矿山边坡无导爆索预裂爆破技术的探索和应用

矿山边坡无导爆索预裂爆破技术的探索和应用

赵良玉，张迎春，刘丰博，周晓光

（湖南铁军工程建设有限公司，湖南  长沙  410000）

摘要：随着中国爆破技术的不断进步，爆破器材特别是起爆雷管以及进行了多次更新换代。由最初的火雷管发展到电雷管，再发展到各方面性能都比较优越的导爆管雷管。历经几十年的发展，如今以上雷管以及逐渐退出了历史的舞台，取而代之的是性能更加完善的电子雷管。而作为在预裂、光面爆破中常用的导爆索，因其使用范围的局限性，生产厂家已经在逐步减少产量，很多区域已经购买不到。但是作为矿山建设的基本要求以及矿山设立和采矿权证延续的基本条件，绿色矿山建设在近年来越来越受重视。而矿山边坡的平整度作为绿色矿山建设的一个重要指标，矿山边坡预裂、光面爆破施工近年来也越来越多，因此探索矿山边坡无导爆索进行光面、预裂爆破的技术也具有越来越重要的意义。

关键词：无导爆索、光面爆破、预裂爆破、矿山边坡

1、引言

自2019年以后，国家对绿色矿山建设的要求越来越严格，因此我公司承接的矿山在矿山边坡爆破中广泛采纳和运用预裂、光面爆破。但是因为部分地区难以购买的导爆索，因此寻找一种替代产品或者不用导爆索进行预裂、光面爆破就愈发的重要。经过多次试验我们总结出一套不用导爆索进行预裂、光面爆破的施工参数与装药结构。为公司矿山预裂、光面爆破提供了一个全新的处理方案。

2、项目概况

试验选在湖南安仁南方水泥有限公司老虎岩石灰石矿山进行，项目位于安仁县城南南东162°方位约24km处，属牌楼乡与平背乡管辖。矿山年生产矿石150万吨，有大量边坡需要进行预裂、光面爆破。

3、使用导爆索进行预裂爆破参数分析。

矿山使用导爆索进行预裂爆破的常规参数设计为孔径115mm，预裂孔与主爆孔间距为2.5m，预裂孔之间的孔距为1.2m~1.5m，孔深为16.5m，装药药卷直径为32mm，每支药卷重量为300g，线装药密度为560g/m。装药结构为底部加强段连续装药长度为2m；中间正常装药段装2支间隔1支长度为7m；顶部减弱段装1支间隔1支长度为6m。效果图如图1。

图1 有导爆索预裂爆破效果图（孔距1.4米）

4、不使用导爆索进行预裂爆破参数分析。

（1）无导爆索预裂爆破方案一

取消导爆索，每个装药段使用一发雷管起爆，减少装药间隔，从而减少装药段数量，减少雷管使用量。

有导爆索装药时，16.5米的炮孔大约有15个间隔即16个装药段，如果每个装药段用一发雷管进行起爆，可以保证起爆效果，但是经济上不实用。所以我们首先想到的是减少间隔的数量，底部加强段连续装药结构保持不变（1个间隔），中间7米正常装药段结构改为连续装4支间隔2支（3个间隔），减弱段6米装药结构改为连续装2支间隔2支（4个间隔）。这样装药的均匀度会降低，但可以减少起爆雷管数量，经计算总共是8个间隔，每个间隔装药段用1发雷管进行起爆，总共需用8发起爆雷管，按市场行情8发电子雷管的费用至少200元，如果是常规预裂起爆方式，孔内需使用17米导爆索孔外用2米导爆索或一个电子雷管传爆，费用大约100元，成本增加了将近一倍。从装药结构来看，常规预裂爆破装药结构下炸药沿炮孔的分布更均匀，通过分析，这种预裂爆破的参数设计即增加了施工成本也不利于改善预裂爆破效果，因此需要进一步调整。

（2）无导爆索预裂爆破方案二

取消导爆索连接，在方法一的基础上继续减少装药间隔，进一步减少装药段数量，减少雷管使用量。

为了在成本上进行控制，底部2米加强段保持连续装药结构不变（1个间隔），中间7米装药结构改为装8支间隔4支（2个间隔），上部6米减弱段装药结构改为装4支间隔4支（2个间隔）。经计算总共是5个间隔，每个间隔装药段用1发电子雷管进行起爆，总共需用5发起爆雷管，5发电子雷管的费用约为120元。如果采用有导爆索的常规预裂起爆方式爆破，需使用17米的导爆索孔外加一发电子雷管进行起爆，费用约为100元，无导爆索起爆成本没有明显增加。但有导爆索预裂爆破装药结构下炸药沿炮孔的分布更均匀，因此该参数下的无导爆索预裂爆破没有明显优势。

（3）无导爆索预裂爆破方案三

取消导爆索连接，在方法二的基础上进一步简化装药间隔，采用全部连续装药结构。

这种装药结构将底部加强装药段长度由2m改为1米，中间正常装药段和上部减弱装药段全部采用单只连续装药结构，孔口1.5米为填塞段。在炮孔上下的1/3处各放置一个传爆雷管。这样简化了装药结构，同时也节约了传爆器材的成本，这种方式传爆器材的成本大约50元，有导爆索预裂爆破传爆器材的成本（17米导爆索和一个起爆雷管）大约100元，节约了一倍。但同时炸药量增加了4.8公斤，线装药密度由原来715g/m增加到1000g/m，从理论上讲可能会存在沟槽效应，产生传爆中断或局部没有被传爆的现象。通过几次现场试验，每个孔的传爆都很彻底，没有局部传爆中断现象出现。从爆破效果来看，半孔率减少，局部有明显的超欠挖痕迹，综合分析应该是线装药密度过大，爆破单耗偏高所导致，因此需要对爆破孔网参数作进一步的调整。效果如图2所示。

图2 无导爆索预裂爆破效果图（孔距1.4米）

（4）无导爆索预裂爆破方案三

在试验方法三的基础上，继续优化调整孔网参数。从前面的爆破效果可以看出，连续装药的药量偏大，部分区域出现超挖，影响了半孔率，而从传爆效果来看，传爆比较顺利没有出现传爆中断现象，说明这种装药结构可以不需使用导爆索辅助传爆。部分区域出现超挖，影响了半孔率，主要是爆破单耗偏高所导致，可以通过调整爆破参数来达到一个适当的爆破效果。爆破效果如图3所示。

图2 无导爆索预裂爆破效果图（孔距1.9米）

5、总结：通过探索无导爆索预裂爆破装药结构方式，我们找到了更合适、更高效的预裂爆破参数，省去了购买和使用导爆索问题的同时也优化了爆破参数，使预裂孔的孔距由原来1.2米~1.5米，增大到了1.8米~2.0米，预裂孔与主爆孔的排距由原来的2.5米增加大3.5米，大大减少了钻孔数量，提高了预裂爆破的效率，使矿山预裂爆破的成本下降了30%左右。虽然对于不同岩性、不同现状的矿山，此技术所采用的设计参数不尽相同的，但是可以通过试爆调整出适合矿山的最优设计。