爆破技術(shù)在采礦工程建設(shè)項目中的應(yīng)用研究

趙清全

（華能云南滇東能源有限責(zé)任公司礦業(yè)分公司，云南曲靖655508）

1 引言

近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)水平的快速發(fā)展，社會各行各業(yè)對資源的需求量越來越大，采礦業(yè)開始呈現(xiàn)蓬勃向上的發(fā)展勢頭。采礦工程中的建設(shè)項目從設(shè)計到施工都不可避免地要受到地形地貌的影響，從而使整個建設(shè)過程異常復(fù)雜和困難。為了在合同規(guī)定的工期內(nèi)高質(zhì)量地完成礦井工程建設(shè)項目，需要選用合適的爆破技術(shù)以克服特殊地貌的影響。

關(guān)于爆破技術(shù)在采礦工程建設(shè)項目中的應(yīng)用，國內(nèi)外很多學(xué)者結(jié)合不同的地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行了深入的研究，取得了一些成果。本文在這些研究成果的技術(shù)上，結(jié)合作者自己的采礦工程建設(shè)項目管理經(jīng)驗，在介紹爆破技術(shù)原理的基礎(chǔ)上，分析了我國當(dāng)前采礦工程中常用爆破技術(shù)的各種特點及適用范圍，指出在采礦工程中應(yīng)用爆破技術(shù)時，需要考慮當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)水文條件和地形地貌等的影響，并采用科學(xué)合理的爆破參數(shù)，還需要做好各種安全防護(hù)措施。通過本文的闡述，希望能為工程實踐提供理論指導(dǎo)。

2 爆破技術(shù)概述

爆破技術(shù)是利用炸藥等爆炸物在有限空間內(nèi)瞬時起爆，釋放出巨大的能量，從而破壞障礙物的原始結(jié)構(gòu)，達(dá)到特定的工程目的[1]。爆破技術(shù)涉及物理與化學(xué)變化過程，使用過程中需要根據(jù)不同的地質(zhì)條件、地貌環(huán)境以及作用目的選擇合適的炸藥物和起爆方法。據(jù)測算，1t 普通工業(yè)炸藥爆炸時瞬間溫度可達(dá)3500℃、氣壓可達(dá)10 000MPa，釋放的能量可達(dá)3.67×106J，平均功率約4.86×108kW，在這種高溫高壓沖擊下，巖石會瞬間變?yōu)榱黧w或彈塑性體狀態(tài)。因此，爆破技術(shù)在特殊地質(zhì)環(huán)境的施工中獲得了廣泛的應(yīng)用，比如，采礦工程、礦井建設(shè)、隧道修建、水渠挖掘等。目前，我國廣泛采用的爆破技術(shù)中，以硝銨類炸藥的應(yīng)用最為廣泛，其他常用的炸藥有硝酸甘油、水膠炸藥等；常用的起爆器材有導(dǎo)爆管、導(dǎo)爆索、電雷管等。

爆破技術(shù)在各類工程項目建設(shè)過程中應(yīng)用時具有一定的危險性，因此，在操作過程中，需要指派具有相關(guān)工程經(jīng)驗的技術(shù)人員嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范組織實施，并要做好安全防護(hù)措施。

3 采礦工程中的常用爆破技術(shù)

3.1 雷管爆破技術(shù)

雷管爆破技術(shù)是使用最廣泛、操作最簡單的一種爆破技術(shù)，有普通雷管起爆和電子雷管起爆2 種方式[2]。普通雷管起爆是利用化學(xué)導(dǎo)索的燃燒來控制起爆時間，電子雷管起爆是利用電子計時電路控制起爆時間，這是二者最主要的區(qū)別。相比于普通雷管起爆，電子雷管起爆具有起爆時間易于控制、較易實現(xiàn)連續(xù)爆破且爆破效果好等優(yōu)點，但是電子電路設(shè)計較為復(fù)雜，需要采取濾波技術(shù)防止電流噪聲對起爆電路的干擾，無形中增加了使用成本。

3.2 精確爆破技術(shù)

精確爆破技術(shù)可以分為預(yù)裂縫爆破和光面爆破2 種方式。預(yù)裂縫爆破是在主爆區(qū)爆破之前，先依照地質(zhì)和巖體特點，爆破出一條具有一定寬度的貫穿裂縫，起到緩沖、阻隔爆炸波的作用，減少對主爆區(qū)的副影響；光面爆破是在主爆區(qū)爆破之前，先爆破出一排爆炸孔，同樣起到緩沖和阻隔的作用，然后再對主爆區(qū)巖石進(jìn)行大面積爆破。精確爆破技術(shù)更多地應(yīng)用在地質(zhì)結(jié)構(gòu)不穩(wěn)固的山體工程建設(shè)項目中，實現(xiàn)起來較為復(fù)雜，對技術(shù)水平要求比較高。

3.3 分段爆破技術(shù)

分段爆破技術(shù)主要應(yīng)用在多點爆破的場合，實施過程中需要在炮孔外設(shè)置非電導(dǎo)爆破網(wǎng)絡(luò)，在該爆破網(wǎng)絡(luò)起爆后，利用炮孔內(nèi)外結(jié)合延時技術(shù)實現(xiàn)大面積爆破。這種爆破技術(shù)爆破面積較大，如果非電導(dǎo)爆破網(wǎng)絡(luò)時間控制電路設(shè)計得較為科學(xué)的話爆破延時時間可以精確控制，爆破質(zhì)量較高，且產(chǎn)生的安全隱患較小。

3.4 等離子爆破技術(shù)

前3 種爆破技術(shù)主要是利用火藥類炸藥，爆破面積不利于控制，且會對環(huán)境產(chǎn)生一定的污染。等離子爆破技術(shù)是利用蓄能電容器代替炸藥，提前將高電壓的電能儲存在電容器中，需要起爆時利用遙控器觸發(fā)電路控制電容器瞬間釋放出高電壓的電能，將電能通過電-等離子體轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換成等離子體，同時釋放出高壓氣體，等離子體和高壓氣體在有限空間內(nèi)迅速膨脹從而產(chǎn)生巨大的破壞作用，最終破壞巖石等障礙物。

這種爆破技術(shù)不會對環(huán)境產(chǎn)生污染，同時對周圍巖體的副作用較小，有利于維護(hù)爆破空間圍巖的穩(wěn)定性，但是蓄能電容器、電-等離子體轉(zhuǎn)換裝置等價格昂貴，會增加整個工程項目的建設(shè)成本。

4 采礦工程中進(jìn)行爆破的注意事項

4.1 考慮當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)環(huán)境和地形地貌

在爆破前，需要對礦產(chǎn)分布區(qū)的地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行準(zhǔn)確的勘探，研究清楚巖石類型及分布、地下水流向、溶洞分布等地質(zhì)水文信息，還要研究當(dāng)?shù)氐牡匦蔚孛惨约帮L(fēng)向等有可能影響爆破效果的自然因素。統(tǒng)籌考慮這些因素后，結(jié)合礦床分布、爆堆分布、爆破方向等技術(shù)要求，設(shè)計科學(xué)合理的爆破方案，確保爆破達(dá)到理想的效果。

4.2 設(shè)計科學(xué)合理的爆破參數(shù)

爆破之前，需要確定科學(xué)、合理的爆破參數(shù)，根據(jù)巖體硬度、爆破廣度和深度等計算炸藥裝藥量；根據(jù)連續(xù)爆破時間要求設(shè)計起爆電路；對于不同的爆破巖體，需要根據(jù)計算出來的孔距、排距、孔深等數(shù)據(jù)布置加密孔；對于爆破區(qū)域內(nèi)有夾層、裂隙、軟弱面的情況，需要結(jié)合這些層、縫、面的空間分布設(shè)計合適的空位等。每次爆破之后，要做好數(shù)據(jù)記錄，并根據(jù)爆破效果分析參數(shù)設(shè)置得是否合理、是否達(dá)到了預(yù)期目的，總結(jié)經(jīng)驗，以便于下次爆破時設(shè)計出最優(yōu)的參數(shù)、取得最理想的效果。

4.3 注意爆破過程中的安全防護(hù)

進(jìn)行采礦工程建設(shè)項目施工時，既要將施工成本控制在預(yù)算范圍之內(nèi)，更要保證施工質(zhì)量和安全。在爆破方案設(shè)計時，需要計算爆破半徑，根據(jù)計算數(shù)據(jù)劃定安全區(qū)域；在爆破實施過程中，需要及時疏散相關(guān)人員，確保所有人都在安全區(qū)域內(nèi)后再開始爆破，同時，要安排經(jīng)驗豐富的工程技術(shù)人員實施爆破；爆破之后，要等待有毒有害氣體完全擴(kuò)散、明火和電火花等不會再次引發(fā)爆炸事故后，再安排清掃現(xiàn)場，清掃時要注意盡量減少震動，以防引發(fā)山體崩塌、塌陷等自然災(zāi)害。

5 結(jié)論

采用爆破技術(shù)能夠極大地促進(jìn)施工進(jìn)度和質(zhì)量，但是又給施工安全帶來了很大的安全隱患。因此，需要統(tǒng)籌考慮，在做好各種安全防護(hù)措施之后再采用爆破技術(shù)。本文結(jié)合作者的工作經(jīng)驗，在簡單介紹爆破技術(shù)的原理和各種炸藥及起爆器的基礎(chǔ)上，分析了采礦工程建設(shè)項目中常用爆破技術(shù)的特點及適用范圍，指出需要在施工時根據(jù)具體工程特點合理選用。在采礦工程中應(yīng)用爆破技術(shù)，還應(yīng)考慮當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)水文環(huán)境和地形地貌等對爆破的影響，同時，要綜合以上因素設(shè)計科學(xué)合理的爆破參數(shù)，以求達(dá)到理想的爆破效果。最重要的是，要做好各種安全防護(hù)措施，避免出現(xiàn)人員傷亡事故。

在采礦工程建設(shè)項目中應(yīng)用爆破技術(shù)，需要考慮將施工成本控制在施工預(yù)算內(nèi)，通過建立成本核算機制，避免因為爆破技術(shù)給施工增加額外的成本負(fù)擔(dān)，可以作為今后的一個研究方向。