金屬礦山地下開采中深孔爆破工藝技術優(yōu)化

吳松平

（中國黃金集團江西金山礦業(yè)有限公司，江西 德興 334213）

中深孔爆破技術是礦山開采過程中最常用的一種生產技術，具有效率高、作業(yè)時間短的特點，在礦山開采過程中發(fā)揮了重要的作用。但是中深孔爆破技術對起爆方式、炮眼深度計算等技術要點要求比較高，需要做好技術應用管理，有效發(fā)揮中深孔爆破技術在礦山生產中的優(yōu)勢。

1 中深孔爆破技術的優(yōu)點闡述

近年來，我國金屬礦山開采的質量和效率都在大大提高，這其中離不開金屬礦山生產技術和生產工藝的支持。鑿巖爆破一直以來都是礦山生產的重點和難點，中深孔爆破技術在礦塊回采中的應用，不僅能夠有效解決礦山開采的難度，而且還提升了礦山生產的效率。具體的說，中深孔爆破技術的優(yōu)點主要包括以下幾個方面。

1.1 安全高效

礦山開采過程中，中深孔爆破技術的應用不僅能夠節(jié)約爆破器材，而且還減少了釬具的損耗。另外，中深孔爆破技術的應用最主要的是提高了炮眼利用率，根據相關分析，在應用中深孔爆破技術的礦山開采過程中，炮眼利用率至少提高了20%，礦山生產的效率大大提高。同時，中深孔爆破技術相對來說應用的爆炸材料也比較少，爆破的安全系數高，礦山生產的安全性得到相應的保障。

1.2 降低生產成本

采用了中深孔爆破技術的鑿巖爆破生產速度大大提高，中深孔爆破技術的應用能夠有效減少回采過程中使用的設施設備的成本，例如通風設施、掘進機械等使用成本會大大降低，整個礦塊回采的工期會減少，相應的人力、財力和物力成本都會得到有效控制。

1.3 為后續(xù)施工打下堅實基礎

礦山生產過程中深孔爆破技術的應用能夠在保證人員、設備不變的前提下減少礦塊回采的時間，為下一步礦山開采工作開展奠定良好基礎。

2 影響中深孔爆破技術應用效果的因素分析

中深孔爆破技術在礦山生產中具有十分明顯的優(yōu)勢，但是在具體應用過程中，如果沒有對各個方面因素進行控制，就有可能對中深孔爆破的效果產生不良影響，具體的說，影響中深孔爆破效果的因素主要有以下幾個方面。

2.1 中深孔鑿巖施工

中深孔鑿巖施工的質量和效果對裝藥、爆破、落礦以及礦石運搬、礦石回收都會產生直接的影響，同時中深孔鑿巖施工還會對中深孔爆破的成本、爆破安全性以及人工勞動強度等產生影響。通常情況下，礦山中礦體各個水平的中深孔施工工期相對來說都比較長，并且在中深孔施工過程會受到礦山地質條件、臨近中段水平爆破震動等相關因素的影響出現不同程度的施工損壞，有的中深孔甚至出現了堵塞、錯位等問題[1]，這不僅導致了中深孔爆破裝藥的藥量大大減少，更重要的是對中深孔爆破的質量產生了不利影響。

2.2 爆破器材質量存在問題

爆破器材的質量與中深孔爆破的效果息息相關，如果爆破器材質量存在問題，前一排的中深孔沒有正常起爆，后一排的中深孔沒有爆破的自由面，導致爆破異常，死炮懸頂。

2.3 人為因素的影響

爆破操作人員的身體素質、專業(yè)能力以及工作經驗等會對中深孔爆破的效果產生影響，不同的操作人員，得到的爆破效果是不同的，為了保障中深孔爆破的效果，必須要對個人裝藥操作方法和習慣進行規(guī)范，根據實際工作觀察分析，在中深孔爆破的具體實施過程中，經常存在以下幾個方面的問題。一是相關準備工作不足。在裝藥之前，沒有對炮孔孔壁的完整度進行查驗，沒有及時發(fā)現深孔中相互貫通、堵孔或者與上水平貫穿等問題，沒有進行炮孔疏通，對于貫通孔、與上水平貫穿孔等沒有采取必要的防護措施就直接裝藥，爆破的安全性難以保障；二是相關細節(jié)管理不到位。受到個人判斷角度存在差異以及人為操作水平的限制，在中深孔爆破的現場，沒有對頂板、片幫浮石進行徹底的撬除，在爆破過程中，由于臨近爆破區(qū)發(fā)生震動，掉落的浮石有可能會砸壞甚至是砸斷導爆管，產生拒爆，拒爆后只能在第二天進行爆破，但是這個時間段內，中深孔中的炸藥受潮，爆炸的性能和效果會受到一定的影響；三是客觀條件的制約。礦山巷道的空間是十分有限的，對中深孔的裝藥空間比較小，在裝藥過程中經常會出現人員站立不穩(wěn)導致裝藥施力不足、裝藥量不夠以及裝藥密度不達標等問題[2]；四是對裝藥設備的不良影響。在裝藥過程中，由于人為操作不當導致裝藥器的低風調節(jié)出現問題，低風調節(jié)不合適，造成裝藥抽拔輸藥管的時候出現了夾管、跑管的問題，這直接影響到中深孔裝藥的密度，對爆破效果產生不利影響。

2.4 中深孔爆破的自由面

爆破自由面指的是在藥包附近的被爆破的巖體與空氣之間的接觸截面。自由面在中深孔爆破中發(fā)揮著十分重要的作用，是形成爆破漏斗的主要因素之一。目前在礦山生產過程中，中深孔爆破仍然以人工裝藥為主，因此在裝藥過程中，很容易受到主觀意識的影響，對中深孔的爆破自由面判斷不足，在組織中深孔爆破的時候出現了超前爆破的現象，也就是說中深孔的爆破不能對自由面進行充分的利用，爆破效果不理想。

2.5 爆破補償空間

爆破補償空間是影響爆破效果的關鍵要素之一，如果爆破補償空間不足，那么就會對排炮的爆破產生壓制，不利于中深孔爆破能量的釋放，影響中深孔爆破的整體效果[3]。因此，在開展中深孔爆破之前，必須要留出足夠的補償空間，并且前一排中深孔爆破的效果會對后一排爆破效果產生直接的影響，例如前一排爆破效果不佳，就會導致后一排中深孔爆破的抵抗線增加，補償空間會相應的減少，降低后一排爆炸的可能性，進而形成一種超擠壓爆破，爆破的效果和安全性難以保證。

3 礦山地下開采中深孔爆破工藝技術優(yōu)化的對策和措施

為了保證中深孔爆破的安全和質量，切實發(fā)揮中深孔爆破技術在礦山地下開采過程中的重要作用，建議從以下幾個方面采取措施，對礦山地下開采中深孔爆破工藝技術進行優(yōu)化。

3.1 創(chuàng)造有利的爆破條件

為中深孔爆破創(chuàng)造有利的條件是保證中深孔爆破效果和質量的重要基礎，具體的說，需要在以下幾個方面采取措施。

一是在礦山地下開采生產的現場，要對中深孔爆破的現狀進行科學的評估，結合現場的實際情況，為中深孔爆破留出足夠的補償空間；另外，在應用中深孔爆破技術進行爆破之前，出礦量必須達到相應的要求，也就是說補償空間的系數至少要大于20%，這樣才能夠充分發(fā)揮中深孔爆破的技術優(yōu)勢；二是根據中深孔爆破補償空間的大小，對中深孔爆破的方式、爆破裝藥量等進行科學合理的調整和優(yōu)化；三是保證垂直切割邊界有充足的自由面，減少因自由面不足導致的夾制作用；四是同一排的中深孔要采用同一段別進行起爆，這樣能夠充分利用自由面，保證起爆的效果；五是深孔要使用導爆管、雷管以及導爆索聯合起爆的方式，這樣能夠保證爆破傳爆的可靠性；六是要及時清理和處理不合格的中深孔，深孔的裝藥量要符合相關的設計要求；七是在深孔裝藥之前，要對爆破器材的質量進行嚴格的檢查，嚴禁不合格的爆破器材應用在中深孔爆破當中，影響爆破的質量和安全。

3.2 改進中深孔爆破的技術參數

根據礦山的實際情況對中深孔爆破的技術參數進行改進和優(yōu)化是保證中深孔爆破技術優(yōu)勢的關鍵。具體的說，要做好以下幾個技術參數的改進。一是要對最小抵抗線進行優(yōu)化。礦石破碎的內在動力會產生爆破應力波和爆轟氣體，其中爆破應力波會讓礦巖產生裂隙，而爆轟氣體則會利用列席進一步破碎礦巖。爆破應力波的作用效果是隨著與爆源中心距離的大小而改變的，距離爆源中心距離越近，爆破應力波越大，隨著距離增大，爆破應力波呈現衰減態(tài)勢[4]，根據這一點，可以將爆破應力波分為沖擊波作用區(qū)、壓縮波作用區(qū)以及彈性波作用區(qū)三個部分。其中，礦巖的破碎主要發(fā)生在沖擊波作用區(qū)以及壓縮波作用區(qū)，這兩個區(qū)的作用范圍通常情況下是藥包半徑的10倍至15倍，超出區(qū)域范圍的只能是通過爆炸生氣體使巖體產生拋擲進而破碎；二是改進炮孔的密集系數。礦巖的爆破依靠的是氣體的推力以及反向應力波的作用，因此當孔底距比較小的時候，炮孔之間會形成一個弱面，中深孔爆破過程中產生的爆破能量會從薄弱面產生逸散，爆破能量的作用得不到充分發(fā)揮，造成類似光面爆破的效果，過早產生的能量逸散還會導致礦巖局部區(qū)域未能完全破碎、爆破后大塊較多等問題。因此，必須要根據實際情況，對孔底距、最小抵抗線等進行調整，改進炮孔的密集系數；三是確定炸藥消耗量。炸藥消耗量也是影響中深孔爆破效果的重要因素之一，如果消耗量較大，那么就有可能造成爆破炸藥浪費的問題，而如果炸藥的消耗量較少，那么有可能造成爆破不徹底、爆破達不到預期等問題，對后續(xù)的爆破效果也會產生一定不良的影響。

對于炸藥消耗量，通常情況下是根據q=Q/A進行計算，其中，Q代表的是A炸藥量，而A代表的是體積，根據相關經驗和實驗，q的值大約在0.3至0.4之間。

3.3 優(yōu)化中深孔爆破的工藝

優(yōu)化中深孔爆破工藝主要從以下幾個方面采取措施。一是要合理選取起爆間隔的時間。微差爆破不僅能夠降低地震爆破效應，而且還能夠改善爆破塊度、提升爆破的質量，但是微差爆破的效果取決于微差時間的合理控制[5]。

從爆破能力利用角度來分析，一方面要從應力殘余作用的角度出發(fā)，先爆破的藥包與后爆破的藥包之間相互連貫，選取的爆破微差時間大約為5ms至35ms，另一方面，要從巖石相互撞擊作用角度出發(fā)，要給予相應的時間讓巖體充分的爆開，為下一排爆破創(chuàng)造足夠的自由面，同時時間要縮短到前一排巖體正在運動中、后一排巖體完全爆開，兩排運動中的巖體再次發(fā)生撞擊，下一步的破碎，降低爆破后的大塊的產生，微差選取的時間為20ms至50ms；二是要對炮孔的裝藥密度進行加強。這里主要的是要通過人為操作優(yōu)化加強炮孔的裝藥密度。一方面，要對相關人員進行專業(yè)知識、相關技能的培訓，提升中深孔爆破操作人員的專業(yè)能力和水平，保證其能夠在中深孔爆破過程中嚴格按照相關標準和規(guī)范進行裝藥。另一方面，要對每個炮孔的裝藥量進行嚴格的統(tǒng)計，及時發(fā)現裝藥量不達標的情況并進行補充；三是要確保炮孔填塞。每一個炮孔在完成裝藥之后，都要進行及時的填塞，這樣能夠加強爆破氣體的作用，改善和提升爆破的質量。

3.4 加大人員培訓力度

上文分析中提到，人為因素是影響中深孔爆破效果的重要因素之一，因此為了保證中深孔爆破工藝優(yōu)勢的發(fā)揮，必須要加強人員的培訓。一方面，要加大中深孔爆破技術人員的培訓工作，按照理論和實踐相結合的思路，通過專題講座、經驗交流等途徑提升專業(yè)人員的能力。另一方面，要加強安全培訓。尤其是要對中深孔爆破相關細節(jié)進行安全技術培訓，保證爆破的安全和爆破質量。

4 結語

中深孔爆破在金屬礦山地下開采中發(fā)揮著十分重要的作用，必須要結合礦山的實際情況，為中深孔爆破創(chuàng)造有利條件，并且改進相關參數、優(yōu)化爆破工藝、加強人員培訓，不斷提升和優(yōu)化中深孔爆破技術工藝，為礦山開采生產提供可靠的技術支持。