空气间隔器是一种应用于爆破工程中的关键装置,主要用于在炮孔内形成空气间隔层,实现特定的爆破效果优化。当炮孔直径达到 90 毫米以上,且深孔在 10 米以上时,便可采用底部或中部间隔方式,其间隔长度通常为连续柱状装药的 15% - 30%。
从工作原理来看,它通过在炮孔内合适位置构建空气间隔,改变炸药爆炸时能量的分布和传递过程。传统的连续柱状装药存在单耗大、爆轰初压高、岩石过度粉碎、爆轰生成气体作用时间短等缺点,易产生大块和根底,还会带来爆破震动危害、降低铲装和运输效率。而空气间隔器的使用,使得爆炸能量得到更有效的利用。炸药爆破产生的冲击波经炮孔壁反射产生二次应变波,在气体升压之前就促使炮孔周围的裂隙网络充分扩展开。虽然炸药在孔中产生的平均压力有所减少,但在一系列余震的反复作用下,后继加载冲击波对岩石的作用得以加强,从而提高了岩石的破碎程度,达到更好的破碎岩石目的。并且,空气间隔爆破技术延长了爆压对岩石(体)正压作用时间,可获得更大的爆破冲能,有效提高了爆破能量利用率 ,改善了爆破效果。
空气间隔器的应用范围主要集中在露天矿山爆破工程中的深孔爆破。在实际应用中,它发挥着诸多重要作用。首先,能降低炸药单耗。由于装药位置提高,孔内爆炸压力沿炮孔轴向分布更均匀,扩大了破裂区范围,提高了炸药爆破能量的有效利用率,进而降低了炸药使用量。其次,可以减震防水、减少根底。通过降低炮孔内爆炸压力,减少甚至避免因耦合装药而形成的矿岩冲击粉碎。同时,还能有效地克服根底和降低爆破大块率,为后续的铲装等工序创造有利条件。此外,在黑岱沟露天煤矿的应用案例中还发现,它能实现非防水炸药在水孔中装药,在水孔较多、水深小于 1 米的炮区,应用空气间隔器实现铵油炸药(非防水炸药)的装药,大大缩短了施工时间,且不影响爆破质量。
在特点方面,空气间隔器具有储存、运输安全方便的特性,其内部不包含气罐或可燃气体,不会被划分到危险品范围内,在距离较远或者需要紧急使用的情况下可以空运,也不会因高压气罐碎片污染矿石或煤。操作上,它方便且准确,与传统间隔器相比,不需要多根绳子和石头辅助,能快速涨到孔壁上,实现常规的空气间隔和隔水间隔,几秒内就能完成定位。在潮湿环境下,还可通过充入额外压力保证足够支撑力。库存管理也较为便捷,一种尺寸适用于所有尺寸的炮孔,可降低不同规格型号产品的储存数量,在小规格产品缺货时可用大规格替代,不耽误生产。而且,无论是干孔还是水孔,它都适用,克服了传统间隔器产品作用单一的问题。