爆破技術(shù)在采礦工程的應(yīng)用探討

海 祥

（江西銅業(yè)集團(tuán)東同礦業(yè)有限責(zé)任公司，江西 撫州 331812）

爆破技術(shù)一般在采礦工程中應(yīng)用的比較頻繁，主要是利用具有非常大能量爆炸的炸藥對物體上進(jìn)行破壞的行為。近幾年來，在科學(xué)技術(shù)的支持下，越來越多的爆破技術(shù)在采礦工程的建設(shè)中被廣泛應(yīng)用，爆破技術(shù)應(yīng)用在采礦工程中是具有一定原理的，在大量炸藥的外力作用下瞬間產(chǎn)生高熱氣體，從而在礦山結(jié)構(gòu)中引發(fā)爆炸，滿足了采礦工程建設(shè)的需求。

1 爆破技術(shù)在采礦工程中應(yīng)用的原理

1.1 爆炸和炸藥的應(yīng)用原理

爆炸是一種由物質(zhì)向物理變化或是化學(xué)變化過渡的現(xiàn)象，在變化的過程中能放出巨大的能量對周圍的環(huán)境和結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞，聲音、光和熱等各種效應(yīng)也同時(shí)產(chǎn)生[1]。將爆破技術(shù)應(yīng)用在采礦工程中，首先就要調(diào)查清楚各種煙花爆炸的種類和含量，將煙花爆炸種類與采礦現(xiàn)場的實(shí)質(zhì)勘測進(jìn)行對照，以此確定最終合適的爆炸種類。目前在市場上的爆炸種類主要有三種：物理爆炸、化學(xué)爆炸和核爆炸，采礦工程在明確爆炸種類后，還要清楚地了解和確定炸藥爆炸的具備條件，一是必須具備足夠的放熱反應(yīng)，二是必須具備高速進(jìn)行的反應(yīng)，三是必須具備能夠產(chǎn)生大量的氣體。只有具備了這三個(gè)條件，炸藥才能發(fā)揮出其最大的作用。

除此之外，在使用炸藥之前還要了解它的化學(xué)反應(yīng)，爆炸只是炸藥的四種反應(yīng)形式之一，它主要是由熱分解、燃燒、爆炸和爆轟等四種反應(yīng)形式組成，這四種反應(yīng)形式可以互相轉(zhuǎn)化，在最佳時(shí)機(jī)能達(dá)到爆破的最佳效果。

1.2 爆破技術(shù)的表現(xiàn)形式和操作步驟

爆破技術(shù)的表現(xiàn)形式有很多，主要有聲音、光、熱、震動(dòng)、塵土、沙石和坍塌等表現(xiàn)形式。因此，在采礦工程使用爆破技術(shù)之前必須要進(jìn)行詳細(xì)的地址勘測，了解和掌握有效的地址勘測，對采礦工程的順利進(jìn)行具有重要的作用[2]。在清楚地了解地址勘測的情況后，再進(jìn)行具體的施工和組織設(shè)計(jì)，從而使得爆破的過程得以順利進(jìn)行，接著就是將具體的設(shè)計(jì)與各種大型的爆破工程的評價(jià)相結(jié)合，綜合所有的情況后再對礦山工程進(jìn)行具體的施工，具體施工的流程主要是鉆眼——裝炸藥——沿線——檢查——爆破，完成這些操作流程后，要驗(yàn)收礦山的爆破工程以及進(jìn)行詳細(xì)的評價(jià)，使得礦山工程的質(zhì)量得到有效的保證。

2 爆破技術(shù)在采礦工程中的應(yīng)用

2.1 地下礦場爆破技術(shù)

爆破技術(shù)在采礦工程的應(yīng)用方向主要有三種，分別是地下礦場開采、露天礦場開采和爆破工程等。在地下礦場進(jìn)行爆破技術(shù)的方式主要有井下掘進(jìn)爆破和采場爆破，在使用井下掘進(jìn)爆破的方式時(shí)，首先要了解和分析它的爆破特點(diǎn)和應(yīng)該重點(diǎn)防范的內(nèi)容；其次就是設(shè)計(jì)好爆孔的布置形式以及爆破順序，并且在設(shè)定井下掘進(jìn)爆破的參數(shù)時(shí)要具有規(guī)范性和標(biāo)準(zhǔn)性；最后在光面爆破和天井深巷爆破掘進(jìn)的要求下，順利完成井下掘進(jìn)爆破的操作。

在進(jìn)行井下掘進(jìn)爆破時(shí)，首先要了解它的特點(diǎn)，并根據(jù)它的特點(diǎn)來進(jìn)行具體的操作。在爆破的過程中要采取有效的爆破處理措施，使得爆破的準(zhǔn)確性以及相應(yīng)進(jìn)尺尺寸的要求得到有效的保證，將其特點(diǎn)進(jìn)行結(jié)合得出一套科學(xué)有效的爆破方案，根據(jù)爆破方案將不同類型的炮眼進(jìn)行科學(xué)合理的布置，進(jìn)而有效保證和提高斷面展示時(shí)達(dá)到了井巷掘進(jìn)的爆破效果[3]。井下掘進(jìn)爆破的開展必須要嚴(yán)格地按照國家規(guī)定的相關(guān)要求執(zhí)行，規(guī)格設(shè)計(jì)也要滿足設(shè)計(jì)要求和施工規(guī)范要求。在設(shè)置爆炸的時(shí)候，要充分的考慮它的集中性，以保證爆炸時(shí)它的跨度能夠均勻，炮眼布置的規(guī)范性和合理性能夠有效提高它的使用效率，從而降低了不必要的成本開支。

炮孔布置的形式以及起爆的順序在爆炸操作中非常的重要（如圖1 所示）。掏槽孔、輔助口和周邊口是炮孔的布置形式，合理有效地布置各種各樣的炮孔，能夠使起爆的順序得以順利地進(jìn)行和完善。有效的掏槽孔設(shè)計(jì)能夠發(fā)揮出其最優(yōu)價(jià)值，其主要能夠?qū)⒐ぷ髅娴牟糠謳r石破碎并有效的拋出去，在很大程度上降低了安全事故的發(fā)生，在巖石破碎拋出的同時(shí)，還能夠形成第二個(gè)自由面，保證應(yīng)用的爆破技術(shù)滿足了采礦工程建設(shè)的需求。周邊空布置能夠有效地控制井巷橫斷面形狀和相應(yīng)的橫斷面方向，從而滿足了爆破設(shè)計(jì)在井巷橫斷面的尺寸、形狀和方向上的需求，為進(jìn)一步有效開展炮孔布置工作奠定良好的基礎(chǔ)。

圖1 爆破布置應(yīng)用形式示意圖

要嚴(yán)格遵守炮孔起爆的操作順利。炮孔起爆的規(guī)范性順序有利于保證采礦工程的順利實(shí)施，也有利于在起爆時(shí)保證爆破的安全性，將既定爆炸的爆破效果有效地實(shí)現(xiàn)，因此，要非常重視和遵守炮孔起爆順利的布置。在一般情況下，炮孔起爆的順序主要是從掏槽孔、輔助口和周邊孔進(jìn)行安排和布置，所有的順序布置妥善后，才可以進(jìn)行第二組的起爆順序，第二組的起爆順序也要科學(xué)合理地安排，在充分利用第一組起爆順序的布置基礎(chǔ)上，對起爆順序進(jìn)行先后次序的合理安排，從而有效的形成了有利于起爆順利進(jìn)行的爆孔自由面。一次性爆孔實(shí)施的數(shù)目越多，其相應(yīng)的爆孔段數(shù)目也越多，在自由面充分利用的基礎(chǔ)上，能夠有效降低振動(dòng)對空氣的沖擊力度，這個(gè)操作也在很大程度上有效地降低了沖擊波的強(qiáng)度和產(chǎn)生的噪音。

2.2 井巷掘進(jìn)爆破參數(shù)

炮孔直徑的大小對很多相關(guān)的參數(shù)都有著直接的影響作用，比如鑿巖的生產(chǎn)效率、炮孔的數(shù)目、單位的消耗量、爆破塊度、井巷以及周壁的平整些等都會(huì)受到炮孔直徑大小的直接影響。因此，炮孔直徑的設(shè)置在爆破的過程中必須是完全符合爆炸能量的需求，當(dāng)炮孔直徑增大到一定程度時(shí)，爆炸的能量能夠有效的集中到一起，在很大程度上有效提高了爆炸的速度和爆轟的穩(wěn)定性。如果炮孔的直徑增大到超出了爆炸能量的需求，就不利于提升鑿巖速度，使得鑿巖速度逐漸地降低，同時(shí)也會(huì)相繼地減少了炮孔數(shù)目，進(jìn)而導(dǎo)致巖石破碎的質(zhì)量顯著降低，因此，在設(shè)計(jì)炮孔的直徑時(shí)不宜過大[4]。炮孔直徑大小的設(shè)計(jì)是根據(jù)大斷面井巷的面積進(jìn)行設(shè)定的，如果大斷面井巷的面積是6.5m2以上的，就可以采用37mm～44mm 左右的藥卷進(jìn)行爆破；如果小斷面井巷的面積是4.5m2以上的，加上它的巖石非常的堅(jiān)硬，就可以采用24mm～31mm 直徑的具有高強(qiáng)威力的炸藥，使得爆破效果達(dá)到預(yù)期的設(shè)定。正常的炮孔直徑比相應(yīng)的藥卷直徑要大一些，所以控制的范圍在6mm～10mm 左右就好，并且采用氬氣裝鑰匙孔體積就可以將其利用效果發(fā)揮出最大化。

在平巷中決定炸藥單位消耗量的時(shí)候，巖石堅(jiān)固的系數(shù)和掘進(jìn)斷面面積都可以用來參照和確定。但是在實(shí)際的生產(chǎn)過程中，大部分都是根據(jù)已有的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行確定，在一般情況下，根據(jù)輔助孔的孔距主要控制在350mm～650mm，周邊孔主要是650mm～750mm，周邊孔與輪廓線之間的距離可以控制在100mm～200mm 左右，而且頂上板孔要向下和向外傾斜5 左右，底下板孔也要同時(shí)向上向外傾斜5 左右，同時(shí)兩邊的孔底都要落在距離輪廓線90mm 左右的地方。

2.3 采場爆破技術(shù)特點(diǎn)

地下采場比井巷掘進(jìn)爆破形成的自由面數(shù)量還要多，在炮孔數(shù)量、封礦面積和爆破量等方面的數(shù)量都是比較大的。進(jìn)行地下采場爆破時(shí)，爆破的用藥量較大，但是產(chǎn)生的炸藥單位消耗量卻比較低，再加上爆破方案和起爆順利的設(shè)計(jì)異常的繁雜，因此，在爆破的過程中，科學(xué)合理的組織工作是非常有必要的。在開展地下采場爆破工作時(shí)，必須要保證和提高爆破作業(yè)的安全性，使得每米的封礦量大，大塊的巖石碎塊比較少，在進(jìn)行第二次爆破的時(shí)候爆破量就比較??；使得粉末碎塊的礦石較少，降低礦石的損失和材料消耗量，進(jìn)而有效地保證了地下采場爆破的效果和質(zhì)量。

2.4 VCR 采礦法爆破技術(shù)

VCR 采礦爆破技術(shù)是一個(gè)新型的有效的爆破方式，它是在利文斯頓爆破漏斗理論的基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)造和發(fā)明的，它的爆破方式異常的新意和有效，是現(xiàn)階段被人們廣泛接受和應(yīng)用的爆破技術(shù)[5]。它的使用方式是在上巷道和下巷道的內(nèi)部按照合適的孔距進(jìn)行鑿巖，在直徑較大的深孔道下部切割一個(gè)與上巷道的十字頂部平臺(tái)，隨后就可以裝入藥包，藥包的長度最好不要超過炮孔直徑的5、6 陪，然后按分層沿著巷道自下而上的崩落具有一定厚度的礦石，最終將采礦工程的整個(gè)作業(yè)順利完成。

3 總結(jié)

總之，將有效的爆破技術(shù)應(yīng)用在采礦工程的建設(shè)中具有非常重要的作用和意義。它在很大程度上影響和促進(jìn)了我國煤礦產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。因此，我們國家要針對爆破技術(shù)在采礦工程中的原理和應(yīng)用，再結(jié)合具體的地址勘測情況，進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)方案，保證和提高采礦作業(yè)在爆破過程中的安全性和有效性，進(jìn)而有效提升采礦工程的工作效率和質(zhì)量。