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露天礦中深孔爆破過程中炸藥爆燃的原因

文檔作者：孟慶杰王明君文檔來源： I．大興安嶺古蓮河露天礦 2．遼寧工程技術大學		點擊數：	更新時間： 2025年09月04日
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上一篇：射孔水平井爆燃氣體壓裂裂縫起裂研究

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l雷固 露天采礦技術 2014~g 9期 ·43·
DOI：10．13235~．cnki．hem．2014．09．014
露天礦中深孔爆破過程中炸藥爆燃的原因
孟慶杰 ，王明君
(I．大興安嶺古蓮河露天礦，黑龍江漠河165308；2．遼寧工程技術大學研究生學院，遼寧阜新123000)
摘 要：在露天礦中深孔爆破過程中，炸藥爆燃現象時有發生，不僅無法合理有效地利用炸藥的
能量、造成浪費，而且在一定程度上影響爆破效果，不能達到預定工程目的和經濟上的利潤最大
化，同時對作業人員及生態環境造成危害，所以對炸藥爆燃現象的原因進行分析非常必要。從爆
破巖體的地形地質條件、爆破器材的選擇和使用、孔網參數及起爆網絡的選取等方面做了詳細的
解析，給出了相應的控制方法。
關鍵詞：地形地質條件；中深孔；爆破器材；孔網參數；起爆網絡
中圖分類號： 文獻標志碼：B 文章編號：1671—9816(2014)09—0043—03
Cause of explosive deflagration in the process of open-pit mine deep hole blasting
MENG Qingjie ，WANG Mingjun
{1．Daxinganling GuLianhe open-ph mine，Mohe 165308，China；
2． of Graduate，Liaoning Technical University,Fuxin 123000，China)
Abstract：In the process of open-pit mine deep hole blasting，explosive deflagration occurred from time to time，which does not
only reasonably and efectively utilize explosive energy and causes waste，but also influences blasting effect to some extent and
can，t reach predetermined project objective and economic profit maximization．Meanwhile．the deflagration phenomenon does harm
to the workers and ecological environment．Therefore， it is very essential to analyze the reasons of explosive deflagration
phenomenon．The article analyzes topographic and geological conditions of blasting rock mass，the selection and use of blasting
equipment，hole pat~m parameters and detonation network selection and gives the corresponding control method．
Key words：topographic and geological condition；deep hole；blasting equipment；hole pattern parameter；detonation network
炸藥的爆燃是由于外界初始沖量不足，或者炸
藥自身對外界沖量感度不夠，不能使炸藥達到穩定
爆轟而引起的。在現場使用過程中，炸藥出現爆燃
的原因很多，如炸藥的自身質量不好，群爆時炸藥被
“壓死”、溝槽效應、雷管與炸藥結合不良等。炸藥出
現爆燃，很容易引起可燃氣體和礦塵的燃燒和爆炸
以及其它的意外爆炸事故。因此，客觀準確地評價使
用過程中炸藥的爆燃傾向的大小，對提高安全生產
有著重要的意義。
1 爆燃生成的產物及其危害
炸藥的化學變化過程由于受激發條件、反應進
行的環境和炸藥本身性質的影響，使反應的傳播速
度和性質有著很大差別。按照反應的速度及傳播性
收稿日期：2014—04—15
作者簡介：孟慶杰(1967一)，男，黑龍江塔河人，助理工程
師，現任大興安嶺古蓮河露天煤礦首采區生產副區長。
質，炸藥化學變化的基本形式可以分為熱分解、燃燒
和爆轟。三者在性質上雖各不相同，但它們之間有著
緊密聯系，在一定條件下可以互相轉化。炸藥的熱分
解在一定的條件下可以轉變為炸藥的燃燒；而炸藥
的燃燒在一定條件下又能轉變為炸藥的爆轟。而本
文所述的爆燃是炸藥爆炸不完全的一種現象，炸藥
能量沒有完全釋放。
炸藥通常由碳(C)、氫(H)、氧(0)、氮(N)4種元
素組成。其中碳、氫是可燃元素，氧是助燃元素，氮是
一種載氧體。炸藥的爆炸過程實質上是可燃元素與
助燃元素發生極為迅速和猛烈的氧化還原反應的過
程，反應結果是氧和碳化合成二氧化碳(CO )或一氧
化碳(CO)，氫和氧化合生成水(H20)，此種反應的炸
藥氧平衡趨于零氧平衡，爆炸后產生的有害氣體較
少。而目前使用較多的多孔粒狀銨油炸藥主要成份
為硝酸銨與柴油，它屬于正氧平衡，這類炸藥由于含
氧量過多，會使炸藥爆炸以后產生NO：、NO，等氮的
· 44 · 露天采礦技術2014-ef-~9-,~1 重重固
氧化物，它們在生成過程中吸收大量的熱(1 mol NO
吸熱9O．4 kJ)，不利于發揮炸藥的威力，而且，氮的
氧化物不僅有毒，還對瓦斯爆炸反應起到催化作用。
因而含氧量過多的炸藥，不能用于有瓦斯及煤塵爆
炸危險的礦井。再加上巖石性質、爆破器材本身特性
及操作過程中的失誤更加劇炸藥的爆燃現象。
炸藥不完全爆炸產生的有毒氣體主要有為CO
及氮的氧化物，特別是NO 、NO，二氧化氮(NO )是
一種棕紅色、高度活性的氣態物質。短期暴露(少于
3 h)可導致已患呼吸道疾病者產生過敏反應、損害
肺功能，增加呼吸道疾病發生率。另外，每次爆破后
產生的以上有毒氣體，排放到大氣中，可能導致酸雨
的產生，嚴重影響環境及周圍植被。
2 原因分析及控制方法
及時對造成炸藥在爆破過程中的爆燃現象的原
因進行分析，對炸藥能量全部的充分利用能量損失
會使炮孑L壁周圍的巖石部分融化，產生樹皮狀半孔
壁，便于達到生產的預定目標及最大程度的獲得經
濟效益起著不可估量的作用。
2．1 巖體地形地質條件
巖體是非連續介質的地質結構體，它是由巖石
材料構成并受到多種地質結構面切割而成的多元體
系。因此，結構面和結構體是構成巖體機構的2個基
本要素。對爆破來說，巖體的各種結構形態和地質條
件起著至關重要的作用【卜 。
1)巖石的結構面充分發育，層理、節理、裂隙、斷
裂面明顯，與自由面連通，使炸藥爆炸過程中產生的
高壓氣體及能量未來得及積聚、傳播就從這些薄弱
面泄掉，從而使后續爆炸的炸藥能量不足，繼而衰減
為爆燃，造成能量的損失，影響爆破效果。
要控制連通面對爆破作用的影響，首先藥包應
該避開這些連通面，可采用在連通面兩側布置分集
藥包的方法來解決連通面部位的爆破破碎問題；其
次應避免藥包的最小抵抗線與連通面平行，其夾角
越大越有利，最好是相互垂直；在連通面附近的藥包
采用齊發爆破，也有利于減弱連通面對爆破的影響。
2)巖石由于受到外界環境、地下水等方面因素
的影響，往往有的炮孔壁會潮濕、含水性比較高，如
果選擇的炸藥品種不當，使爆破前炸藥的物理性質
發生改變，影響了炸藥穩定爆轟的能力，使炸藥無法
達到穩定爆轟，而是以爆燃的形式進行，嚴重影響了
爆破效果及炸藥的利用率。因此在進行裝藥作業前
要及時了解巖石的含水情況，選取合適的爆破器材
會避免類似的情況發生。
3)巖石底有溶洞或是采空區，如果裝藥的炮孑L
底部與溶洞或采空區頂部距離非常小，在爆破過程
中其爆破瞬間產生的氣體產物及能量未來得及積聚
和傳遞就從孔底泄掉，導致部分炸藥爆燃，如銨油炸
藥往往會產生大量黃煙。所以在爆破前期準備工作
中一定要探清溶洞及采空區的位置及其距離地面的
高度，然后采用適當的爆破方案，保證鉆孔不打穿、
不太靠近、符合爆破要求【4J。
2．2 爆破器材的選用
根據巖石的地形地質條件，合理選擇利用相應
的爆破器材是非常重要的【51。
1)根據巖石的含水情況，選用適當的防水炸藥、
起爆藥或使用經專門處理過的具有防潮防水功能的
炸藥、起爆藥。并且要控制起爆時間，裝藥完成后不
能在超出炸藥、起爆藥的內水能力后再起爆。
2)根據所用炸藥的特點，選用具有相應起爆能
力的起爆藥作為起爆藥包，如果所選起爆藥起爆時
不能提供該炸藥所需的足夠的起爆能，在起爆瞬間
就會產生爆燃現象，所以應該選用具有更高起爆能
力的起爆藥或是加大起爆藥包的藥量，使其提供足
夠的起爆能，繼而引爆炸藥。
3)選用雷管的段別時，相鄰炮孔之間的時間間
隔不宜太長，如果太長會使先爆炮孔對后爆炮孔的
孔壁造成一定程度的破壞，產生大量的裂隙、部分炸
藥裸露或是孔壁從某部位錯開，只有一少部分連接，
后爆炮孔再起爆時所產生的氣體產物及能量會從裂
隙和裸露部分泄掉，或是只有一少部分能量通過錯
開部位傳到另一部分炸藥，就可能產生爆燃現象。所
以相鄰炮孔之間應該盡量選用同一延時系列的雷
管，并且跳段數目不能太大，段別越高的雷管選用時
越應注意時間間隔，最好選用連續段別的雷管。
4)裝藥過程中要避免惰性雜質(如冰塊、濕土及
巖粉等)的摻入，這些物質熱容量大，使炸藥的感度
降低，炸藥爆炸所需的起爆能量增加，傳爆能力降
低，不利于炸藥的穩定爆轟，導致炸藥爆燃甚至熄
爆。所以在裝藥過程中要將孔口周圍清理干凈，避免
雜質的摻人，影響爆破效果。
2．3 孔網參數及起爆網路的正確選取
根據巖石的硬度和巖石結構、地形條件、業主方
要求的爆破效果及經濟方面的情況選擇合理的孔網
(下轉第47頁)
重雷圈 露天采礦技術 2014~g 9期 -47·
參數和地表延期時間，通過實爆對相關理論推算參
數的合理性進行驗證。經過多次試驗及爆后效果跟
蹤分析，最終確定VI級巖石的孔網參數(口X b)為
12．5 m X 7．5 m，地表延期時間組合為25 ms(孔
間)、65 ms(排間)；VII、VIII級巖石的孔網參數(a×
b)為12．0 m×7．2 m，地表延期時間組合為42 ms
(孔間)、65 ms(排間)。
5 應用效果
2013年l一12月，準東露天煤礦共進行了156次
大直徑中深孔爆破，炮孔數量多達13 343個，爆破
量約1 800萬m，，爆破效果十分理想。松動的巖渣不
僅能夠滿足35 m，大斗容電鏟的鏟裝要求，對于如
小松PC一360等小型挖掘設備，只要爆破參數選擇合
理，其挖運能力也完全不受影響。準東露天煤礦
2013年度生產統計數據表明，采用大直徑中深孔爆
破技術后，礦坑內挖運設備的生產效率并未發生變化。
6 結語
1)相對于小直徑炮孔爆破，大直徑中深孑L爆破
炮孔數量減少了45．3％，每孔爆量由640 m3增加至
1 350 m ，爆破次數由1O．4次／100萬m。減至4．93
次／100萬m ，裝藥、充填等環節均可實現機械化操
作，人工勞動強度大為降低。
2)試驗過程中分別對ANFO爆破劑在 1 15、~b140、
~b200、 250 mm 4種孔徑全耦合裝藥條件下的孔內
爆速進行了測試。測試數據表明，在起爆能、約束條
(上接第44頁)
參數，采取最佳的起爆網路至關重要。如果孔網參數
過小，先爆炮孔可能會對后爆炮孑L殉爆或是爆燃；聯
網不當使先爆炮孔對后爆炮孔的孔壁造成一定的破
壞，致使后爆炮孑L在起爆瞬間未能全部起爆整孔炸
藥，能量會從裂隙間泄掉，導致爆燃。如處理啞炮時
有的炮孔在二次連線起爆后有爆燃現象，產生大量
黃煙(炸藥為銨油炸藥)，爆破效果很不理想，此情況
相當于起爆網路選擇不當，起爆時間間隔過長引起
的后爆炮孑L泄能，產生爆燃的情況。
3 結論
在露天中深孔爆破工程實踐中，經常會遇到各
種復雜的地質地貌和巖石結構，在生產過程中，為了
降低穿孑L、爆破及鏟裝、運輸綜合成本，取得較好的
件等外界環境相同時，ANFO爆破劑隨著藥包直徑
的加大，其爆速呈增大趨勢。這說明，在一定范圍內，
較大直徑的炮孔更有利于炸藥能量的發揮，對不同
礦巖的適應性也更強。
3)大直徑中深孔爆破單孔藥量大，即便采用由
高精度雷管組網的逐孔起爆技術，其爆破震動的有
害效應仍不容忽視，敏感對象附近爆破時應謹慎使
用或采取可靠的減震措施。
4)大孔徑炮孔爆破后拉裂圈半徑較大，對周圍
保留巖體的側拉及后沖作用較為嚴重。裝藥設計時，
應考慮對爆區后排孔及側向炮孔酌情減藥。如果保
留巖體損傷過大，影響到下個作業循環穿孔安全時，
爆區的后排及側向宜布置較小直徑的炮孔。
5)爆破工作是一項實踐性、靈活性很強的工作，
盡管大直徑中深孔爆破技術在準東露天煤礦得到了
成功應用，主要的爆破參數已基本確定，網絡設計的
合理性也得到初步驗證，但仍需要在以后的工程實
踐中繼續努力，使該項技術不斷完善，以期獲得更為
令人滿意的社會經濟效應。
參考文獻：
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經濟效益，所選擇和使用的炸藥大多以多孔粒狀銨
油炸藥為主，只要嚴格對以上幾個方面進行把關，采
取相應的控制措施，就可以避免炸藥爆燃造成的損
失，合理利用資源，減少環境污染，達到預定的工程
效果及經濟收益的目的。
參考文獻：
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