爆破采礦技術(shù)的發(fā)展及實(shí)際應(yīng)用研究

李榮且

（1.保利新聯(lián)爆破工程集團(tuán)有限公司，貴州 貴陽 550002；2.中交一公局第四工程有限公司，廣西 南寧 530032）

1 我國爆破采礦技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

我國在爆破采礦技術(shù)，特別是礦用炸藥的存儲(chǔ)技術(shù)和研發(fā)技術(shù)，不論從安全性還是有效性方面都與歐美等外國同專業(yè)的最高水平存在較大差距。由于改革開放市場(chǎng)化需要與國際標(biāo)準(zhǔn)對(duì)接，我國的爆破開采技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)向西方國家的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)全面靠攏。包括炸藥使用標(biāo)準(zhǔn)、各種地質(zhì)礦坑礦洞的爆破孔鉆孔深度和鉆孔距離以及炸藥存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)管理標(biāo)準(zhǔn)等，都逐漸放棄之前大規(guī)模使用的前蘇聯(lián)式標(biāo)準(zhǔn)，轉(zhuǎn)而采用國際主流標(biāo)準(zhǔn)。但是，相較于外國普遍采用的硝銨類炸藥，我國更多采用銨梯炸藥、銨油炸藥、銨松蠟炸藥、漿狀炸藥（水膠炸藥）、乳化油炸藥、硝化甘油炸藥等。在引爆方式上也以導(dǎo)爆索、導(dǎo)爆管及電雷管引爆為主。

近些年來，隨著我國在無線通信領(lǐng)域取得飛躍，無線通信系統(tǒng)提供的較大的通信帶寬和較遠(yuǎn)的信號(hào)覆蓋距離也讓大范圍內(nèi)的遙控引爆成為可能。從而為爆破采礦作業(yè)帶來更高的安全性。

2 爆破采礦技術(shù)帶來的安全隱患

2.1 地震危害

基于現(xiàn)階段的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)可以了解到，爆破采礦技術(shù)在應(yīng)用過程中，其開采位置主要集中在地層深處，該區(qū)段的地質(zhì)條件在實(shí)際應(yīng)用中具備較強(qiáng)的特殊性。例如，該區(qū)段位置處會(huì)受到土應(yīng)力、土壓力作用，處于高度負(fù)荷的狀態(tài)，完成區(qū)段爆破后，其平衡態(tài)會(huì)被打破，并在短時(shí)間內(nèi)得到釋放，從而對(duì)不同巖層結(jié)構(gòu)帶來較大的破壞性，在聯(lián)鎖反應(yīng)下也會(huì)形成爆破地震，對(duì)上層土壤、地表建筑穩(wěn)定性帶來較大的影響性，從而增加了爆破過程的危險(xiǎn)性。

2.2 沖擊波危害

爆破采礦技術(shù)在應(yīng)用過程中，也會(huì)在爆炸的瞬間對(duì)外釋放出非常大的能量，但是礦井巷道內(nèi)空間比較狹小，其瞬間產(chǎn)生的沖擊波也會(huì)沿著狹窄巷道進(jìn)行集中釋放，并隨著釋放距離的延長逐漸減弱。期間所經(jīng)過的設(shè)備、人員均會(huì)帶來較大的危害性，這樣需要提前擬定好相應(yīng)的安全防護(hù)措施，以提高巷道作業(yè)環(huán)境的安全性。

2.3 飛石危害

從爆破作業(yè)情況來看，飛石所帶來的危害性非常大，屬于作業(yè)期間危險(xiǎn)系數(shù)最高的危害。在爆炸工作完成后，爆炸沖擊會(huì)賦予飛石非常大的動(dòng)能，初始速度非常快，臨近中心的飛石，初始速度甚至?xí)^步槍子彈的發(fā)射速度，具備極強(qiáng)的穿透性。而且爆破作業(yè)后產(chǎn)生的飛石總量較多，其擴(kuò)散方向無法確定，在此情況下會(huì)給臨近的機(jī)械設(shè)備、人員帶來非常嚴(yán)重的安全威脅，這也需要在施工前做好非常充足的安全措施，確保開采活動(dòng)的順利進(jìn)行。

2.4 噪聲危害

在爆破采礦技術(shù)的應(yīng)用過程中，噪音也會(huì)帶來較大的危害。在爆破施工中所產(chǎn)生的噪音具有的固性，來源于爆破后沖擊波在巷道內(nèi)傳遞、擊打圍巖、擊打機(jī)械產(chǎn)生的高分貝噪音，對(duì)采礦人員身體帶來較大影響。對(duì)此在開采過程中，也需要做好相應(yīng)的防護(hù)工作，如配備耳塞、隔音棉等額，從而降低噪聲帶來的危害性。

3 爆破采礦技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

3.1 淺孔爆破技術(shù)

該技術(shù)主要是指爆破孔直徑相對(duì)較小的爆破作業(yè)技術(shù)，從實(shí)際應(yīng)用情況來看，所設(shè)置的爆破孔直徑控制在30mm～75mm，其涉及到的爆破孔深度也會(huì)控制在5.0m以內(nèi)，在遇到特殊情況時(shí)，其深度可能會(huì)達(dá)到8.0m，例如，目前使用較多的鑿巖臺(tái)車在鉆孔時(shí)，對(duì)于周圍圍巖的影響性較低，因此其鉆孔深度也可以適當(dāng)提高，滿足特殊作業(yè)要求。該技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中，具備了機(jī)動(dòng)性良好、靈活性強(qiáng)、準(zhǔn)備工作比較簡單等優(yōu)勢(shì)，在一些對(duì)原礦石品質(zhì)要求較高、埋藏條件比較復(fù)雜的礦區(qū)中應(yīng)用較多。需要注意的是，該技術(shù)在應(yīng)用中，很容易在爆炸物裝填、爆炸引線、炸藥引爆等環(huán)節(jié)出現(xiàn)失誤，其安全隱患發(fā)生幾率相對(duì)較高，也是需要重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容。

3.2 深孔爆破技術(shù)

該技術(shù)主要是指爆破孔直徑相對(duì)較大的爆破作業(yè)技術(shù)，從實(shí)際應(yīng)用情況來看，所設(shè)置的爆破孔直徑控制在75mm～310mm，目前使用較多的爆破孔直徑在200mm～250mm，其涉及到的爆破孔深度也會(huì)控制在15.0m以上，在遇到特殊情況時(shí)，其深度可能會(huì)達(dá)到20.0m。該爆破技術(shù)在應(yīng)用過程中，其能夠爆破的巖礦數(shù)量相對(duì)較大，而且能夠和其他技術(shù)結(jié)合在一起進(jìn)行使用，具備較強(qiáng)的兼容性。目前技術(shù)在應(yīng)用中使用的深孔有垂直深孔與傾斜深孔兩類，以傾斜深孔為例，所使用牙輪鉆機(jī)來進(jìn)行鉆取，其傾斜度控制在75°至80°，以得到可靠的鉆進(jìn)深孔。

3.3 多排孔微差擠壓爆破技術(shù)

在礦產(chǎn)需求量不斷增多的背景下，礦產(chǎn)生產(chǎn)要求也在不斷提高，這也增加了開采過程的爆破量，這也需要搭配爆破量較大的爆破方法來完成作業(yè)。多排孔微差擠壓爆破技術(shù)在應(yīng)用中，會(huì)在預(yù)設(shè)區(qū)域依次布設(shè)好爆破孔，經(jīng)過計(jì)算后向其中添加適量的炸藥，合理安排材料爆破次序，引爆后確保炸藥可以按次序依次完成爆破作業(yè)。一般情況下，單次作業(yè)時(shí)每一次能夠完成5～10排炮孔的爆破工作，所能夠爆破的巖石總量在30萬～50萬噸。該方法在應(yīng)用中，具備了作業(yè)時(shí)間較短、工作效率較高、爆破后碎石體積較小等特點(diǎn)，多用在露天石礦開采活動(dòng)中。

3.4 等離子采礦技術(shù)

該技術(shù)作為一類新型爆破技術(shù)，在實(shí)際應(yīng)用中，其主要的作用原理在于利用電能的作用，將爆破孔內(nèi)的電解液轉(zhuǎn)換為高壓、高溫狀態(tài)的等離子氣體，而等離子氣體也會(huì)在短時(shí)間內(nèi)迅速膨脹轉(zhuǎn)換為沖擊波，從而帶來類似炸藥爆炸后所帶來的效果?；谝酝鶎?shí)驗(yàn)資料可以了解到，等離子氣體爆破所產(chǎn)生的瞬時(shí)壓力可突破2GPa，在超強(qiáng)壓力下能夠?qū)①|(zhì)地堅(jiān)硬的花崗巖、玄武巖破壞，從而在短時(shí)間內(nèi)完成既定的開采任務(wù)。相較于其他爆破技術(shù)，該技術(shù)在應(yīng)用中并不需要使用硫化物或者硝基炸藥，可以有效減少對(duì)環(huán)境的污染性，同時(shí)也具備操作便捷、安全性高等特點(diǎn)，目前在許多領(lǐng)域中都得到了應(yīng)用推廣。

3.5 激光和光纖爆破技術(shù)

目前國內(nèi)資源開采已從淺層開始向深層過渡，所遇開采地形復(fù)雜度、不穩(wěn)定性也在不斷提升，對(duì)于爆破技術(shù)的應(yīng)用要求也在提高。激光和光纖爆破技術(shù)在應(yīng)用中，主要原理是利用激光穿透性、能量性來完成起爆任務(wù)，從而最大限度保護(hù)巷道內(nèi)作業(yè)人員生命安全。技術(shù)在應(yīng)用中，可以充分規(guī)避掉雜亂電流所帶來的不利影響，而且在出現(xiàn)斷燃的情況后，也可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離續(xù)燃操作，確保了參與爆破任務(wù)人員的生命財(cái)產(chǎn)安全。需要注意的是，技術(shù)自身的操作要求相對(duì)較高，這也對(duì)操作人員綜合能力提出了相關(guān)要求，也是技術(shù)推行期間需要注意的內(nèi)容。

3.6 堵塞爆破技術(shù)

相較于上述其他的爆破技術(shù)，堵塞爆破技術(shù)的使用時(shí)間相對(duì)較長，其袋應(yīng)用體系的完善度相對(duì)較高。在技術(shù)應(yīng)用中，其應(yīng)用原理在于利用炸藥對(duì)炮孔進(jìn)行填堵處理之后，會(huì)利用常用爆破介質(zhì)對(duì)其進(jìn)行處理，隨后也會(huì)對(duì)水炮孔具體的工作情況進(jìn)行跟蹤，而且在炸藥得到防水處理之后，可以確保結(jié)構(gòu)和孔壁之間的迅速關(guān)聯(lián)。而且炸藥放置在孔洞內(nèi)進(jìn)行注水時(shí)，也可以將爆破用炸藥運(yùn)輸?shù)胶线m位置，能夠有效降低炮孔出現(xiàn)封堵的問題，進(jìn)而提升爆破效率與爆破質(zhì)量，同時(shí)這也為爆破活動(dòng)的順利進(jìn)行奠定了基礎(chǔ)。

3.7 精準(zhǔn)爆破技術(shù)

從實(shí)際應(yīng)用情況來看，該爆破技術(shù)多應(yīng)用在一些大型爆破開采活動(dòng)中，例如，一些需要開鑿?fù)练搅枯^大礦區(qū)，為了在確保開挖效率和開挖過程的安全性，需要基于精準(zhǔn)計(jì)算結(jié)果來設(shè)置精準(zhǔn)爆破路線。按照已經(jīng)擬定好的輪廓線，進(jìn)行深孔的布設(shè)，隨后借助預(yù)裂的方法來完成深孔預(yù)裂處理，從而完成該位置的精準(zhǔn)爆破工作，提高爆破結(jié)果的可靠性。該技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中，具備開采速度快、開采質(zhì)量高、對(duì)周圍影響性小等特點(diǎn)，目前多用于一些大型礦山的開采活動(dòng)，而前期數(shù)據(jù)計(jì)算質(zhì)量也將影響到后續(xù)工作的開展速度和效果[1]。

3.8 無限分段起爆網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

在實(shí)際應(yīng)用中，該技術(shù)的應(yīng)用原理在于，在區(qū)域內(nèi)布設(shè)若干個(gè)爆破點(diǎn)，各階段都會(huì)保持相應(yīng)的關(guān)聯(lián)性，隨后利用網(wǎng)絡(luò)來完成分段爆破，達(dá)到最終的爆破結(jié)果。該技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中，因?yàn)榇嬖谳^多的爆破點(diǎn)，其對(duì)應(yīng)的安全風(fēng)險(xiǎn)也在提升，為確保開采過程的安全性，也需要做好安全防護(hù)處理，降低安全風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生幾率。根據(jù)已有應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，在技術(shù)應(yīng)用中其劣勢(shì)在于進(jìn)行起爆處理前，無法對(duì)起爆設(shè)備、起爆儀器進(jìn)行近距離檢查，這也增加了檢查結(jié)果的容錯(cuò)率。對(duì)此，也需要對(duì)其進(jìn)行質(zhì)量檢查，以營造良好的起爆空間[2]。

3.9 水膠炸藥爆破技術(shù)

除上述提到的應(yīng)用技術(shù)外，水膠炸藥爆破技術(shù)也是經(jīng)常使用到的作業(yè)技術(shù)。該技術(shù)在應(yīng)用中，會(huì)將錢油炸藥作為技術(shù)應(yīng)用期間的主要載體，填充到炮孔中之后，按常規(guī)介質(zhì)條件來完成爆炸處理，達(dá)到既定的爆炸要求。需要注意的是，該技術(shù)在應(yīng)用中使用到的錢油炸藥，在爆炸后的粉塵也具備一定的可燃性額，尤其是在含硫豐富度較高的礦層中，很容易出現(xiàn)爆炸燃燒的情況。為了高效解決這一問題，也需做好炸藥引燃性調(diào)整，以提高作業(yè)結(jié)果的安全性。

4 結(jié)語

綜上所述，從目前行業(yè)發(fā)展情況來看，爆破采礦技術(shù)已經(jīng)取得了良好發(fā)展，通過梳理技術(shù)發(fā)展及實(shí)踐要點(diǎn)，對(duì)于加快技術(shù)體系完善速度，提升爆破技術(shù)應(yīng)用價(jià)值有著積極地意義。