在我國的礦山生產(chǎn)中 , 鉆眼爆破法仍是井下采 掘中的主要破巖手段。因?yàn)槠涫┕C(jī)具輕便靈活 、操作容易 、維修方便 、耗能少、效率高,適應(yīng)礦山井下 鑿巖爆破作業(yè)。在鑿巖爆破作業(yè)中 ,根據(jù)待爆巖石的物理力學(xué)性質(zhì) ,選擇與之相匹配的炸藥品種和爆 破參數(shù)等技術(shù)已被廣大爆破人員所掌握。但是對(duì)炮 孔的堵塞施工環(huán)節(jié)往往不夠重視 ,其主要表現(xiàn)為堵 塞長度不夠、質(zhì)量不高 、甚至無堵塞 ,這不僅影響爆 破效果 ,更為嚴(yán)重的是還威脅礦山的安全生產(chǎn) 。本 文就炮孔堵塞的作用機(jī)理及影響進(jìn)行討論, 以引起 對(duì)炮孔堵塞環(huán)節(jié)的高度重視 。

1.1 炸藥對(duì)巖體的爆破作用

 爆炸對(duì)巖石介質(zhì)的破壞過程由兩步完成。一是 爆炸沖擊波和應(yīng)力波使巖石產(chǎn)生壓碎和破裂。即爆 炸沖擊波使鄰近藥包 2 倍 ～ 3 倍鉆孔直徑范圍內(nèi)的 巖石壓碎后衰減為應(yīng)力波 , 應(yīng)力波使更大范圍的巖 石產(chǎn)生裂隙。沖擊波和應(yīng)力波作用的能量占炸藥爆 破能量的 5 %～ 20 %。二是爆生氣體的氣楔作用 。 炸藥爆炸產(chǎn)生的高溫 、高壓氣體被壓入因應(yīng)力波作用產(chǎn)生的裂隙中形成氣楔 , 當(dāng)裂隙尖端的應(yīng)力強(qiáng)度 因子超過巖石的斷裂韌度時(shí) , 裂隙擴(kuò)展 、貫通, 直至 巖石塊體分離崩落。爆生氣體的作用能量超過炸藥爆破能量的 50 %。

 理想的爆破不但要求炸藥有足夠的爆炸能 , 使 氣體有足夠的作用時(shí)間 ,也就是 ,當(dāng)巖體還未完全破 碎時(shí),堵塞料將爆炸氣體生成物約束在炮孔內(nèi), 維持 較長的作用時(shí)間, 使之更好地?cái)U(kuò)展和貫通巖體內(nèi)的 裂隙,并破碎移動(dòng)巖體 ,使爆炸氣體生成物的主要能 量用于破碎和移動(dòng)巖石 ,以便崩落更多的巖石 , 取得 更好的爆破效果。

 1.2 炮泥堵塞的作用

1.2.1 延長爆生氣體在炮孔內(nèi)的存在時(shí)間

 當(dāng) 炮孔中沒有堵塞或堵塞質(zhì)量不好時(shí) , 炸藥爆 炸后 , 高壓爆生氣體將迅速?zèng)_出炮孔 , 經(jīng)過時(shí)間 t0 后 ,爆生氣體的壓力將降 到臨界壓力以下 , 根據(jù)研究, 無堵塞時(shí)壓力隨時(shí)間變化曲線如圖 1 所示。

有堵塞時(shí) , 高壓爆炸氣體生成物對(duì)巖石的作用 時(shí)間由 3 部分組成 :一是從炸藥爆炸到爆生氣體作 用于炮泥 ,炮泥受壓開始向外移動(dòng)前爆生氣體作用于巖石的時(shí)間 t1 。二是炮泥受壓開始向外移動(dòng)到移 出炮孔的時(shí)間 t2 。三是炮泥沖出炮孔后爆生氣體對(duì) 巖石的有效作用時(shí)間 t3 。當(dāng)有堵塞時(shí) ,高壓爆炸氣體 對(duì)巖石的總作用時(shí)間為 t1 、t2 和 t3 之和。有堵塞時(shí)壓力隨時(shí)間變化曲線如圖 2 所示 。

由圖 1 、圖 2 可知, 無炮泥堵塞或堵塞質(zhì)量不好 時(shí)的 t0 僅略大于有炮泥堵塞時(shí)的 t3 。但遠(yuǎn)小于 t1 + t2 +t3 。因此, 無炮泥堵塞鉆孔爆破爆生氣體對(duì)巖石介質(zhì)的作用時(shí)間很短 , 這樣就不能有充足時(shí)間來發(fā) 揮爆炸氣體生成物的作用 。故只能在較小的范圍內(nèi) 使圍巖產(chǎn)生裂隙 ,并擴(kuò)展 、貫通 , 單孔崩落的巖石量 自然也較少。

 1.2.2 保證炮孔內(nèi)的炸藥充分反應(yīng)

 工業(yè)炸藥大多為多種物質(zhì)的混合體 ,在炸藥被 引爆后,各種成分的反應(yīng)速度不同 ,良好的堵塞能延 長各種成分的反應(yīng)時(shí)間 , 可最大限度的利用炸藥的 爆能 ,并降低有毒氣體的產(chǎn)生 。

1.2.3 可降低單位體積巖石炸藥消耗量

 良好的堵塞可充分利用炸藥的爆能 ,節(jié)省炸藥 用量 ,降低單位體積巖石炸藥消耗量 ,提高炮孔利用 率,改善爆破效果 。

 1.2.4 降低爆生氣體逸出的溫度和壓力 , 提高炸藥 的熱效率 ,使更多的熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能

二 無炮泥堵塞或堵塞質(zhì)量不好的危害

 2.1 影響爆破效果

無炮泥堵塞或堵塞質(zhì)量不好時(shí) , 爆破產(chǎn)生的巖 石大塊率高 ,且在孔口造成嚴(yán)重破壞 。特別是光面爆破 ,孔間貫通裂縫的形成主要是爆生氣體的準(zhǔn)靜 壓作用, 只有在炮孔堵塞長度合理的情況下才能形 成較好的光爆平面 。

2.2 形成空氣沖擊波 ,造成危害

無炮泥堵塞或堵塞質(zhì)量不好時(shí) ,最初的爆生氣 體沖出炮孔, 形成高能空氣沖擊波 ,會(huì)對(duì)工作面的設(shè) 備和設(shè)施造成破壞 。除了空氣沖擊波以外,在它后面的氣流也會(huì)造成人員的損傷 。若當(dāng)超壓為 0.03 MPa ～ 0.04MPa 時(shí),氣流速度高達(dá) 60 m/ s ～ 80 m/ s 。

 2.3 造成炸藥發(fā)生不完全爆炸 , 產(chǎn)生大量有毒氣體

 炸藥爆炸是炸藥受到足夠大的外能作用時(shí) ,發(fā) 生的化學(xué)反應(yīng) ,這種反應(yīng)以沖擊波的形式在炸藥中 高速傳播 ,當(dāng)爆炸反應(yīng)傳播速度保持在穩(wěn)定值時(shí) ,炸 藥的能量才能得到最充分 、最集中的釋放 。如果井 下進(jìn)行深孔正向爆破時(shí) ,如果沒有堵塞 ,維持爆炸反 應(yīng)傳播速度的高溫 、高壓氣體提前卸載 ,炮孔底部的 炸藥就會(huì)發(fā)生不完全爆炸 , 并產(chǎn)生CO 、NO 、NO2 等有 毒氣體 ,危害施工人員身體健康 。

2.4 可引發(fā)瓦斯爆炸

 炸藥爆炸瞬間爆炸氣體生成物的溫度可達(dá) 2 000 ℃～ 3 000 ℃。炮孔中瞬間釋放出的高溫氣體遠(yuǎn)高于瓦斯的引爆溫度 650 ℃,極易引發(fā)瓦斯爆炸 ,這種事故在國內(nèi)已發(fā)生多起 。因此, 礦山安全規(guī)程 明確規(guī)定 ,嚴(yán)禁無堵塞爆破 。據(jù)原煤炭部統(tǒng)計(jì)資料 , 由于巖巷和煤巷掘進(jìn)不安全爆破引發(fā)的瓦斯爆炸事故占整個(gè)瓦斯爆炸事故的 60 % 以上。