鋁土礦綜掘機(jī)過(guò)硬巖區(qū)弱爆破法理論研究

李萍豐，任才清

(1 湖南漣邵建工(集團(tuán))有限責(zé)任公司， 湖南 婁底市 417000；2.國(guó)防科技大學(xué) 指揮軍官基礎(chǔ)教育學(xué)院， 湖南 長(zhǎng)沙 410072)

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)金屬鋁的需求與日俱增，如何高效、快速、經(jīng)濟(jì)的開(kāi)采出生產(chǎn)金屬鋁的原料鋁土礦，成為保證經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的重要內(nèi)容。我國(guó)雖然蘊(yùn)藏儲(chǔ)量規(guī)模豐富的鋁土礦資源，但這些資源大多埋藏較深，不適合傳統(tǒng)的露天方法開(kāi)采。使用綜掘機(jī)打通地下開(kāi)采通道，確保地下開(kāi)采效益，已經(jīng)成為鋁土礦地下開(kāi)采的重要方式。限于綜掘機(jī)的工作性能，掘進(jìn)過(guò)程中一旦遇到硬巖區(qū)域，采用弱爆破法輔助綜掘機(jī)施工，是行之有效的辦法。本文結(jié)合湖南漣邵建設(shè)工程(集團(tuán))有限責(zé)任公司在大竹園鋁土礦井巷施工中綜掘機(jī)應(yīng)用實(shí)踐，對(duì)鋁土礦綜掘機(jī)過(guò)硬巖區(qū)弱爆破法進(jìn)行初步理論研究。

1 工程背景

湖南漣邵建工(集團(tuán))有限責(zé)任公司根據(jù)大竹園鋁土礦項(xiàng)目工程巷道施工中，在國(guó)內(nèi)率先采用了綜掘機(jī)進(jìn)行鋁土礦井巷施工。生產(chǎn)實(shí)踐中，曾遇到硬巖區(qū)域?qū)е戮C掘機(jī)無(wú)法作業(yè)的現(xiàn)實(shí)，當(dāng)采用常規(guī)爆破方法進(jìn)行硬巖處置時(shí)，由于要避免飛石、爆破振動(dòng)、沖擊波等危害效應(yīng)對(duì)綜掘機(jī)造成破壞，必須要將綜掘機(jī)吊出，待爆破完畢后重新安裝使用。這一過(guò)程，不僅造成了較長(zhǎng)時(shí)間的工期耽擱，也占用了較多的經(jīng)濟(jì)成本。由此可見(jiàn)，針對(duì)綜掘機(jī)過(guò)硬巖區(qū)的現(xiàn)狀，采用弱爆破方法對(duì)貼近綜掘機(jī)作業(yè)面的硬巖進(jìn)行爆破，既不需要挪動(dòng)綜掘機(jī)，又能使硬巖內(nèi)部松動(dòng)滿足綜掘機(jī)施工的需要，將是一種非常實(shí)用的方法。

2 弱爆破法的定義和特點(diǎn)

弱爆破法是在特殊地質(zhì)條件和施工環(huán)境下下，為控制爆破危害，通過(guò)一定的爆破參數(shù)設(shè)計(jì)，達(dá)到松動(dòng)爆破效果的一種控制爆破方法。其主要具有如下特征。

(1) 實(shí)現(xiàn)松動(dòng)爆破效果。弱爆破法的應(yīng)用，主要是利用炸藥在巖石內(nèi)部的爆炸效應(yīng)，使巖體內(nèi)部形成裂隙，將堅(jiān)硬一體的巖石破裂，以便達(dá)到綜掘機(jī)可以直接切割的目的。因此，弱爆破法的目的是實(shí)現(xiàn)松動(dòng)爆破。

(2) 嚴(yán)格控制爆破危害。弱爆破法施工的過(guò)程中，主要目的是在不移動(dòng)作業(yè)面近距離的綜掘機(jī)的情況下，對(duì)硬巖實(shí)施破壞。這要求爆破過(guò)程中，不會(huì)產(chǎn)生明顯飛石，同時(shí)爆破振動(dòng)、沖擊波等有害效應(yīng)也不會(huì)產(chǎn)生危及綜掘機(jī)的后果。因此，弱爆破法是低強(qiáng)度爆破。

(3) 綜合經(jīng)濟(jì)效益突出。弱爆破的結(jié)果是施工過(guò)程快速、附帶危害小、成本較低、消耗較少，特別是地下爆破時(shí)，能夠創(chuàng)造迅速進(jìn)入其他工序作業(yè)的友好環(huán)境和條件，實(shí)現(xiàn)綜合經(jīng)濟(jì)效益的提升。

3 弱爆破法的技術(shù)體系

鋁土礦綜掘機(jī)過(guò)硬巖區(qū)弱爆破法，并沒(méi)有脫離傳統(tǒng)巖石爆破理論和實(shí)踐，其實(shí)現(xiàn)途徑是在傳統(tǒng)爆破理論基礎(chǔ)和技術(shù)條件上，通過(guò)對(duì)爆破過(guò)程中的精確控制來(lái)達(dá)到預(yù)期效果的。鑒于此，弱爆破法的技術(shù)體系應(yīng)包括目標(biāo)、關(guān)鍵技術(shù)、技術(shù)支撐條件、過(guò)程評(píng)估和監(jiān)理等內(nèi)容。

3.1 弱爆破法的目標(biāo)

從弱爆破的定義來(lái)看，弱爆破法的目標(biāo)包括：低爆破危害效應(yīng)，甚至無(wú)爆破危害效應(yīng)，表現(xiàn)為無(wú)飛石、低振動(dòng)、低沖擊波；爆破環(huán)境要求低，在復(fù)雜的環(huán)境下可以實(shí)施，表現(xiàn)為實(shí)施過(guò)程中不需考慮周邊環(huán)境的限制；結(jié)果是巖石產(chǎn)生裂隙，滿足機(jī)械切割條件，表現(xiàn)為內(nèi)部產(chǎn)生裂隙，符合機(jī)械施工要求。

3.2 弱爆破法的關(guān)鍵技術(shù)

鋁土礦綜掘機(jī)過(guò)硬巖區(qū)弱爆破法的實(shí)施，以爆破方案的定量化設(shè)計(jì)為核心、以施工過(guò)程的精細(xì)實(shí)施和爆破過(guò)程的精細(xì)管理為基礎(chǔ)，共同圍繞弱爆破的目的相互作用。

爆破方案的定量化設(shè)計(jì)，包括對(duì)爆破區(qū)域輪廓面的孔網(wǎng)參數(shù)和裝藥量計(jì)算、炸藥類(lèi)型的準(zhǔn)確選取、裝藥結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)、起爆系統(tǒng)和起爆網(wǎng)路的準(zhǔn)確設(shè)計(jì)，同時(shí)對(duì)給定硬巖條件下所選取爆破方案產(chǎn)生的效果準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，對(duì)爆破產(chǎn)生的危害效應(yīng)準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。

施工過(guò)程的精細(xì)實(shí)施，包括測(cè)量放樣的精確、鉆孔定位的精確、爆破對(duì)象條件變化的及時(shí)反饋、爆破參數(shù)的及時(shí)優(yōu)化，以及爆破施工中的炸藥裝填、炮孔堵塞、網(wǎng)路連接和起爆作業(yè)的高質(zhì)量。

爆破過(guò)程的精細(xì)管理，包括科學(xué)評(píng)估爆破的難度，根據(jù)爆破對(duì)象的巖性、規(guī)模、重要程度、影響因素等確定爆破作業(yè)級(jí)別；通過(guò)爆破方案的評(píng)估確保爆破效果；通過(guò)嚴(yán)格的監(jiān)理確保爆破方案的落實(shí)；通過(guò)嚴(yán)格的人員培訓(xùn)確保爆破施工的質(zhì)量等。

3.3 弱爆破法的技術(shù)支撐條件

要確保弱爆破法的效果能夠落實(shí)，必須依靠先進(jìn)的理念、配套的技術(shù)、匹配的爆破器材和必須的設(shè)備。

先進(jìn)的理念是指形成弱爆破法的理念更新，把弱爆破法提升到系統(tǒng)工程的角度，擺脫單純的為爆破而爆破的認(rèn)識(shí)，從綜合效益的角度認(rèn)清弱爆破法的地位和作用。

配套的技術(shù)是指要在爆破實(shí)施過(guò)程中，能根據(jù)爆破對(duì)象的差異，制定出科學(xué)合理的爆破方案和施工方法，并能夠通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬等技術(shù)對(duì)爆破效果進(jìn)行預(yù)測(cè)。

匹配的爆破器材是指要從使用炸藥的物理、化學(xué)、爆炸性能等方面考慮其適用性，從起爆器材的精度、安全性能、可靠性能上確保爆破效果的實(shí)現(xiàn)。

此外，還要有適應(yīng)爆破設(shè)計(jì)的必備設(shè)備，如鉆孔機(jī)具、定位設(shè)備，通過(guò)機(jī)械化、自動(dòng)化實(shí)施高質(zhì)量的輔助施工。

3.4 弱爆破法的過(guò)程評(píng)估

對(duì)爆破過(guò)程進(jìn)行評(píng)估，既是履行國(guó)家和行業(yè)規(guī)定的具體內(nèi)容，也是確保弱爆破法效果的重要內(nèi)容。根據(jù)弱爆破法的特點(diǎn)，其過(guò)程評(píng)估應(yīng)包含6個(gè)方面的內(nèi)容。

過(guò)程評(píng)估的基礎(chǔ)：包括爆破設(shè)計(jì)和爆破施工單位的資質(zhì)是否符合要求；從事爆破作業(yè)的工程技術(shù)人員、爆破員、安全員和保管員等爆破作業(yè)人員的資質(zhì)、數(shù)量是否滿足要求；爆破設(shè)計(jì)依據(jù)的資料是否充分、完整、可靠。

爆破設(shè)計(jì)的評(píng)估：是否依據(jù)準(zhǔn)確的施爆客觀條件；爆破方案優(yōu)化程度；爆破能量的控制設(shè)計(jì)；爆破效果的模擬結(jié)果。

爆破施工的評(píng)估：設(shè)計(jì)人員參與施工程度；施工質(zhì)量的檢查、驗(yàn)收的規(guī)范性；有無(wú)必備的防護(hù)措施；施工機(jī)械的先進(jìn)程度。

爆破過(guò)程管理的評(píng)估：作業(yè)人員是否持證上崗；爆破器材的安全管理；爆破作業(yè)的質(zhì)量管理；爆破作業(yè)的職能、職責(zé)管理；應(yīng)急管理，等等。

經(jīng)濟(jì)效益評(píng)估：炸藥的匹配性；炸藥的數(shù)量；單耗的控制；起爆器材的品種、數(shù)量；爆破成本的估算；附帶成本的估算。

爆破危害效應(yīng)的評(píng)估：爆破飛石的預(yù)測(cè)、預(yù)防；爆破振動(dòng)預(yù)測(cè)、預(yù)防；爆破沖擊波的預(yù)測(cè)、預(yù)防；爆破毒害氣體的預(yù)測(cè)、預(yù)防；對(duì)作業(yè)環(huán)境危害的預(yù)測(cè)、預(yù)防，等等。

4 綜掘機(jī)過(guò)硬巖區(qū)弱爆破法的注意事項(xiàng)

實(shí)施弱爆破時(shí)，主要目的是為綜掘機(jī)掘進(jìn)創(chuàng)造條件。因此，在進(jìn)行爆破作業(yè)時(shí)，要根據(jù)綜掘機(jī)的性能特點(diǎn)，使爆破后，硬巖區(qū)域能夠形成可機(jī)械切割條件，又不會(huì)產(chǎn)生過(guò)度破碎，形成薄弱層。

炸藥爆炸能量的釋放是影響爆破效果的關(guān)鍵。在實(shí)施弱爆破作業(yè)時(shí)，要根據(jù)硬巖巖性的特點(diǎn)，選擇裝藥的品種，同時(shí)圍繞爆炸能量的小量、多次、間隔釋放，確保硬巖的裂隙形成。同時(shí)，還要通過(guò)炮孔的堵塞、孔網(wǎng)參數(shù)的調(diào)整和施工質(zhì)量，控制爆炸能量釋放。

在爆破危害的控制中，爆破飛石的控制是關(guān)鍵，必須抓好爆破設(shè)計(jì)、施工質(zhì)量和過(guò)程管理等環(huán)節(jié)，確保能夠?qū)崿F(xiàn)基本無(wú)飛石的效果，而且要對(duì)綜掘機(jī)進(jìn)行預(yù)先防護(hù)。

5 結(jié) 論

鋁土礦綜掘機(jī)過(guò)硬巖區(qū)弱爆破法依托現(xiàn)有技術(shù)、設(shè)備、器材，從理論上是可行的，能夠?yàn)榫C掘機(jī)使用效能的提高創(chuàng)造條件。然而，實(shí)際實(shí)施過(guò)程中，爆破客觀條件對(duì)爆破的影響是復(fù)雜的，也是不可精確預(yù)測(cè)的。鋁土礦綜掘機(jī)過(guò)硬巖區(qū)弱爆破法還需要通過(guò)大量的實(shí)踐，在實(shí)踐中不斷總結(jié)、提高，以便形成更加科學(xué)完善的理論支撐體系。

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