深水巖石鉆孔爆破中震源藥柱與乳化炸藥配合使用技術(shù)

何錢金

摘 要：在深水巖石鉆孔爆破中，普通的乳化炸藥由于水壓及水的滲溶作用的影響，起爆感度和爆炸威力大幅降低，常出現(xiàn)未爆或半爆的情況，嚴(yán)重影響爆破效果。文章所介紹的是采用震源藥柱與乳化炸藥配合使用的一種新型技術(shù)，并對(duì)導(dǎo)爆管雷管及網(wǎng)絡(luò)連續(xù)采取了一系列防護(hù)措施，提高了炸藥在深水爆破中的起爆率和爆破效果，可大幅降低深水巖石鉆孔爆破的補(bǔ)炸率和施工成本，經(jīng)濟(jì)效率和社會(huì)效益顯著，具有廣泛的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：鉆孔爆破；震源藥柱；乳化炸藥；深水；巖石

中圖分類號(hào)：TV542 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）03-0043-03

Abstract： In deep-water rock drilling blasting， since the common emulsion explosive is affected by water pressure and water infiltration， its detonation sensitivity and explosive power are greatly reduced， and the blasting effect is seriously affected by the failure or semi-explosion. This paper introduces a new technology which is used in combination of source charge and emulsion explosive， and a series of continuous protective measures are taken for detonator and network of detonator. Thus， the detonation rate and blasting effect of explosive in deep-water blasting are improved， the supplementary blasting rate and construction cost of deep-water rock borehole blasting can be greatly reduced， the economic efficiency and social benefit are remarkable， and it has a wide application prospect.

Keywords： borehole blasting； Seismic charge； emulsion explosive； deep water； rock

1 概述

在深水巖石鉆孔爆破中，常用的是2號(hào)巖石乳化炸藥和導(dǎo)爆管雷管起爆，爆破效果較差，巖石大塊率較高，且爆破不完全，清碴時(shí)常發(fā)現(xiàn)未爆和半爆的炸藥包，使清碴無法進(jìn)行，只得進(jìn)行補(bǔ)爆。究其原因就是因?yàn)樯钏兴畨捍蠹八臐B溶作用，降低了炸藥的爆速和猛度，衰減了炸藥的爆炸威力。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，普通的乳化炸藥，在水深10m 時(shí)，爆速衰減11%、猛度衰減10%；而當(dāng)水深增加到30m 時(shí)，爆速將衰減26%、猛度衰減33%。不僅如此，水壓增大還會(huì)使炸藥的起爆感度和傳爆感度降低。普通的導(dǎo)爆管雷管由于耐水性、抗拉性較差，在水下爆破施工中常因水壓過大而造成滲水失效，且施工中由于拉拽及水流沖擊等問題造成導(dǎo)爆管拉伸，使傳爆失效。因此，在深水巖石鉆孔爆破中，如不采取措施，不僅增加單耗，還會(huì)造成起爆不完全、傳爆中斷，嚴(yán)重影響爆破效果。

在對(duì)比分析現(xiàn)有民用火工品后發(fā)現(xiàn)，震源藥柱為高密度炸藥，主要用于石油、天然氣、煤炭、礦產(chǎn)等地球物理勘探，具有耐水、抗壓、高爆炸威力的特點(diǎn)，特別適合于深水爆破（如表1）。

但震源藥柱也存在不足的地方：一是價(jià)格高，震源藥柱較普通乳化炸藥銷售價(jià)格約高出55%以上；二是采購供貨困難，由于震源藥柱生產(chǎn)廠家較少，工程中使用時(shí)往往需跨省采購，采購手續(xù)繁瑣且供貨周期較長。工程中若全部使用震源藥柱會(huì)造成成本過高且難以滿足施工進(jìn)度需要。而采用震源藥柱與乳化炸藥配合使用的方案，既提高了爆破效果，又滿足了施工進(jìn)度的需要，還可有效降低施工成本。

2 配合使用方案

2.1 火工品采購

震源藥柱生產(chǎn)廠家少，且常用震源藥柱多為直徑小于80mm的型號(hào)，因此，使用大藥徑的震源藥柱需提前向廠家預(yù)定。震源藥柱為塑料筒裝炸藥，抗水性能較好。為了提高乳化炸藥的抗水性能及便于藥包加工，乳化炸藥需訂購相同規(guī)格的塑料筒裝乳化炸藥。導(dǎo)爆管雷管須訂購水下專用防水型導(dǎo)爆管雷管，堅(jiān)決避免使用普通導(dǎo)爆管雷管。本工藝中采用φ95mm的塑料筒裝炸藥，震源藥柱單條炸藥長50cm，重5kg；乳化炸藥單條長40cm，重3kg。

2.2 鉆孔參數(shù)設(shè)計(jì)

本工藝以我公司常用的固定式鉆爆船為例，設(shè)計(jì)參數(shù)如下：（1）孔徑：110～120mm。（2）孔距：固定孔距2.5m。（3）排距：1.8～3.0m，根據(jù)水深、巖石情況進(jìn)行取值。（4）孔深：鉆孔深度為爆破巖層厚度+超深，超深取1.5～2.0m。

2.3 炸藥配比設(shè)計(jì)

在巖石鉆孔爆破中，炸藥爆破后會(huì)形成一個(gè)倒圓錐形爆坑，稱為爆破漏斗。從圖1可知，隨著爆破漏斗深度的增加，漏斗半徑越來越小。原因就是由于巖石抵抗線的增加，使炸藥有效做功半徑減小。

h-爆破漏斗可見深度；r-爆破漏斗半徑；W-最小抵抗線；R-漏斗作用半徑；θ-爆破漏斗張開角；H-爆破漏斗深度

分析爆破漏斗發(fā)現(xiàn)，相鄰炮孔爆破后爆破效果均有較大面積的疊加，但爆破后常出現(xiàn)爆破殘根，多數(shù)是因?yàn)橄噜徟诳妆坪?，底部的爆破漏斗未重疊，重疊部分的區(qū)域又未達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高導(dǎo)致。endprint

通過大量施工情況統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，爆破殘根主要出現(xiàn)在相鄰炮孔連線的相交處，深度主要集中在炮孔底部1/3孔深以下?，F(xiàn)有方法是通過調(diào)小炮孔之間的距離，但此方法會(huì)增加鉆孔工作量，使施工成本增加；且會(huì)造成炮孔上部裝藥爆能大量過剩，造成炸藥浪費(fèi)。

因此，解決爆破效果主要從兩方面考慮：（1）提高炮孔底部1/3孔深的爆破效果；（2）解決其他部分炸藥完全爆破的情況。

由表1可知，震源藥柱的密度、猛度、做功能力均比乳化炸藥高，因此，在孔底1/3孔深內(nèi)全部換裝震源藥柱，裝藥量可增加約30%；加上震源藥柱的猛度、做功能力均比乳化炸藥高約30%，爆破后有效做功體積可增加約70%?？纱蠓岣弑菩Ч?，減少爆破殘根，降低補(bǔ)炸率。

孔底以外裝藥結(jié)構(gòu)上主要是利用震源藥柱作為起爆藥，通過震源藥柱爆破后激發(fā)乳化炸藥，使乳化炸藥爆炸完全，提高乳化炸藥爆炸性能。裝藥結(jié)構(gòu)采用1條震源藥柱配（3～5）條乳化炸藥的形式進(jìn)行裝填，震源藥柱起到起爆藥的作用。乳化炸藥用量根據(jù)水深情況可適當(dāng)進(jìn)行調(diào)整，水深超過25米時(shí)，1條震源藥柱起爆乳化炸藥數(shù)量不宜超過4條。（裝藥結(jié)構(gòu)如圖2）

2.4 雷管防護(hù)處理

2.4.1 雷管密封處理

水下爆破中，當(dāng)水深超過20米時(shí)，由于水壓過大，常造成雷管與導(dǎo)爆管連接處滲水，導(dǎo)致雷管失效，使炸藥無法引爆。因此，在使用前應(yīng)對(duì)雷管進(jìn)行防水處理。通常采用高分子密封膠涂抹在雷管與導(dǎo)爆管連接處進(jìn)行密封，待密封膠凝固后再用有彈性的高壓膠布將雷管纏緊。

2.4.2 尼龍繩綁扎裝藥

在裝藥過程中，導(dǎo)爆管容易因拉伸、水流沖擊等造成斷裂、拉細(xì)伸長，影響傳爆效果?？刹捎媚猃埨K輔助裝藥，在藥包上捆綁尼龍繩，并將尼龍繩與導(dǎo)爆管并牢，裝藥時(shí)通過提拉尼龍繩將藥包放入炮孔內(nèi)，避免直接拉拽導(dǎo)爆管，造成導(dǎo)爆管損壞。

2.5 正常施工操作要點(diǎn)

2.5.1 炸礁船定位

炸礁船采用RTK-DGPS定位（精度：±3cm+1ppm）技術(shù)。由RTK-DGPS定位系統(tǒng)把鉆爆船上的鉆機(jī)孔位的平面位置顯示到電腦顯示窗口，定位時(shí)，移動(dòng)錨具，將炸礁船上鉆機(jī)的位置準(zhǔn)確移動(dòng)到預(yù)先布好的鉆孔位置上，平面偏差控制在0.2m以內(nèi)。

2.5.2 鉆孔施工

炸礁船定位完成后下放套管，并用水坨沿套管內(nèi)量取巖面水深，確定炮孔深度，為裝藥提供依據(jù)。水深量取完成后開始鉆孔施工，一次性鉆至設(shè)計(jì)深度。

2.5.3 成孔檢查

成孔檢查采用水坨通過套管放入孔內(nèi)進(jìn)行探測(cè)，主要是檢查鉆孔是否達(dá)到設(shè)計(jì)深度，孔內(nèi)是否有碎渣影響裝藥。不合格的孔堅(jiān)決重鉆或補(bǔ)鉆，滿足設(shè)計(jì)要求就可以進(jìn)行裝藥。

2.5.4 藥包加工

根據(jù)鉆孔施工中量取的炮孔深度確定裝藥量，并進(jìn)行藥包加工。施工前設(shè)計(jì)出不同孔深的裝藥結(jié)構(gòu)表，分發(fā)給現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)員和爆破員，施工中按裝藥結(jié)構(gòu)表進(jìn)行藥包加工，4-6條炸藥加工為一條藥柱（裝藥結(jié)構(gòu)如圖2）。震源藥柱塑料筒留有雷管插入孔，將兩發(fā)導(dǎo)爆管雷管通過預(yù)留孔插入震源藥柱內(nèi)，然后再用導(dǎo)爆管沿著塑料筒打個(gè)結(jié)并用膠布綁纏好，炸藥加工完成。

2.5.5 裝藥

采用尼龍繩綁扎進(jìn)行裝藥，鉆孔完成后，爆破員將加工好的炸藥沿著套管壁放入炮孔中，用測(cè)深繩檢查炸藥是否到達(dá)孔底，若未到達(dá)，應(yīng)用木棍壓送至孔底。炸藥裝好后用砂筒填塞炮孔上部，之后拉起套管，從導(dǎo)管底部取出導(dǎo)爆管。

2.5.6 網(wǎng)絡(luò)連接及加固

一次起爆的炮孔全部裝好炸藥后，進(jìn)行起爆網(wǎng)路連接。水下爆破中常采用非電導(dǎo)爆管起爆網(wǎng)路（電爆網(wǎng)絡(luò)已基本禁用），導(dǎo)爆管連接采用簇聯(lián)的方式。

在風(fēng)浪、水流較大時(shí)，起爆網(wǎng)絡(luò)需用尼龍繩或細(xì)鋼絲繩進(jìn)行加固，保證網(wǎng)路不受力，防止被風(fēng)浪、水流把網(wǎng)路拉斷。加固時(shí)尼龍繩與起爆網(wǎng)路每隔1-2米就用細(xì)扎繩扎在一起，且要使尼龍繩緊一些、網(wǎng)路松一些。

2.5.7 警戒、起爆

起爆網(wǎng)路聯(lián)接、檢測(cè)完成后，移船至安全范圍，并按設(shè)計(jì)安全距離和安全要求進(jìn)行警戒。在確認(rèn)船舶、人員等都在危險(xiǎn)區(qū)以外后，發(fā)出放炮信號(hào)，由現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)人發(fā)令起爆。

3 結(jié)束語

在深水巖石鉆孔爆炸中，傳統(tǒng)的乳化炸藥和雷管由于水壓和水的滲溶作用的影響，爆速和猛度會(huì)大大降低，且起爆感度和傳爆感度都會(huì)降低，常造成起爆不完全，爆破效果差，補(bǔ)炸率高等問題。不僅增加了施工成本，還造成了工期的滯后。采用本工藝，可顯著提高爆破效果，大大降低補(bǔ)炸率和施工成本，經(jīng)濟(jì)效率和社會(huì)效益顯著，具有廣泛的應(yīng)用前景。

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