摘要：近几年来，科学技术的发展与进步速度越来越快，爆破方式也越来越多。与之相应的炸药种类也在不断的改变。在实际爆破中，经常出现使用正常炸药无法获得预期爆破效果的情况。于是低密度炸药应运而生，将其应用到露天煤矿开采中可以发挥十分惊人的爆破效果。本文重点针对低密度炸药在露天煤矿开采中的应用进行了详细的分析，以供参考。
关键词：低密度炸药；露天煤矿；开采；应用
我国的煤炭生产总量呈现逐年下滑趋势，煤炭企业的生产与经营也越来越艰难，每天市场的竞争也越来越激烈。而煤炭企业要想提升自身的市场竞争力，就必须要优化煤炭产品的生产质量，加强煤炭生产成本的控制。而在煤炭生产过程中，爆破成本占比非常大。而将低密度炸药应用到露天煤矿开采过程中，在提升企业市场竞争力，控制爆破成本方面有着十分关键的作用。
一、低密度炸药分析
不同于正常炸药，低密度炸药是一种将各种低浓度材料、泡沫材料与某种炸药进行结合而形成的炸药。例如，将发泡高聚物材料以密度调节剂的形式加入到硝铵炸药中，就可以制作出低密度低爆速的硝铵炸药。一般情况下，低密度炸药的容积能量、猛度、爆轰压以及冲击波、波阻抗等都无法与正常炸药相比，再加上其密度、爆速以及装药直径更容易被控制，无法实现爆破介质的粉碎性破坏，只适用于中硬岩、软岩欲裂以及光面爆破中，目前已经在铁道、石油以及化工等部门广泛应用，涉及地质勘探、农林送爆破松土、隧道开掘以及园林智能化施肥等多个领域。而在露天煤矿开采中，低密度炸药的应用也取得了较好的效果。我国某一露天煤矿开采就使用了一种安全、高效、可保障经济效益的露天煤矿生产工艺，即拉斗铲倒堆结合抛掷爆破技术玻璃工艺。
该工艺中涉及到的抛掷爆破指的就是通过炸药爆破所产生的能量，使一部分被爆岩土体沿着最小抵抗线方向抛出一段距离的爆破方法，最容易受到以下四种因素的影响：第一爆破设计，第二炸药种类，第三装药结构、第四起爆顺序等。为了保证抛掷爆破效果，必须要进行多种炸药的预装。而可用于预装的炸药类型主要包含以下四种：第一散装铵油炸药、第二重铵油类炸药、第三重乳化炸药、第四低密度炸药。其中，铵油炸药主要适用于土层或者相对较软的岩石层的爆破；重铵油类炸药主要适用于抛掷爆破前排装药，确保前排岩石层被抛掷的距离足够远；重乳化炸药主要适用于炮孔内有水或者坚硬岩石层的情况；低密度炸药主要适用于预裂孔的预裂爆破。
预裂孔指的是待抛掷区最后一排，它在没有抛掷之前与地面接触，而爆破时又会地面分开。而且预裂孔也是最先爆破的炮孔，进行预裂爆破主要就是为了使两个相邻预裂孔之间出现裂缝，整排预裂孔形成一个完整的横截断裂面，从而缓解孔壁受到爆速和爆轰压力的冲击力度，避免炸药爆炸威力太强，对孔壁周围造成严重的影响；而且还可以增加残留炮孔的孔痕率，加强地震效应的控制，确保抛掷爆破后边坡依然齐整，边坡依然稳定。而且因为预裂孔最先爆破，所以还会使整体待爆破区可以迅速与地面分开，这样爆破物被抛掷的更远[1]。
二、低密度炸药的配方设计分析
（一）低密度炸药的设计要求
1.与零氧平衡无限接近
对于工业生产的铵油类炸药来说，粒状多孔硝酸铵是重要的氧化剂，柴油是可燃剂，当炸药发生爆炸之后，这两种物质会生成以下几种物质：第一水蒸气，第二一氧化碳、第三二氧化碳、第四氮气、第五一氧化氮、第六二氧化氮。其中一氧化氮和一氧化碳属于有害气体。现代化绿色矿产生产煤矿对于爆炸爆炸后生成气体的要求是无限降低有害气体的含量。所以，还需要继续优化工业炸药配方设计，实现零氧平衡，这样的炸药做功能力也可达到最大。如果是负氧平衡，就会生成一氧化氮以及一氧化碳等有害气体；如果是正氧平衡，硝酸铵燃烧，爆破后出现大量的黄烟，对环境造成污染。
2.安全性有保证
炸药的生产与使用，首要条件就是安全性有保证。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在一定的密度范围内，炸药的感度一密度呈现反比例关系，也就是说，在一定密度范围内，密度越小，感度越大，而设计出的低密度炸药必须要重点控制炸药的感度。如果感度太大，低密度炸药的储存、运输以及使用过程中，安全性就得不到保证。
3.成本低与生产工艺简单
低密度炸药的设计，必须要充分考虑炸药的生产原料是否充足，生产升本是否可控，生产工艺是否简单，生产设备性能是否有保证，生产效率是否高，自动化生产是否可以实现等。
（二）最佳设计方案
根据以上三大设计要求，通过反复的实验，最终确定出了最佳设计方案。即将珍珠岩颗粒作为最佳添加物，按照一定的比例与多孔硝酸铵进行配置，形成铵油炸药的生产原料添加剂。这种设计方案的优势在于，珍珠岩颗粒是一种天然的酸性玻璃质火山熔岩，不溶于与硝酸铵、柴油等发生反应，也不会吸收铵油炸药中的燃料柴油，其密度也符合低密度炸药的要求，生产过程相对安全，生产效率较高，且材料来源十分充足，价格实惠。
三、低密度炸药在露天煤矿开采中的应用可行性
在实验室中将珍珠岩颗粒与多孔硝酸铵按照不同的体积比例进行混合，然后再加入柴油，搅拌充分，形成不同比例的低密度炸药试样。对这些低密度炸药试样进行爆速检测，可以明确当珍珠岩颗粒与多孔硝酸铵颗粒体积配比为3：4的时候，相应的低密度炸药的混合均匀性更好，炸药性能更加稳定，储存时间相对较长，爆速也基本处于1500m/s--2200m/s范围内。而露天煤矿抛掷爆破预裂孔对于炸药爆速的要求为1800m/s--2200m/s，由此可见，珍珠岩颗粒与多孔硝酸铵颗粒体积配比为3：4的低密度炸药可以用于露天煤矿开采中。
四、低密度炸药在露天煤矿开采中的应用效果分析
（一）低密度炸药在抛掷预裂爆破的应用效果
当进行抛掷爆破的过程中，预裂孔会先爆破，隔离开抛掷爆破区和其以外作业区，避免爆破冲击波对周围人员以及环境造成冲击。而使用低密度炸药进行预裂孔爆破，其炮孔与炮孔之间的连线上可以产生贯通裂缝，岩壁也相对稳定、光滑，其爆破后产生的冲击力也在可控范围内，有效避免了因为爆破而产生的边坡不稳定、大面积台阶坍塌等现象，也可以避免台阶上作业人员的生命财产安全受到威胁，机械设备的性能不受损坏。而且预裂孔爆破还可以使抛掷区与其以外的地面进行隔离，抛掷区成为独立区域，抛掷距离更远，抛掷爆破率更高，爆破后机械卡车、推土机拉运以及倒推岩土所消耗的能量耕地。而这也就意味着煤矿开采的成本得到了明显的降低[2]。
（二）低密度炸药在煤层开采中的应用效果
在煤层开采中，传统的爆破作业方式为间隔器分段装药延时爆破。但是分段装药以人工装药为主，装药效率很低。而低密度炸药具有爆破威力小、爆速低的特点，将其应用到煤层爆破中，不仅可以提升煤层松动爆破工艺，还显著提升了高热值优质块煤的生产率。也就是说，低密度炸药的使用明显减少了爆破作业人员在现场的暴露时间，提升了作业人员的生命安全。而且与普通的炸药相比，达到相同的爆破效果，低密度炸药所消耗的成本更低[3]。
结语：
综上所述，低密度炸药具有爆破威力小、爆速低等优势，密度、爆速以及装药直径更容易被控制。将其应用到露天煤矿开采中不仅降低了煤矿开采的成本，还可以保证作业人员的生命安全，更加可以提升煤矿的生产效率以及生产质量。
参考文献：
[1]杨玉斌.穿孔爆破技术在露天煤矿的应用[J].陕西煤炭，2018，37（06）：109-112.
[2]刘俊庭，薛占山.低密度炸药在露天煤矿开采中的应用[J].内蒙古煤炭经济，2018（08）：37-38+48.
[3]刘晋飞.低密度炸药在哈尔乌素露天煤矿煤台阶爆破的应用[J].露天采矿技术，2016，31（S1）：44-46+50.
论文作者:杨文志
论文发表刊物:《基层建设》2019年第19期
论文发表时间:2019/9/22
标签：炸药论文; 低密度论文; 煤矿论文; 裂孔论文; 露天论文; 硝酸铵论文; 密度论文; 《基层建设》2019年第19期论文;