精細(xì)爆破在礦山的實(shí)踐與應(yīng)用

張梓松　龔海波　韓東山

摘要：針對傳統(tǒng)爆破作業(yè)普遍存在鑿巖精度低、爆破效果差、事故率高等問題，結(jié)合礦山爆破作業(yè)特點(diǎn)，將精細(xì)爆破的理念引入礦山爆破。本文首先簡要介紹了精細(xì)爆破的定義及其發(fā)展現(xiàn)狀，其次分別從精細(xì)化設(shè)計(jì)、精細(xì)化施工、精細(xì)化管理三個(gè)方面進(jìn)行論述，并結(jié)合精細(xì)爆破技術(shù)在黑岱溝露天礦和山東唐口煤礦的應(yīng)用情況作了進(jìn)一步闡述。結(jié)果表明，與傳統(tǒng)爆破相比，采用精細(xì)爆破技術(shù)，在施工效率、爆破效果、安全環(huán)保等方面具有明顯優(yōu)勢。最后對我國未來精細(xì)爆破技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行簡單介紹。

關(guān)鍵詞：精細(xì)爆破;精細(xì)化設(shè)計(jì);施工

1精細(xì)爆破的定義

精細(xì)爆破，即通過定量化的爆破設(shè)計(jì)，精心的爆破施工和精細(xì)化的爆破管理，對炸藥爆炸能量釋放以及介質(zhì)破碎、拋擲等過程的控制，既達(dá)到預(yù)期的爆破效果，又實(shí)現(xiàn)爆破有害效應(yīng)的控制，最終實(shí)現(xiàn)安全可靠，技術(shù)先進(jìn)，綠色環(huán)保及經(jīng)濟(jì)合理的爆破作業(yè)。

精細(xì)爆破不僅僅是爆破作業(yè)，而且是一種理念，是一種系統(tǒng)工程。該技術(shù)體系所追求的不是其中某一個(gè)具體技術(shù)構(gòu)成的單個(gè)功能，而是各技術(shù)組成相互聯(lián)系所形成的整體功能。

2精細(xì)爆破概述

2.1“精細(xì)爆破”的定義

精細(xì)爆破是工程爆破中一種新的爆破方法，不但秉承了傳統(tǒng)控制爆破的優(yōu)點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上還提出了更高的要求。精細(xì)爆破是指通過定量化的爆破設(shè)計(jì)、精心的爆破施工和精細(xì)化的管理，對炸藥爆炸能量釋放與介質(zhì)破碎、拋擲等過程的精密控制。其目的是為了既能達(dá)到良好的爆破效果，又能使有害效應(yīng)得以控制，最終實(shí)現(xiàn)安全可靠、綠色環(huán)保、效益最優(yōu)的爆破作業(yè)。

精細(xì)爆破不僅僅是一種簡單爆破新技術(shù)，還是一種廣泛的理念。精細(xì)爆破涵蓋了設(shè)計(jì)、施工、管理、安全、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)等多個(gè)方面的內(nèi)容，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，也在不斷地吸收最新理論和科研成果，融合發(fā)展，使其內(nèi)涵不斷豐富。

2.2精細(xì)爆破的發(fā)展現(xiàn)狀

精細(xì)爆破自被提出至今已有十余年時(shí)間，精細(xì)爆破正逐步被我國工程爆破行業(yè)所熟知和推廣應(yīng)用。精細(xì)爆破在解決實(shí)際工程問題方面的優(yōu)良性，讓精細(xì)爆破技術(shù)在越來越多的工程領(lǐng)域得以應(yīng)用，特別是在礦山開采中獲得了廣泛的應(yīng)用，一些礦山現(xiàn)已將精細(xì)化爆破技術(shù)用于實(shí)踐，如內(nèi)蒙古白云鄂博鐵礦在方案設(shè)計(jì)時(shí)采用了三維激光掃描儀對規(guī)劃爆區(qū)進(jìn)行掃描，高新技術(shù)的引進(jìn)很大程度上提高了布孔精準(zhǔn)度;位于非洲贊比亞北部銅帶省的謙比希銅礦為提高鑿巖效率和精度，在鑿巖過程中應(yīng)用了精細(xì)爆破的理念，將DD422I智能鑿巖臺車用于鑿巖鉆孔，鑿巖效率提高的同時(shí)，炮孔利用率也有所提高，據(jù)統(tǒng)計(jì)炮孔利用率高達(dá)94%，鑿巖精度的提升，有效緩解了超欠挖現(xiàn)象，精細(xì)化施工為精細(xì)爆破提供了便利條件。

3定量化的爆破設(shè)計(jì)

3.1巖石性質(zhì)對爆破工藝的影響

鹿泉金隅鼎鑫一分公司礦山巖體由多種類型巖石構(gòu)成，但大部分強(qiáng)度較高，普氏系數(shù)6～10，極限抗壓強(qiáng)度平均87MPa。炸藥用量、爆破效果與巖石性質(zhì)直接相關(guān)，巖石的物理性質(zhì)主要有密度、孔隙率、巖石的風(fēng)化程度、巖石的波阻抗等，巖石有較高的抗壓強(qiáng)度、較小的抗剪、抗拉強(qiáng)度。炸藥爆炸后產(chǎn)生一個(gè)非常強(qiáng)的沖擊載荷，持續(xù)時(shí)間短，但加載速率極高，使得巖石扭曲變形，力學(xué)性質(zhì)改變，從母巖剝落。雖然爆破巖石的屈服極限，變形模量還缺少系統(tǒng)的定量數(shù)據(jù)，但是結(jié)合實(shí)際情況，最大限度地反映巖石的可爆性，選取合理的爆破參數(shù)，優(yōu)化爆破施工工藝，才能改善爆破效果，提高裝載效率，獲得更多經(jīng)濟(jì)效益。

金隅鼎鑫一分公司礦山臺階開采高度為10m，采用3排孔微差松動爆破，耦合裝藥，爆破器材為數(shù)碼電子雷管，主炸藥選用2號巖石膨化硝銨炸藥，起爆藥包使用乳化炸藥。

3.2爆破參數(shù)的確定

（1）臺階底盤抵抗線W。按照W=（0.6-0.9）H，W=k×d，結(jié)合礦山實(shí)際，確定底盤抵抗線5m。

（2）孔深L與超深h。在每個(gè)炮孔裝藥量一定的條件下，超深越大，填塞長度就越大，直接用于破碎臺階巖石上部非裝藥區(qū)（即炮孔填塞區(qū)）炸藥量減少，就會在爆堆表面形成一層巖石大塊，裝車效率降低。因此，在可能條件下，應(yīng)力求減小超深。根據(jù)本礦多次實(shí)驗(yàn)總結(jié)，確定超深h=2m，孔深L=12.5m。

（3）孔距a和排距b。根據(jù)a=mW，選取炮孔密集系數(shù)m為1.2～1.5。根據(jù)爆破試驗(yàn)取a=6m。布孔方式為三角形布孔，排距b根據(jù)排距與孔距關(guān)系b=0.866×a得5m，同時(shí)，依據(jù)大孔距小排距可以有效改善爆破效果的理論，并通過工程實(shí)踐，確定排距為4m。

3.3特殊地形下的爆破

以上是正常規(guī)則采面的爆破參數(shù)，對于不規(guī)則的地形，特別要完善：鄰近輪廓面的爆破設(shè)計(jì)及計(jì)算，爆破孔網(wǎng)參數(shù)與裝藥計(jì)算，裝藥結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算，起爆系統(tǒng)與起爆網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方法，段間毫秒延期計(jì)算。簡而言之，即對每一個(gè)炮孔都準(zhǔn)確設(shè)計(jì)裝藥量，比如最靠近邊坡前排孔，必須考慮既要把所爆巖體推出去，不留地根，又要考慮炮孔不能太靠前，造成抵抗線太小或者因巖體裂隙較發(fā)育造成飛炮;時(shí)刻關(guān)注爆堆裝車情況，如果中夜班裝車時(shí)超挖造成炮孔上面抵抗線變小，要及時(shí)調(diào)整炸藥量，避免爆破飛石;如果因臺階凹進(jìn)造成炮孔中部薄弱面，則可以分層間隔裝藥，把炸藥裝在炮孔底部和上部，而在炮孔中間薄弱環(huán)節(jié)則用巖粉阻隔，避免爆破時(shí)炸藥能量由此集中釋放，形成爆破事故;當(dāng)炮孔底部抵抗線過大，則要采取預(yù)拉底或者打密孔;附近有需要保護(hù)的建筑物或不能移動的設(shè)備，附近有公路或村莊等等，則需要打預(yù)裂孔，挖減震溝來降低振動，還要增大填塞高度來避免爆破飛石等等，對這樣的炮孔，在計(jì)算藥量、網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)、起爆方式方面更需精細(xì)化，從而避免爆破事故。

4結(jié)語

隨著學(xué)科之間交叉理論研究的不斷深入和智能化時(shí)代的到來，爆破作業(yè)必將朝著精細(xì)化的方向發(fā)展，精細(xì)爆破的提出不僅得到了學(xué)術(shù)界的一致認(rèn)可，在爆破行業(yè)界也得到了推廣與應(yīng)用。精細(xì)爆破技術(shù)在采礦行業(yè)中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，同時(shí)在大型水電建設(shè)、建筑物拆除、城市隧道開挖、圍堰拆除等大型項(xiàng)目中也存在著巨大的發(fā)展前景。

參考文獻(xiàn)

[1]李延龍，胡國斌，蔣先堯，等.鑿巖臺車鉆孔定位技術(shù)及應(yīng)用2020，86（3）：465-7456