改善露天礦水孔爆破效果

魏忠原

（本溪鋼鐵（集團(tuán)）建設(shè)有限責(zé)任公司礦山實(shí)業(yè)分公司，遼寧 本溪 117000）

時(shí)代的快速發(fā)展，促使各種爆破技術(shù)應(yīng)用而生，爆破技術(shù)的掌握是化學(xué)、力學(xué)、物理、數(shù)學(xué)與工程地質(zhì)知識(shí)的綜合體，此外還需積累一些施工工藝的經(jīng)驗(yàn)，爆破工程的技術(shù)人員要熟悉多樣介質(zhì)的爆破作用原理、起爆方法、爆破方法、爆破參數(shù)的計(jì)算原理、物理力學(xué)的性質(zhì)、施工工藝的知識(shí)[4]。并且還要熟知爆破的時(shí)候所產(chǎn)生的各種爆破作用的規(guī)律，以及對(duì)應(yīng)的安全預(yù)防與維護(hù)的知識(shí)。

1 爆破的概論

炸藥在比如撞擊或受熱等特定的外界作用下發(fā)生的爆炸便是爆破，接著釋放熱量同時(shí)形成高熱的氣體。礦石和圍巖的開采過程，就是利用炸藥該屬性來為采礦服務(wù)，完成采礦。炸藥爆炸時(shí)產(chǎn)生的危害重點(diǎn)是空氣沖擊波、噪聲與飛石、地裂震動(dòng)等，萬一失控，將釀成事故。為避免這些危害務(wù)必依據(jù)爆破的相應(yīng)技術(shù)操作規(guī)程，保證需要的安全距離并采取安全的相關(guān)技術(shù)措施，爆破方法里爆破的作業(yè)步驟是先向要爆破的載體鉆出的炮孔或者是在開挖的藥室或者在它的表層敷設(shè)炸藥，放入起爆的雷管，隨后引爆。

2 現(xiàn)代露天礦設(shè)計(jì)的背景

由于國際石油的供應(yīng)越來越緊張，使油價(jià)上漲，面對(duì)這種情況，我國煤炭作為主要消耗的資源還將一直持續(xù)下去。我國煤炭的礦井儲(chǔ)量十分緊張，這大多是因?yàn)榈V井的回收率低造成的，現(xiàn)代的露天礦井一定要應(yīng)用新的設(shè)計(jì)方法，引進(jìn)新的工藝和技術(shù)，才能降低開采成本，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益。我國已經(jīng)對(duì)煤炭行業(yè)進(jìn)行產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，關(guān)閉了鄉(xiāng)鎮(zhèn)的一些煤礦，可以進(jìn)行集中化的資源開采，資源得到充分的利用。

3 現(xiàn)代露天礦設(shè)計(jì)的理論

現(xiàn)代露天礦的設(shè)計(jì)理論的核心是露天礦剝采計(jì)劃優(yōu)化理論。而露天礦的剝采計(jì)劃一定要處理好剝采工程的時(shí)間與空間的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)某一時(shí)間段以內(nèi)，采出預(yù)定礦石量，實(shí)現(xiàn)確定的剝離量，使自然生產(chǎn)剝采比形成。同時(shí)，受賦存條件影響，自然生產(chǎn)的剝采比也會(huì)隨著影響而變化。自然生產(chǎn)的剝采比會(huì)影響礦山剝采的總量，甚至影響到礦山采運(yùn)設(shè)備的具體數(shù)量。

我國目前露天礦設(shè)計(jì)理論主要有兩種，一種是均衡類，是對(duì)自然生產(chǎn)剝采比分期或者不分期人為的均衡，均衡后形成的剝采比可以用來指導(dǎo)剝采計(jì)劃的實(shí)施，而且均衡是通過超前剝離來實(shí)現(xiàn)的；另一種是效益類，效益類的露天礦設(shè)計(jì)完全放棄了均衡，只追求露天礦的經(jīng)濟(jì)效益，一般來說，是通過自然剝采比對(duì)剝采計(jì)劃的指揮。而且，追求露天礦經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，也使剝采總量產(chǎn)生不穩(wěn)定性。

4 水孔爆破有哪些問題

爆破露天的深孔臺(tái)階，通常都會(huì)碰到水孔。水孔是因?yàn)榈叵陆涤甑臅r(shí)候地表水或者地下滲透水的發(fā)育而形成。當(dāng)前，有一些采石場或者露天礦的水孔爆破效果沒有保障，主要是因?yàn)榈紫逻@些問題導(dǎo)致：

（1）不恰當(dāng)?shù)目拙W(wǎng)參數(shù)。部分礦山?jīng)]考慮在人工裝藥的條件下水孔爆破必須采用徑向不符合裝藥，還依照適用在符合裝藥的條件下的計(jì)算孔網(wǎng)參數(shù)，進(jìn)而選擇參數(shù)值比較大。

（2）有效水孔的深度太淺。當(dāng)鉆鑿炮孔的時(shí)候遇到含水量比較大的巖層，因?yàn)榭妆谒闹軒r縫里靜水壓的作用，讓鉆機(jī)排渣困難，有時(shí)只能排出占整個(gè)鉆孔巖渣的八成以下巖渣，當(dāng)鉆桿孔里提出之后，沒有排出的巖渣再次落到孔底。因此，盡管鉆機(jī)的鉆進(jìn)深度相當(dāng)于炮孔設(shè)計(jì)的深度，但是炮孔的有效深度不足，未達(dá)到爆破的要求。

5 提升水孔爆破效果的技術(shù)應(yīng)對(duì)措施

（1）爆破前排水。想節(jié)省防水炸藥可以爆前抽水，這樣做的好處在于能讓炸藥沉入到底部，針對(duì)巖溶涌水炮孔，通常涌水量比較大，把孔內(nèi)積水完全排干比較困難，因孔壁四周的空洞與裂縫自動(dòng)形成水流，排干后未及裝藥再次有大量的水涌入炮孔，這種有水的炮孔務(wù)必裝填抗水炸藥。但通?？變?nèi)水很多而炸藥要下沉比較困難而且又容易堵孔，一般容易形成不連續(xù)的裝藥，導(dǎo)致炸藥沒法發(fā)揮固有的威力且惡化爆破效果。再者因?yàn)榕诳滋钊恋男纬赡酀{，不易保證填塞的質(zhì)量，而且導(dǎo)致爆破效果不理想。對(duì)這類有水炮孔當(dāng)裝藥時(shí)要用鉆機(jī)風(fēng)管把炮孔里的水份吹干，盡管有的炮孔沒法完全排清，卻可以快速降低孔里積水的深度，使裝藥施工變得更快捷，等裝藥結(jié)束之后再用巖屑填塞，不但改善填塞質(zhì)量，而且解決了水孔填塞和裝藥等問題。

（2）降低爆破工程對(duì)附近建筑的影響。為了降低爆破工程對(duì)周邊建筑的影響，除了合理進(jìn)行爆破設(shè)計(jì)，精確計(jì)算爆破工程所使用的相關(guān)數(shù)據(jù)和孔網(wǎng)參數(shù)，在實(shí)際爆破作業(yè)過程中，還應(yīng)當(dāng)對(duì)周邊建筑物進(jìn)行同步的安全監(jiān)測，依據(jù)實(shí)時(shí)的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行爆破工作作業(yè)規(guī)范，以保障對(duì)周邊建筑的安全影響；為了進(jìn)一步降低爆破作業(yè)對(duì)周邊建筑的影響，還應(yīng)當(dāng)在作業(yè)區(qū)和周邊的重點(diǎn)保護(hù)建筑之間進(jìn)行減震溝和減震控等設(shè)計(jì)，減少爆破所產(chǎn)生的破壞效果；對(duì)于實(shí)在難以保證安全的周邊建筑，應(yīng)對(duì)其中人員及時(shí)疏散，對(duì)建筑予以拆除。

（3）裝藥間隔。間隔裝藥時(shí)將藥柱分為上部和下部兩大段，下部裝進(jìn)抗水乳化炸藥，中間放進(jìn)間隔器，讓下部藥柱和上部藥柱中間留有一段距離，進(jìn)而提高藥柱長度，大大節(jié)省了頂部大塊。解決炸藥能量分配的問題，可以用空氣間隔器將兩節(jié)炸藥分開。

（4）明確爆破工程安全問題相關(guān)責(zé)任。對(duì)于爆破工程的安全問題，應(yīng)當(dāng)明確相關(guān)的安全責(zé)任。爆破技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)負(fù)責(zé)制定安全技術(shù)措施，參與爆破事故的調(diào)查和處理工作；爆破工程的負(fù)責(zé)人，應(yīng)主持制訂安全操作規(guī)則和管理的規(guī)章制度，并參加爆破安全事故的調(diào)查工作；安全員應(yīng)及時(shí)糾正違規(guī)操作，全面掌握爆破作業(yè)的情況；爆破員應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行爆破安全作業(yè)流程，確保安全操作無事故。

（5）改良填塞的質(zhì)量。當(dāng)爆破的時(shí)候，在水孔爆破時(shí)，其中影響爆破質(zhì)量的一個(gè)關(guān)鍵因素就是炮孔填塞的質(zhì)量。一般爆破時(shí)采用的填充料都是牙輪鉆機(jī)穿孔而出的巖碎渣，用它來填塞比較干的炮孔的時(shí)候，巖渣會(huì)被水和成稀泥，大大降低了填塞的質(zhì)量，爆破時(shí)非常容易發(fā)生沖炮，導(dǎo)致爆炸的能量太早的從炮孔上方泄露，尤其是容易產(chǎn)生根底與大塊。所以，針對(duì)含水比較多的炮孔，選擇填塞料非常重要，在生產(chǎn)實(shí)踐里用細(xì)砂填塞的效果最好。

（6）制訂合理的風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)方案。爆破工程的風(fēng)險(xiǎn)對(duì)于爆破作業(yè)中產(chǎn)生的盲炮，一旦發(fā)現(xiàn)，應(yīng)立即向上報(bào)告，假設(shè)沒及時(shí)做出安全處理，則應(yīng)在盲炮附近采取安全的措施。盲炮處理一定要有總工程師的批準(zhǔn)，由經(jīng)驗(yàn)豐富的爆破員執(zhí)行，其他人員禁止在場作業(yè)；嚴(yán)禁拉出起爆炸藥包，對(duì)電力起爆的，要切斷起爆的電源；對(duì)于裸露的盲炮，應(yīng)先去掉部分封泥，重新安置好起爆藥包，再加封泥起爆；盲炮處理后，應(yīng)確保附近沒有殘余爆破物，把爆破器材收集整理，良好的收尾工作，對(duì)淺眼盲炮，要預(yù)先檢查起爆的線路，保證線路完好后，可再次起爆；對(duì)于非抗水性炸藥，可取出填充物后再灌水操作，對(duì)失效炸藥處理后再進(jìn)行深入操作。

（7）用塑料袋將炮孔覆蓋。平常的鉆孔生產(chǎn)里，用炸藥袋覆蓋炮孔，對(duì)鉆機(jī)穿孔完成的孔，立刻把鉆渣放入廢舊炸藥袋里蓋在炮孔里，這樣不但防水防雨，還可防止炮孔四周的鉆渣掉到炮孔里。

（8）降低爆破工程對(duì)露天采場邊幫的影響。露天采場的爆破通常分為四類。①對(duì)于深孔爆破，其裝藥量較大，產(chǎn)生振動(dòng)較大，飛石較多，但易于控制，傷害性氣體形成的沖擊波范圍較小，因此，在深孔爆破中，應(yīng)著重減小爆破飛石和振動(dòng)產(chǎn)生的影響；②對(duì)于覆土爆破，其產(chǎn)生的空氣沖擊波較大，而相應(yīng)的地震波卻較小，飛石細(xì)小而數(shù)量眾多，因此應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)減少對(duì)空氣沖擊波和飛石危害的控制；③對(duì)于拉底爆破，由于對(duì)巖石的破碎程度難以掌握，但產(chǎn)生的空氣沖擊波和地震波都相對(duì)較小，重點(diǎn)在于控制飛石的危害；④對(duì)于邊坡處理爆破，由于爆破地點(diǎn)地形復(fù)雜，飛石分布沒有特別規(guī)律，應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)控制。

6 結(jié)束語

對(duì)剝采計(jì)劃展開優(yōu)化處理，可保證優(yōu)化露天礦的設(shè)計(jì)核心。當(dāng)前的設(shè)計(jì)理論分為效益類和均衡類，兩種設(shè)計(jì)方法各有千秋，要結(jié)合露天礦的實(shí)際情況，選擇最適宜的方案。多年的生產(chǎn)和露采經(jīng)驗(yàn)積累，我國的露天礦爆破技術(shù)已上升到一定的臺(tái)階，且學(xué)習(xí)國外的計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)，使露天礦的優(yōu)化得到極大的發(fā)展。