浅议空气间隔器在中深孔爆破的应用

浅议空气间隔器在中深孔爆破的应用

 ,鲁鑫1  ,王浩

冀东海德堡（泾阳）水泥有限公司， 陕西 咸阳 713700

摘要：近年来，在国内外中深孔爆破中，有关气体间隔器技术理论研究很多。推广应用主要在露天采矿中深孔爆破炮孔中部或底部采用气体为间隔介质的装药方法。用空气作为介质时叫空气间隔器或者空气垫层。采用间隔器这种分段不耦合装药，可降低孔内爆破压力，减少，甚至避免因耦合装药而形成的矿岩冲击粉碎，扩大爆破区安全风险范围。提高炸药爆破能量的有效利用率，降低炸药单耗。为矿山开采爆破节约炸药，降低采矿成本，更是露天矿爆破作业的最新技术成果。

关键词：露天矿；中深孔爆破；空气间隔器间隔装药；爆破应用

1 空气间隔器

1.1 空气间隔器原理介绍

空气间隔器是露天采矿中深孔爆破中进行分段间隔装药的自充气式囊塞，气囊塞由二层高压聚乙烯膜压制成圆桶压制成密封袋，袋内装有储气瓶一个，袋外套装专用编织袋缝制增强的外包装，袋外同时系有带刻度的吊绳，使用前先吊绳长度放至指定位置，保证放置顺畅并在绳上做上记号，打开储气罐开启阀后放入孔内，气瓶由拉提式发气装置给密封袋充气，充气时间约10—15s后膨胀到孔壁内，压强为0.06MPa，即可正常装药。空气间隔器可根据炮孔直径进行选择确定，应用范围以露天煤矿、铁矿、灰岩矿等深孔爆破。

1.2气体间隔器作用

气体间隔器作用可有效降低爆炸起始压力峰值，以空气为介质，使冲量沿孔壁分布均匀，故炮孔顶部破碎块度均匀，解决目前连续装药造成上下部岩石破碎不均匀现象。

（1）延长孔内爆轰压力作用时间。由于炮孔顶底部空气柱的存在，爆轰波以冲击波的形式向孔壁、孔顶底部入射，必然引起多次反射，加之紧跟着产生的爆炸气体向空气柱高速膨胀飞射，可以延长炮孔顶底部压力作用时间和获得较大的爆破能量，从而加强对炮孔顶底部矿岩的破碎作用。

（2）采用气体间隔器分段装药的方法，可有效控制露天矿中深孔爆破地震波的传播距离，减少了爆破有害效应对周围环境的影响。同时降低地震效应，减少爆破对边坡和矿区周边建筑物的危害。

（3）气体间隔器使用操作简单，使用灵活方便，可降低炸药单耗，提高每米炮孔崩矿量。减少爆破根底产生，降低采矿成本，为铲装运输高效生产创造有利条件。同时避免因连续耦合装药造成的矿岩过度粉碎，提高炸药爆破能量的有效利用率等优点。

（4）岩石受到爆炸冲击波作用后，还受到爆炸气体所形成的压力波和来自炮孔孔底的反射波作用，当这种二次应力波的压力超过岩石的极限破裂强度时，岩石的裂隙将进一步扩展。

（5）当遇到溶洞、裂隙较多的岩层时，使用空气间隔器可避免形成集中药包，造成装药相对集中，形成大量飞石对炮区周边造成干扰；同时岩石破碎效果不好，大块率高。

2 适用范围及产品性能

以威海埃姆提爱矿山设备有限公司气体间隔器在冀东海德堡（泾阳）水泥有限公司矿山灰岩矿中深孔爆破应用为例介绍，该产品分为BJK－空气间隔器和BJQ－按压式气体间隔器两种，专利号为：200930310378.1。冀东海德堡（泾阳）水泥有限公司蔡家沟水泥用灰岩矿矿山主要应用产品为BJQ－按压式气体间隔器。

2.1 产品规格

BJQ－按压式气体间隔器

2.2 气体间隔器性能指标

主要性能指标为：

（1）双层密闭气袋透气量〈5g/24h。

（2）贮气罐气体失重率〈3%。

（3）炮孔内间隔器充气后的静荷强度≥ 0.32Mpa。

（4）间隔器放气阀开启后至密闭气袋膨胀到炮孔壁的时间≥ 20s；间隔器在炮孔内达到其额定静荷强度（压力）的时间≤ 5min。

（5）本产品使用有效期为6个月；

3 操作使用方法

3.1 应用范围：该气体间隔器一般应用在中硬以下岩矿，大孔径深孔，此外还应用于台阶高度较大。

3.2 使用位置：

(1）在装药的下部：此种装药结构主要应用于中等硬度的岩石台阶或台阶底部有较硬岩石的台阶部位和水孔，目的主要是提高药柱的高度或使下部硬冲击粉碎区减少，裂隙区增大，利于克服根底及隔离炸药和水。

(2）在装药的中间：此种装药主要应用在软岩台阶和煤台阶，目的是使炸药在炮孔内分布均匀，充分利用每一段的炸药能量，以降低粉煤率，提高煤炭产品的质量。

3.3 使用方法：待穿孔结束，验孔后，根据单孔孔深，填塞长度来确定单孔装药高度，对于冀东海德堡（泾阳）水泥有限公司水泥用灰岩矿山，设计台阶高度15米为例，采用中部间隔装药，即底部先装填一段药柱，安装引爆头（雷管），加盖少许炸药覆盖住雷管，放入一只空气间隔器确定好要间隔深度后，将间隔器轻轻上提至所需高度，用石头固定好拉线，然后把间隔器提上来，按住出气阀，迅速丢开间隔器，让间隔器自由落下至装药位置，等待15s后膨胀到孔壁内，间隔气囊充气全部完成，即可继续上部炸药装填。

3 间隔器在中深孔爆破中应用

3.1 爆破作业方式及参数

冀东海德堡（泾阳）水泥有限公司矿山爆破采用中深孔毫秒微差挤压爆破，矿山设计台阶高度15米，矿山采用阿特拉斯D50型液压潜孔钻机进行穿孔作业，钻孔直径152mm。台阶采用深孔爆破，采用多排孔微差爆破，使用混装硝酸铵炸药为主爆药，颗粒细，流动性好。采用导爆管雷管或电子雷管爆破。

爆破参数：台阶孔深17米，超深2米，孔网参数为5*6米（梅花型孔网布置），每次爆破3-4排，每次爆破按10吨炸药算，每次爆破次数45—50个钻孔，炮孔填塞长度为5.5米。

3.2 装药

为提高装药密度和装药集中度，主爆药为混装硝酸铵炸药。装药过程中随时丈量药柱高度，气体间隔器置于中部药柱位置（下部药柱药量为单孔装药量的2/3-3/4），顶端1.5米—2.2米位置处。粉状炸药装入孔内，用炮棍捣实保证装药密度。

装药结构：一般采用空气间隔器间隔长度1米。完全传爆措施：为避免超过传爆长度而引起药柱爆炸不完全，应装药段的上部和下部1/3处各装一个起爆药卷。每个孔以两发起爆雷管为主。

3.3堵塞

为提高爆破效果和控制飞石的距离，必须保证合理的堵塞长度。堵塞材料应分次填入，炮棍捣实。操作中应妥善保护线路，严防打折、拉得过紧或石块掉入孔内而损坏起爆线路。

4 实际应用分析

气体间隔器膨胀长度按1米进行测算，即减少1米的装药量，按孔径152mm，一米可装药16KG计算，目前炸药综合单价12299.37元计算（含所有其他火工品辅材），一米可节省爆破费用196.79元，空气间隔器成本单价为50元/个，除去成本，一个孔可节约146.79元，爆破成本可降低6.2％；按标准平台高度15米，爆破一次装药量10吨测算（大概有54个孔），计算结论使用空气间隔器节省费用约7926.6元。同时改善了爆破效率，提高块率，减少粉矿，爆破后小块均匀，减少根底。更有利于设备的铲装降低二次扬尘。

5 结论

在露天矿开采中，爆破成本是除露天矿运输之外的第二大成本，占比13-15％左右。通过在露天矿山使用空气间隔器，可有效降低炸药的装填使用药量，降低炸药单耗，提高单炮孔每米炮孔崩矿量，降低了露天矿山爆破运行成本。也可有效降低爆破地震波效应，减少爆破对露天矿边坡和矿区周边建筑物的危害。同时岩石破碎程度提高，有效克服根底和降低爆破大块率，爆堆松散，爆破后料堆表面矿块均匀，为铲装，运输等后续工序的高效生产创造有利条件。

参考文献：

[1] 陈国山，露天采矿技术，冶金工业出版社

[2]薛若衡. 装药结构的分类及其应用.

[3] 彭廷华，宫明山，梁广妍. 浅谈空气间隔器在中深孔爆破施工中的应用.