爆破技術在采礦工程中的應用探索

謝煥舜

（本溪鋼鐵（集團）歪頭山鐵礦，遼寧 本溪 117000）

1 爆破技術概述

（1）爆破技術簡介。爆破技術顧名思義，就是爆炸和破壞，即利用炸藥爆炸的力量來對某種物體的原結構進行破壞。爆破技術所涉及的學科較多，涵蓋力學、物理學、化學、數(shù)學、工程地質以及材料動力學等等。工程爆破技術的能量源是炸藥，其蘊含著巨大的能量。通常來說，一公斤的普通工業(yè)炸藥能夠將物體原有的結構進行完全的破壞，被爆破的物質經過炸藥的作用會呈現(xiàn)出流體或彈塑性體狀態(tài)。據(jù)不完全測算，一公斤普通炸藥其能夠釋放3520000焦耳能量，在化學反應作用下能夠產生472000000次方千瓦的功率，溫度能夠高達3000℃，可見其釋放的能量是巨大的。

（2）爆破技術的應用。爆破在很多行業(yè)中被廣泛的應用，諸如采礦、隧道挖掘等等，通過炸藥爆炸產生的能量對原有的結構進行破壞，得到人們預想的結果。從而爆破技術得到了廣泛的應用，尤其是在礦山開采、石方開挖等工程中，爆破技術對于這類工程是不可或缺的，是工程得以實施的前提。炸藥和起爆器材是爆破工程的必備材料。水膠炸藥、硝胺類炸藥是我國爆破技術中常用的兩種炸藥類型；起爆器材的種類則相對豐富多樣，導爆索、數(shù)碼電雷管以及導爆管雷管等都是常用的起爆器材。

（3）爆破采礦技術的原理。炸藥爆炸必須同時具備三個條件，一是發(fā)生放熱反應，這也是告訴自動進行的首要條件，二是反應高速進行，由此才能帶來更大的能量，三是生成大量的氣體，這也是做功的介質。依托于外力的作用將炸藥爆炸，爆炸過程中產生大量的熱量并釋放，形成高熱的氣體，從而利用爆炸過程中產生的強烈沖擊力，擊破礦石，這就是爆破采礦技術的工作原理。爆破工作中最重要的就是安全問題，爆破過程中炸藥爆炸是主要安全事故，為此需要采取有效的安全防護措施避免炸藥意外爆炸，只有不斷完善爆破技術，降低爆破的風險性，才能夠更好地推廣爆破技術工業(yè)生產及人們生活中的應用。

2 爆破技術在采礦工程中的應用

（1）中深孔爆破技術。中深孔爆破技術是當前國內主要采用的一種爆破方式，主要應用在采礦、鐵路開挖、水利工程以及礦山剝離等工程中。一般來說，對于中小型露天礦山開采，主要推廣的技術就是中深孔爆破技術，將開采技術和鑿巖穿孔設備應用于中小型露天礦山。根據(jù)露天礦山地形地貌和生產規(guī)模的不同，資金投入的差異等采用不同的開采方式，諸如采用中深孔簡易臺階、標準臺階以及輕型鉆機的矮臺階等方式開采。爆破過程中，爆破技術可以采取多段微差爆破的形式，主要以非電起爆系統(tǒng)為主。露天礦山的條件不同，而中深孔爆破開采技術種類較多，剛好契合，為露天礦山安全技術改造提供了有力的支持，提供了多種技術途徑和操作手段；為開采提供了較高的安全保障和良好的作業(yè)條件，由此推動了開采能力的提升，提高了生產效率，同時還兼具爆破量大、飛石少、爆破器材配送便利等多個優(yōu)點，有效地提升了綜合效益。中深孔爆破技術的應用，顛覆了以往淺孔爆破的方式。在實際的應用中不宜將安全平臺設計過大，要注意前排藥量要比后排的小，減小拋擲距離，確保爆破松散度并有效控制飛石距離。

（2）等離子爆破技術。炸藥爆破是傳統(tǒng)的爆破技術中最常見的形式，但炸藥爆炸時產生的有害氣體對環(huán)境產生不良影響，污染環(huán)境。今天，我們追求地是可持續(xù)發(fā)展，在人們環(huán)保意識日益攀升的狀態(tài)下，爆破技術的應用必須要關注環(huán)境保護的問題，盡量降低爆破技術給環(huán)境帶來的污染。等離子爆破技術就是通過利用電能取代化學能，從而實現(xiàn)對巖石的破壞。工作原理如下：通過在蓄能電容器中儲存巨大的電能，通過遙控器觸發(fā)電路的充分利用，從最大電流開關裝置進行啟動并工作，此外還有有效完成閉合工作。在起爆情況下，電容器能夠向著封閉的炮孔底釋放出巨大的電能。釋放出來的電能能夠有效地轉化電解質，將電解質轉化為等離子，其壓力能夠達200MPa。等離子在加速膨脹的狀態(tài)下能夠擊碎巖石。等離子爆破技術具有多方面的優(yōu)勢，其不僅不生成有害氣體，還能夠保護采礦環(huán)境。

（3）數(shù)碼電子雷管爆破技術。數(shù)碼電子雷管與普通雷管無論是技術性能還是使用方法等方面有優(yōu)勢，普通雷管的使用原理是依托于化學物質燃燒的作用來實現(xiàn)時間的延期，而電子雷管則是通過在自帶微型電子芯片定時實現(xiàn)延期。在實際爆破中，爆破員將按爆破設計預先編好的順序對數(shù)碼雷管進行授時，使相鄰炮孔按順序合理地完成延期間隔起爆。數(shù)碼雷管的延期時間可根據(jù)爆破現(xiàn)場實際需要做出適當調整。電子雷管的每一發(fā)都有一個防護濾波器，該濾波器與環(huán)形線一同實現(xiàn)共同工作，從而有效地規(guī)避安全隱患。另外數(shù)碼雷管能夠在線檢測避免出現(xiàn)漏連或遺失。

電子雷管爆破技術當前已被廣泛應用到采礦工程中，其所具有的精密度高、爆破質量優(yōu)良等推動了該技術在采礦工程的廣泛應用。

（4）激光和光纖起爆系統(tǒng)。激光和光纖起爆系統(tǒng)是由兩部分構成的，分別為激光起爆系統(tǒng)和光纖起爆系統(tǒng)，但其控制源相同，是由同一臺激光裝置來進行控制的。其引爆原理是通過光纖母線和光纖腳線進行照射來實現(xiàn)引爆。激光和光纖起爆系統(tǒng)是一種新型起爆系統(tǒng)，已經在采礦工程中進行了廣泛的應用。激光照射對于人的不良影響較小，該方法還可以進行遠距離起爆，這些都是該起爆方法的優(yōu)點。激光和光纖起爆系統(tǒng)的應用過程中，激光點火和續(xù)燃的性能都比較高，在安全性方面也更高，施工現(xiàn)場很少產生火藥殘留的情況，整體效果與電雷管效果基本一致，因此在采礦工程中被提倡。

（5）水膠炸藥爆破技術。當前在我國采礦行業(yè)中，銨油炸藥是使用最為普遍的一種炸藥，因為銨油炸藥價格低、性能好，在業(yè)內獲得了廣泛的好評和應用。但是，銨油炸藥具有一個顯著的缺點即可燃性極高，在爆炸過程中可能引燃爆炸產生的粉塵，從而導致安全事故，尤其是開采含硫量較高的礦床時，引燃的幾率則急劇攀升。因此，需要對該技術進行創(chuàng)新和改進，降低炸藥的相對引燃性。水膠炸藥則有效地彌補了這一不足，能夠有效地避免二次爆燃事故的發(fā)生，因此可以在采礦工程中加大水膠炸藥的推廣力度，在含硫量較高的煤礦采掘工作中采用水膠炸彈來進行爆破，從而避免燃燒事故的發(fā)生，提升煤礦開采的安全性。

3 爆破技術在采礦工程中的應用策略

（1）對爆破技術和爆破器材進行合理的選擇。爆破技術的有效應用離不開新技術和新器材的支持，要想推動爆破技術在采礦工程中的有效應用，發(fā)揮爆破技術的真正作用，就需要從選擇正確的爆破技術和合理的爆破器材入手，這也是一項關鍵性的策略。在實際的工作過程中，采礦企業(yè)首先要做好礦產勘察工作，對地形、地貌以及礦產類型進行勘察，然后根據(jù)勘察結果選擇最為適用的爆破技術，應用高效且適用的爆破器材。其次，采礦企業(yè)要在運行中建立起完善的規(guī)章管理制度，針對不同的爆破技術、爆破器材都建立起使用規(guī)范，以提升操作的規(guī)范化，從而降低安全風險，作業(yè)前還需要做好安全教育培訓工作，確保絕對的安全性。最后，爆破作業(yè)開展中要做好爆破器材的檢查工作，確保外觀完整、性能正常、質量合格，要做好詳盡的檢查以提升操作的安全性。對于雷管、起爆具這類引爆物品，要對其各項指標都進行檢測，要對炸藥的參數(shù)進行檢驗，確保爆炸強度、爆炸范圍以及爆炸速度，從而做好相應的準備。一切準備工作就緒后再開展爆破工作。

（2）確定飛石安全范圍。爆破工作必然帶來大量的飛石，這是爆破不可避免的問題，為此要做好飛石安全范圍的確定工作，這也是爆破工作中的一項重要內容，直接關乎人身安全問題。對于飛石安全范圍的確定，一是要設立爆炸覆蓋，就是指在爆破工作開展之前，應用草墊、鐵絲網(wǎng)等強韌性材料對爆區(qū)進行覆蓋，從而為飛石提供一個緩沖，從而提升爆破的安全性。二是要設立警戒區(qū)，所謂的警戒區(qū)就是飛石安全范圍區(qū)，通過委派專人進行看管并放置標牌說明，從而抵擋飛石濺落，降低飛石濺落的風險，保護人員和財產的安全，推動爆破工作安全水平的提升。

（3）做好質量管理工作。樹立質量意識對于提升爆破安全管理水平有著重要的意義。在實際的爆破工作中，爆破管理人員及現(xiàn)場技術人員首先應當樹立其質量意識，對于爆破作業(yè)要進行嚴格的檢查和考核，提升作業(yè)的規(guī)范化水平，通過提升管理水平來降低風險；其次，爆破工作要做好爆破人員的安全管理和業(yè)務培訓和考核工作，確保經過培訓且考核合格的人員才能夠從事爆破實際操作，推動安全管理水平的提升。最后，企業(yè)要積極構建完善的爆破質量管理體系，并根據(jù)該體系來建立起質量管理工作，實現(xiàn)對爆破各個環(huán)節(jié)的嚴格管控。

（4）合理選擇起爆方式和延期時間。整體來看，爆破技術應用過程中引爆藥包主要有兩種方式，分別為雷管和導爆索引爆工業(yè)炸藥。在實際應用過程中，我們需要根據(jù)采礦工程的現(xiàn)場實際情況選擇合適的引爆方式，爆破過程中還需要對延期時間進行合理的選擇，從而確保爆破的效果，提升爆破的安全性。

4 總結

爆破技術對于我國礦業(yè)開采有著重要的意義，伴隨新技術的發(fā)展，爆破新技術不斷地被發(fā)明，環(huán)保性、安全性越來越高，有力的推動資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的建設，面對當前礦區(qū)環(huán)境相對較差、新技術未得到有效普及的現(xiàn)狀，我們要積極推動爆破技術的發(fā)展，并推動其在實際礦業(yè)開采過程中的應用，同時也要立足于礦業(yè)開采的實際情況，對爆破技術進行不斷的開發(fā)和改進，更好地推動礦業(yè)開采工作的發(fā)展。