安全和效果；而藥包位置、各項爆破參數(shù)之間又有密切聯(lián)系。設計應根據(jù)工程要求和現(xiàn)場重要條件，全面分析對比、綜合考慮調(diào)整，優(yōu)化爆破方案和參數(shù)，以期得出最佳爆破方案。確定保護對象安全叛據(jù)，限定一次齊爆藥量。分散釋放全部能量，實施分段延期起爆,確保準爆。