摘要：新疆区域目前井下矿中深孔爆破所使用炸药大多为散装膨化硝铵，敦德铁矿也不例外，但散装膨化硝铵存在返粉率高、装药密度低、不防水，容易结块、单价高等缺点；特别是敦德铁矿，地处高原，井下含水率较高，中深孔内潮湿，不适合使用散装膨化硝铵炸药，迫切需要一种爆力好，具有一定防水功能的炸药，混装乳化炸药虽能防水，但敦德目前无混装乳化炸药装药台车，采用BQF-100型装药器人工装药无法装混装乳化炸药，于是选择既有一定防水性能，其粘性又不是太大的重铵油炸药。
关键词：高原高寒；散装膨化硝铵；重铵油；乳胶基质；装密度；爆破步距；安全；环保；
一、重铵油炸药在国内的发展应用
我国从1983年开始对重铵油炸药的理论、制造工艺及设备进行研究, 并逐步推广到工业生产应用,1986年5月和翌年6月, 北京矿冶研究总院研制的B M E 系列乳化粒状炸药和马鞍山矿山研究院研制的Y Z A 系列重铵油炸药分别通过部级鉴定, 这是近年来继乳化炸药之后增添的又一工业炸药新品种。经宣钢龙烟矿山公司、吉林镍业公司、鞍山齐大山铁矿的应用结果表明, 无论干孔还是水孔, 使用重铵油炸药后不仅扩大了孔网参数、降低了穿孔成本, 而且综合延米爆破量有较大幅度提高, 爆破效果良好, 技术经济效益明显。
二、重铵油炸药在敦德推广背景
敦德矿山自2015年开始切割槽中深孔爆破，采用的炸药为散装膨化硝铵炸药，呈粉状；在中深孔装药过程中，炸药返粉率大达到6%，整个作业现场弥漫着粉状硝铵炸药，带来职业病危害，并造成作业环境差；返粉率大增加现场炸药的回收难度，增加现场安全隐患，同时造成成本增加；在爆破设计过程中，设计的爆破步距为1.6米，但因炸药体积威力太小，现场爆破效果达不到要求，爆破后大块率达到15块千吨，严重的会造成悬顶，给生产组织带来不便，且频繁二次爆破增加了异常作业频次，增加了安全风险；散装硝铵炸药无防水功能，只要孔内有水或较潮湿，会出现拒爆，造成悬顶，严重的甚至会造成整排孔拒爆；处理拒爆的雷管和炸药及悬顶，给安全带来极大风险，同时严重影响生产。
二、矿山采矿流程简介
1、采矿方法：根据敦德铁矿矿体赋存条件及产状特点，上覆岩层较厚，最终选择无底柱分段崩落法。
2、中深孔设计参数：在回采进路中炮孔按扇形布置，最小抵抗线1.4m～2m，孔底距1.5m～2.5m，边孔角50°～60°，爆破步距1.4m～2m，每排炮孔中深孔米数为180～200m。
3、装药方式：因重铵油炸药呈粒状，现场采用BQF-100型装药器进行风动装药。
4、工艺流程
三、重铵油实验方案的制定与实施
1、试验方案说明
虽然重铵油炸药在国外及疆外部分矿山得到应用，但各矿山的采矿采矿参数及使用使用炸药的各类成份比例都因矿山具体情况而不同，且敦德铁矿地处高原，疆外尚无此类矿山使用重铵油炸药，故只能参照疆外使用重铵油的经验进行实验。
为了保证在不影响正常生产的前提下进行试验，试验小组制定了相应的试验步骤，分段实现重铵油炸药在现场的应用，并保证爆破效率最大化
第一步：利用理论分析，同时结合国内外矿山应用重铵油的经验参数，选择重铵油炸药中多孔粒状硝铵和乳胶基质的比例；
第二步：在爆破步距1.6m基础上进行实验；
第三步：扩大爆破步距至1.8m；
第四步：进一步扩大爆破步距至2m；
2、重铵油内乳胶基质含量选择
a、爆热的计算结果
5种炸药在298K时的定容爆热计算结果见下表，从下表中可以看出，多孔粒状铵油炸药的爆热最高，乳化炸药的爆热最低;随着乳胶基质含量的增加，炸药的爆热值逐渐下降。
b、爆温的计算结果
从下表中可以看出，多孔粒状铵油炸药的爆温值最高，乳化炸药的爆温值最低;随着乳胶基质含量的增加，炸药的爆温呈降低趋势；5种配方炸药的爆温值均高于2000℃，远高于水的沸点。
c、爆容的计算结果
从下表中可以看出，虽然爆容随乳胶基质含量增加呈下降趋势，但变化不明显。
从上表可知，多孔粒状铵油炸药的爆热、爆温值最大，乳化炸药的爆热、爆温值最小；随着乳胶基质含量的增加，重铵油炸药的爆热、爆温值均呈降低趋势；故在乳胶基质的含量上从爆热、爆容、爆温上看应该是越小越好，但因多孔粒状铵油炸药无防水性能，且粘性低，需加入乳胶基质；已应用重铵油矿山经验，乳胶基质含量在3%-30%之间，结合现场中深孔含水、环境温度等情况，选择实验的乳胶基质的含量定为10%。
3、爆破步距1.6m试验
试验区域设定为3912m二分层东首采区，此区域为主矿体最东侧，是主矿体向东的延伸，可以先进行爆破，同时爆破完后不影响主矿体爆破；此试验区域中深孔于2015年底施工并验收完毕，中深孔按实验设计参数施工，验收合格率在95%以上。
试验结果：实际平均单耗为0.54kg/t，设计单耗为0.56kg/t，实际单耗比设计小0.02 kg/t；设计装药密度0.9g/cm3小于实际装药密度1.06g/cm3，设计平均线线装药密度4.52kg/m小于实际线装药密度5.34kg/m；使用重铵油增加了矿石粉矿率，减少了大块。
试验结论：使用重铵油炸药爆破解决了前期装药密度低，爆破后大块多的问题；爆破后粉矿率达到了25%左右，装药密度较前期增加，说明爆破步距有进一步提升空间。
4、爆破步距1.8m实验
试验区域设在3912m四分层6#、7#进路，此区域为主矿体最东侧，是主矿体向东的延伸，可以先进行爆破，同时爆破完后不影响主矿体爆破；此试验区域中深孔于2016年5月施工并验收完毕，中深孔按实验设计参数施工，验收合格率在95%以上；且将重铵油炸药中乳胶基质含量降到5%。
试验结果：爆破步距1.8m，实际平均单耗为0.46kg/t，相比爆破步距1.6m低0.08 kg/t；实际装药密度1.01g/cm3，相比爆破步距1.6m低0.05g/cm3，实际平均线装药密度为5.07kg/m，相比爆破步距1.6m低0.27kg/m；爆破后现场粉矿率在20%左右，大块控制在5块/千吨，大块率满足要求，但粉矿率还有太高。
试验结论：粉矿率还是太高，爆破步距可进一步加大；降低重铵油中乳胶基质含量，对现场爆破影响不大，可将重铵油中乳胶基质稳定在5%左右。
5、爆破步距1.8m实验
试验区域设在3912m五分层4#、5#、6#进路，此区域为主矿体最东侧，是主矿体向东的延伸，且是采矿最高分层，可先进行爆破，同时爆破完后不影响主矿体爆破；此试验区域中深孔于2017年6月施工并验收完毕，中深孔按实验设计参数施工，验收合格率在90%以上，符合要求。
试验结果：爆破步距2m，实际平均单耗为0.406kg/t，相比爆破步距1.8m低0.06 kg/t；实际装药密度1.04g/cm3，相比爆破步距1.8m高0.03g/cm3，实际平均线装药密度为5.24kg/m，相比爆破步距1.8m高0.17kg/m；爆破后现场粉矿率在15%左右，大块率有较大幅度增加，在10块/千吨左右。
试验结论：爆破后大块有所增加，但五分层为最顶采矿分层，爆破自由面少，爆破夹制作用较大，在正常爆破分层大块应该可降低，实验总体是成功的。
四、结语
1、重铵油炸药在高原高寒型环境可以使用；
2、通过现场试验，明确了适合敦德现场的重铵油炸药配比，确定了重铵油内乳胶基质的合适比例在5%左右；
3、通过试验解决了使用散装硝铵时爆破有悬顶、大块率高的问题；
4、解决了使用散装硝铵返粉率高，存在职业病风险的问题；
5、解决了使用散装硝铵装药密度低，爆破效果差的问题；
6、解决了使用散装硝铵装药时间长，劳动强度大的问题。
7、降低了成本，就敦德目前产能，全年爆破矿量为160万吨，使用散装硝铵单耗为0.55kg/t，按目前试验成功参数计算，重铵油单耗为0.45kg/t左右；散装硝铵目前单价约12220元/t，重铵油单价为8300元/t，在中深孔爆破工序上使用重铵油比散装硝铵可节省477.76万元；如后期达到450万吨产能，使用重铵油炸药每年可节省约1433.19万元。
参考文献：
1.《重铵油炸药的现状及发展前景》 吴龙祥 马鞍山矿山研完院
2．《我国重铵油炸药的现状及问题初探》 王长龙 长沙矿山研究院
3.《重铵油炸药热化学参数的计算与分析》 徐飞扬 安徽理工大学化学工程学院
4．《矿用炸药的最新发展一重铵油炸药》 葛韬武
作者简介：宋志雄，男，现就职于宝武集团八钢公司巴州敦德矿业有限责任公司。
论文作者:宋志雄
论文发表刊物:《基层建设》2019年第8期
论文发表时间:2019/6/19
标签：炸药论文; 基质论文; 矿体论文; 乳胶论文; 密度论文; 矿山论文; 粒状论文; 《基层建设》2019年第8期论文;