高能水胶炸药 在凿岩爆破中应用与探索

徐祥熙

山东 金召矿业 有限公司 255000

摘要：高能水胶炸药乳化炸药能量密度高，根据探索高性能水胶的应用特点，通过优化掘进布孔及装药方式，提高掘进爆破进尺率，减少爆破大块率。

关键词：高能水胶炸药；布孔方式；装药方式；爆破进尺；大块率

背景：山东金召矿业有限公司开采主矿种为铁矿，矿体顶板围岩主要是结晶灰岩，底板围岩主要由透辉石矽卡岩、透辉石化闪长岩和蚀变闪长岩组成，含水少，具有一定的隔水性。矿山凿岩爆破使用乳化炸药，随着科技进步，市面上出现高性能水胶炸药，该种炸药具有能量密度大、有毒有害气体产生量少的特点。为提高掘进效率、降低爆材单耗、减少有毒有害气体排放，矿山尝试推广使用高性能水胶炸药，为此做了现场实验与凿岩爆破参数优化。

1 同等条件下对比

选取围岩性质相同的2段巷道，采用相同凿岩、布孔、装药方式，对比高性能水胶炸药与乳化炸药的单循环进尺、爆材单耗与光面效果。

通过实验发现，由于水胶炸药相比于乳化炸药密度高，以至于在不改变原来操作习惯的情况下，装相同长度的药卷，水胶炸药装药量比乳化炸药装药量多，对于小断面而言，相同的装药长度，乳化炸药装药量为30kg，水胶炸药装药量会多10%， 约为33kg。同时发现，水胶炸药爆破威力大， 体现在爆堆形状和岩石破碎块度上。

使用水胶炸药，爆堆破碎情况较好，岩石可以平推出去很远，说明三个问题：（1）炸药威力大；（2）目前单耗有降低空间；（3）掏槽部分有改进空间。另外巷道光爆孔爆破后半孔壁较为碎裂，说明两个问题：（1）炸药威力大；（2） 可以适当调整减少光爆孔装药量。

根据第一阶段实验据结果， 提出的改进措施有：（1）雷管置于炮孔底部的药卷中，将雷管反向装填，即雷管头朝向孔口，以达到更好的爆破效果；（2） 减少光爆孔的装药量；（3）掏槽孔应该比其他孔深20cm，由于目前手风钻最深只能钻2.2米，所有孔深都是2.2米其实造成了除掏槽外其他孔20 cm的凿岩浪费；（4）掏槽中心部分有六个空孔，六个空孔中间的中心孔经常不装药会使炸药能量利用不合理。

2 优化方案后对比

优化方案：减少1个空孔+减少装药量+减少2个掏槽孔+改变个别掏槽孔孔距。爆破优化方案在原设计的基础上，减少了两个掏槽孔。相应的，为保证自由面的形成效果，需要适当改变其中一些掏槽孔的孔距。

其爆破设计如图1所示，其中网格规格为：0.2m*0.2m，图中的数字为炮孔的序列号。

图1中辅助孔9号和10号孔相比于辅助孔11号和12号相互之间的距离更短，更加有助于自由面的形成，为良好的爆破效果打下坚实的基础。与此同时，为了形成稳定的自由面，炮孔长度示意图如图2所示。中心孔、空孔和掏槽孔依旧比其他炮孔深0.2m，不同孔分别进行了延时设定。

方案不仅减少了空孔数量，降低了和周边孔的装药量，而且还减少了两个掏槽孔，炸药使用量直接控制在24Kg，也就是一箱之内。整个小断面，工人只需要用一箱炸药就能达到预期的爆破效果。炸药单耗由2.82降到2.42，降低16.5%。

3 爆破效果

采用优化方案，水胶炸药使用量控制在24 kg， 爆破可以达到满意的效果。

二次爆破光爆孔3.5米深，原来装4卷乳化炸药，现在装2到3卷水胶炸药，装两卷时将一卷水胶炸药切开两半使用，取得不错的爆破效果。光爆孔的半孔壁保留完好。

通过WIPFRAG爆破岩石块度分析软件分析爆堆破碎情况。以下是使用破碎分析软件得到的乳化炸药爆破块度分析报告和水胶炸药爆破块度分析报告。

乳化炸药D50=203.3mm,说明50%的岩石块度都小于此块度大小，水胶炸药D50=164.19mm,说明50%的岩石块度都小于此块度大小。在相同其他百分数的情况下，使用RIOGEL水胶炸药爆破得到的块度尺寸都类似于或好于使用乳化炸药爆破得到的块度尺寸，且岩石块度较为均匀，如红色柱状图所示。考虑到使用水胶炸药区域岩石较硬，达到此结果总体而言非常不错。

块度大小和爆堆形状对于铲装效率有很大影响，合理的岩石块度和爆堆形状可以提高矿山的综合生产效率。

4 实验总结

4.1 相比较乳化炸药，高能水胶炸药具有更高的爆速和爆压，更高的相对体积能量和相对重量能量。可以扩大网孔参数，提高爆破效果，减少爆破综合成本。

4.2高能水胶炸药适用于各种爆破场景，具有优秀的抗水性，产生更少的有害气体。爆破两小时后在井口通风处测量CO含量，乳化炸药CO约为40ppm， 高能水胶炸药CO为20ppm左右。说明使用高能水胶炸药可以显著改善矿井的工作环境。

4.3 对于小断面和全断面爆破都提出减少3个炮孔（空孔及掏槽或辅助孔）的建议。光爆孔减少了装药量，保证了光面爆破的半孔率。由于考虑岩石性质的不断变化以及钻机工的操作习惯，具体执行情况有些差异。

参考文献：

[1]王成炎,冯昶,刘亚松,谢方民;化学发泡型水胶炸药的研究[J];爆破器材;2001年02期.

[2]冯昶;张书华;水胶炸药生产安全性的认识与实践[J];煤矿爆破;2011年01期.

[3]李志前;安徽雷鸣科化股份有限公司膨化硝铵炸药生产线与新型乳化水胶炸药通过验收鉴定[J];煤矿爆破;2001年01期.

[4]刘杰,李志前;当代含水炸药的骄子——水胶炸药[J];煤矿爆破;2003年02期.

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