淺析爆破新技術(shù)在采礦工程中的應(yīng)用

■俞宏政 ■江西銅業(yè)公司永平銅礦，上饒 鉛山 334505

1 前言

隨著科技的發(fā)展，在采礦工程中，越來越多的新的爆破技術(shù)被應(yīng)用到實(shí)際工作中去，本文就對爆破新技術(shù)在在采礦工程中的應(yīng)用進(jìn)行闡述。

2 爆破技術(shù)的概述

在采礦開山、修建鐵路、公路時(shí)都需要鉆爆法來開鑿隧道，鉆爆法就是爆破方法中的一種，它就是利用炸藥爆炸釋放出的能量去破壞一些東西原本的結(jié)構(gòu)，而且在不同的工程中所采用的藥包布置和起爆方法的也是不同的的一種技術(shù)。這種技術(shù)涉及到的學(xué)科面非常的廣，包括數(shù)學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、工程地質(zhì)學(xué)等多種學(xué)科都在其中。目前我國在采礦作業(yè)中，爆破采用的炸藥中硝銨類的炸藥是應(yīng)用的最為廣泛，其它類型的炸藥還有硝化甘油炸藥、水膠炸藥等，在我國起爆的常用器材有電雷管、導(dǎo)爆索以及導(dǎo)爆管。

3 爆破技術(shù)的原理

3.1 光面爆破技術(shù)

光面爆破就是炸藥包在爆炸時(shí)在經(jīng)過空氣間隙的緩沖后，使得產(chǎn)生的深孔壓力得到顯著降低，在周圍孔壁上已經(jīng)不能夠再在產(chǎn)生粉碎區(qū)，所以它只能沿少數(shù)光面孔的連線方向形成的裂縫，對需要崩落的那一側(cè)巖石產(chǎn)生破碎的作用，從而使平整的破裂面通過孔與孔之間的縫隙貫通而形成。目前的話，有兩種光面爆破的技術(shù)措施:一種是在邊坡線或輪廓線打孔，然后在炮孔中裝入威力較低的小藥卷，使藥卷與孔壁間能夠保持合適的空隙，而且還要事先預(yù)留一層巖層，這層巖層的厚度為炮孔間距的1.2倍左右，采取這樣的爆破技術(shù)，在爆破后，孔壁面上會留下半個(gè)炮孔痕跡;另一種方法就是預(yù)裂爆破，預(yù)裂爆破就是先在邊坡線或輪廓線上鉆出一些與壁面平行的密集炮孔，這樣的起爆能夠形成一個(gè)沿炮孔中心線的破裂面，這樣就能夠使主體爆破時(shí)產(chǎn)生的地震波的傳播得到阻攔，同時(shí)應(yīng)力波對保留面巖體的破壞作用也能得到阻擋。

3.2 等離子爆破技術(shù)

最近幾年，國外的一些研究人員一直在研究采礦新技術(shù)，而加拿大諾蘭達(dá)公司的研究人員在這方面的研究得到了突破，他們研發(fā)出了等離子爆破技術(shù)。等離子爆破技術(shù)就是不采用化學(xué)能，而是使用電能對堅(jiān)硬的巖石進(jìn)行爆破。等離子爆破需要大量的電能，這些電能研究人員將它們儲存在一種高效的蓄能的電容器組里面，并且通過對觸發(fā)電路的起爆起動器遙控控制，讓開關(guān)裝置完成大電流的開啟和關(guān)閉，而設(shè)置在巖石上的可以承受巨大的作用力的同軸爆破電極則是和同軸電纜相互關(guān)聯(lián)的，電容器組里面儲存的大量電能在起爆的時(shí)候只要短短的幾微秒，就能將孔底300～500mm處封閉的電解質(zhì)轉(zhuǎn)換成高溫、高壓的電離氣體和等離子體，而這段時(shí)間內(nèi)可以產(chǎn)生高達(dá)200MPa的壓力。

而這些電離子或者等離子的急劇膨脹就會導(dǎo)致巖石的破碎。

3.3 采礦爆破作用原理

爆破是利用炸藥爆炸的能量破壞某種物體原來的結(jié)構(gòu)，炸藥蘊(yùn)藏著巨大的能量，因此它是工程爆破能源。普通的工業(yè)用炸藥，一公斤就能在爆炸時(shí)釋放出3.52×10的6次方焦耳，溫度高達(dá)3000℃的能量，在經(jīng)過快速的化學(xué)反應(yīng)后，產(chǎn)生的功率能夠達(dá)到4.72×10的8次方千瓦，而且氣體的壓力更是能高達(dá)幾千到一萬多兆帕，強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了地球上一般的物質(zhì)。被爆破的物體在這種高溫高壓作用下，原來的結(jié)構(gòu)被完全破壞了，呈現(xiàn)出流體或彈塑性體狀態(tài)，所以，在采礦工程中使用炸藥爆破就是采礦爆破的主要作用方式，這樣做就是為了使煤巖能夠產(chǎn)生破壞、松動、震動、壓縮或拋擲等現(xiàn)象。

4 在采礦工程中爆破新技術(shù)的應(yīng)用

4.1 水膠炸藥爆破技術(shù)

首先，1972年美國的杜邦公司首先提出了水膠炸藥。它是在漿狀炸藥的基礎(chǔ)上，利用了有機(jī)胺硝酸鹽(如甲胺硝酸鹽)來作為它的敏化劑，同時(shí)對化學(xué)交聯(lián)技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步的使用和改進(jìn)，生產(chǎn)出具有較高雷管感度和可用普通雷管起爆的炸藥，這就是水膠炸藥。水膠炸藥質(zhì)量穩(wěn)定，具有抗水性能好、安全性能高、爆破威力大、規(guī)格品種齊全等優(yōu)點(diǎn)。它適用范圍為無沼氣和(或)礦塵爆炸危險(xiǎn)的爆破工程，所以在進(jìn)行開采時(shí)，對含硫量較高的礦床，可以使用水膠炸藥，這樣就能夠降低可燃性，避免發(fā)生二次燃燒事故，保證煤礦開采的安全。

4.2 無線分段起爆網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

通過爆破網(wǎng)絡(luò)，利用導(dǎo)爆管對炸藥進(jìn)行引爆，同時(shí)還能形成內(nèi)外結(jié)合的炮孔的就是無限分段起爆網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展進(jìn)步，在采礦爆破中普遍的采用了這種爆破技術(shù)。因?yàn)檫@項(xiàng)爆破技術(shù)現(xiàn)今還沒有可以進(jìn)行起爆前檢查的專用設(shè)備，所以一般會在炮孔外面，采用連側(cè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信號的傳輸，并且在每一排炮孔之間的孔外面，還要連接相應(yīng)的雷管，保證起爆信息的準(zhǔn)確傳達(dá)，確保爆炸的效果。

4.3 電雷管爆破技術(shù)

為了保證安全，工業(yè)炸藥必須要用雷管才能引爆。起爆的方法一般分為有電和非電兩種方式，有電的起爆方法就是讓電雷管內(nèi)的灼熱橋絲被電熱點(diǎn)燃從而引爆炸藥;而非電的起爆方法則是由導(dǎo)火索的火焰或者導(dǎo)爆索、導(dǎo)爆管傳遞的沖擊波來引爆雷管，從而起爆炸藥。這兩種起爆的方式因?yàn)槎寄軌虬凑赵O(shè)計(jì)的要求按順序起爆每一個(gè)藥包，并且能做到由毫秒到秒量的時(shí)間間隔，所以也成為了一種重要的，用來提高各種爆破效果的手段。電雷管雖然容易受到各種因素的影響，產(chǎn)生早爆、遲爆、拒爆等各種安全隱患情況，但是因?yàn)樗僮骱唵?、性能?yōu)良、爆炸性強(qiáng)，所以目前在我國還是屬于比較常用的起爆設(shè)備。

5 需要注意的事項(xiàng)

5.1 合理的起爆方式

首先，在工程爆破中，引爆藥包中的工業(yè)炸藥有兩種:一種是通過雷管的爆炸起爆工業(yè)炸藥;一種是用導(dǎo)爆索爆炸產(chǎn)生的能量去引爆工業(yè)炸藥，而導(dǎo)爆索本身需要先用雷管將其引爆。

其次，絕大多數(shù)爆破工程都是通過群藥包的共同作用實(shí)現(xiàn)的。通過單個(gè)藥包的起爆組合，向多個(gè)起爆藥包傳遞信息和能量的系統(tǒng)稱為起爆網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)起爆方法的不同，起爆網(wǎng)絡(luò)分為電力起爆網(wǎng)絡(luò)、導(dǎo)爆管起爆網(wǎng)絡(luò)、導(dǎo)爆索起爆網(wǎng)絡(luò)三種，后兩種起爆網(wǎng)絡(luò)也稱非電起爆網(wǎng)絡(luò)。在工程實(shí)踐中，有時(shí)根據(jù)施工條件和要求采用上述不同起爆網(wǎng)絡(luò)組成的混合起爆網(wǎng)絡(luò)。

5.2 確定恰當(dāng)?shù)难悠跁r(shí)間

合理的確定延期時(shí)間。為了能夠給后排的爆破留出一個(gè)自由面，在每一個(gè)炮孔和炮孔之間、排和排之間必須要有合理的延遲時(shí)間，最佳延遲時(shí)間則是按照每米最低抵抗線延遲15ms為標(biāo)準(zhǔn)來確定的。通過這樣一個(gè)合理恰當(dāng)?shù)难訒r(shí)，就可以減少爆破時(shí)飛石的可能性，同時(shí)給后排的巖石提供一個(gè)可以向前移動的充足時(shí)間，確保后排爆破的能夠順利的進(jìn)行，從而取得良好的爆破效果。

5.3 加強(qiáng)飛石安全防控

(1)爆區(qū)覆蓋。在爆破現(xiàn)場，容易產(chǎn)生飛石的情況，為了防止飛石的飛散，可以對爆破區(qū)進(jìn)行覆蓋。橡膠防護(hù)墊，鐵絲網(wǎng)，用環(huán)索連接的圓木，工業(yè)氈墊，帆布，草墊子等材料的強(qiáng)度高、重量大，韌性好，而且能夠相互連接組成厚大的整體，還能容易的被牢固的固定，因此覆蓋材料可以選擇這些。

(2)設(shè)立警戒區(qū)。因?yàn)楸片F(xiàn)場存在著一些如飛石、粉塵爆炸等危險(xiǎn)因素，所以要以爆破區(qū)為中心設(shè)立警戒區(qū)域，提醒不明情況的群眾避開此區(qū)域，而且在這個(gè)區(qū)域內(nèi)絕對不可以有非工作人員進(jìn)入。在這個(gè)區(qū)域內(nèi)還要修建堅(jiān)固可靠、能夠抵御飛石沖擊的避炮棚，在工作人員因工作需要不能撤離或無法撤離時(shí)，能夠進(jìn)行躲避，保證工作人員的人身安全。

6 結(jié)論

采礦工業(yè)中，爆破的新技術(shù)應(yīng)用的越來越廣泛，使采礦工程整體的質(zhì)量得到了提升，但是我們在使用這些技術(shù)的同時(shí)也要注意安全，畢竟我國的基本國策是以人為本。