爆破技術(shù)在采礦工程中的實施

＊郭奇才

（山西鄉(xiāng)寧焦煤集團神角煤業(yè)有限公司 山西 042100）

在采礦作業(yè)中要結(jié)合不同規(guī)劃區(qū)域落實相匹配的爆破技術(shù)方案，維持技術(shù)應(yīng)用效率和質(zhì)量的同時，確保安全保障流程的規(guī)范性和合理性。在維持爆破技術(shù)應(yīng)用安全的基礎(chǔ)上，提高采礦工程的整體質(zhì)量效益。

1.爆破技術(shù)設(shè)計要點

在爆破技術(shù)應(yīng)用過程中，要結(jié)合實際情況保證貫通裂縫的寬度能匹配巖體結(jié)構(gòu)硬度，合理控制的基礎(chǔ)上對具體參數(shù)予以設(shè)計升級。例如，若是在中硬度巖體結(jié)構(gòu)區(qū)域開展爆破工作，爆破預(yù)留寬度就要控制在10mm以上，而在松軟巖體結(jié)構(gòu)處理時，要將爆破開裂設(shè)計寬度控制在5mm以下。

第一，在爆破技術(shù)設(shè)計方面，要確保平整度參數(shù)在規(guī)范要求范圍內(nèi)，并且著重關(guān)注設(shè)計參數(shù)和鉆井參數(shù)的關(guān)系，提升其合理性。在技術(shù)工作開始前，要指定專業(yè)人員進行鉆孔孔口周圍殘留松散石渣的處理工作，避免其對裝藥結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。

第二，在設(shè)計參數(shù)選定和處理方面，要確保保留率能控制在80%以上，結(jié)合實際情況優(yōu)選最佳方案細節(jié)。

第三，操作過程中要著重關(guān)注炮孔直徑，一般要維持在50-200mm之間，若是深度較大的鉆孔結(jié)構(gòu)，則要適當(dāng)提升鉆孔參數(shù)，并且結(jié)合孔徑參數(shù)完成炮孔間距的處理[1]。

第四，在爆破技術(shù)設(shè)計工作中，技術(shù)人員要全面考量周圍環(huán)境對技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)生的影響，并且要將爆破線裝載密度控制在250-400g/m之間，減少資源浪費的同時，提高爆破技術(shù)的應(yīng)用效率。

2.采礦工程中應(yīng)用爆破技術(shù)的具體內(nèi)容

在采礦工程中應(yīng)用爆破技術(shù)方案，要全面結(jié)合實際技術(shù)流程和應(yīng)用要求，選取適宜的爆破技術(shù)類型，發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢的同時，還能提高技術(shù)操作的安全性。

(1)采礦工程中應(yīng)用光面爆破技術(shù)

所謂光面爆破技術(shù)，指的就是在炸藥爆炸的過程中，利用氣隙處理，減少深孔壓力參數(shù)，有效避免其對周邊孔壁產(chǎn)生的影響，并且沿著連續(xù)光面線性裂縫結(jié)構(gòu)就能有效對破壞巖石予以處理。

①具體參數(shù)

在光面爆破技術(shù)應(yīng)用的過程中，要求周邊輪廓尺寸符合設(shè)計要求，壁面凹凸度≤200mm、眼痕率軟巖＞55%、中硬巖石≥65%、堅硬巖石≥75%。利用孔結(jié)構(gòu)和孔結(jié)構(gòu)之間的間隙，最大程度上維持斷裂表面的平整度。

光面爆破技術(shù)施工的安全性較高，巷道和工作面的平整度也能滿足應(yīng)用要求，加之活石數(shù)量少，就算是周圍結(jié)構(gòu)圍巖穩(wěn)定性一般，也不會出現(xiàn)冒頂、片幫等問題。并且，巷道成形結(jié)構(gòu)較為規(guī)整，能最大程度上減少通風(fēng)阻力，不會造成大量的瓦斯堆積問題，為工程項目進度管理、成本管理等工作提供支持。

②光面爆破炮眼布置

要秉持炮眼均勻分布的原則，確保被爆巖體中炮眼的數(shù)量和位置能符合整體爆破的處理需求。因此，一般是選擇掏槽的方式，結(jié)合掏槽的位置完成炮眼的處理。

③基本流程

第一，在斜線或者是輪廓線的位置完成打孔操作，有效利用動力輥在孔位置進行處理。為了保證這種技術(shù)應(yīng)用體系和操作流程的規(guī)范性，要在前期進行巖層的調(diào)研分析，結(jié)合實際情況開展相應(yīng)的預(yù)處理，并且確保巖層的厚度能是爆破孔間距的1-2倍，光爆孔直徑在35-45mm之間時，線裝藥密度為0.1-0.3kg/m之間。而在爆破技術(shù)結(jié)束后，會有50%的爆破孔標記留存在孔壁位置。

第二，采取預(yù)裂爆破處理的方式，這種處理模式和技術(shù)應(yīng)用過程需要沿著炮眼中心位置形成破裂面，能有效避免地震波對其產(chǎn)生不良影響。借助W=（其中，W表示光爆層厚度；qb表示炮眼裝藥量；S表示炮眼間距；Lb表示炮眼長度；C表示爆破系數(shù)）計算最小抵抗線W的數(shù)值，并且，也能最大程度上規(guī)避應(yīng)力波對巖體表面造成的破壞[2]。

④質(zhì)量要求

首先，軟巖中巷道和周圍結(jié)構(gòu)的成形狀態(tài)都能滿足設(shè)計輪廓的標準。

其次，兩炮銜接臺階尺寸符合設(shè)計標準，在眼深＜3m的狀態(tài)下，尺寸要≤150mm；在眼深=5m狀態(tài)下，尺寸要≤250mm。

最后，巷道周邊不應(yīng)出現(xiàn)欠挖現(xiàn)象，平均線性超挖數(shù)值要在200mm以內(nèi)。其中，主要運輸巷道中線到任一邊距的間距控制均要＞設(shè)計20mm，其他巷道則＞設(shè)計50mm。

除此之外，光面爆破技術(shù)應(yīng)用過程中，若是利用反向不耦合與空氣柱結(jié)構(gòu)裝藥模式，在高瓦斯礦井就要制定相應(yīng)的安全控制措施，維持良好的操作環(huán)境和模式，并且要經(jīng)過礦區(qū)總工程師的批準才能實施。

(2)采礦工程中應(yīng)用電子雷管爆破技術(shù)

近幾年，電子雷管爆破技術(shù)的應(yīng)用安全性受到了廣泛關(guān)注，這種技術(shù)體系需要借助微電子定時電路對整個爆破過程予以控制，以滿足爆破延遲的需求。在實際應(yīng)用過程中，將數(shù)碼電子雷管（圖1）按照設(shè)計方案和拓展序列標準進行編號，有序開展對應(yīng)的爆破處理工作。為了提升技術(shù)應(yīng)用的安全性和可靠性，一般在不同的雷管結(jié)構(gòu)中會設(shè)置保護濾波器，能依據(jù)周圍環(huán)境情況、電路自身運行狀態(tài)以及內(nèi)部環(huán)形電路實時性數(shù)據(jù)等完成綜合處理。

圖1 電子雷管示意圖

(3)采礦工程中應(yīng)用無線分段起爆技術(shù)

在采礦工程中應(yīng)用爆破技術(shù)時，不僅要對環(huán)境予以綜合考量，也要全面分析不同技術(shù)方案的應(yīng)用狀態(tài)。若是針對一些爆破點較多且需要進行爆破同時作業(yè)的情況，則要應(yīng)用無線分段起爆技術(shù)，建構(gòu)完整的技術(shù)框架和應(yīng)用流程，從而發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢，有效提升爆破處理的效益和安全性[3]。

第一，因為要進行多點爆破，所以，安全隱患會增大，利用無線分段起爆技術(shù)就是為了將整體爆破任務(wù)予以系統(tǒng)化劃分，從而將借助引爆一些不具備導(dǎo)電性的爆管網(wǎng)絡(luò)維持整體應(yīng)用的規(guī)范效果，形成統(tǒng)一處理的模式，減少局部爆破造成的波動。例如，起爆網(wǎng)敷設(shè)處理過程中，R=150m，應(yīng)用Q=(v/K)3/aR3進行計算，若是參數(shù)超過規(guī)定數(shù)值，則需要設(shè)置一個炮孔兩個段起爆處理的方式。

第二，無線分段起爆技術(shù)要和爆破網(wǎng)格結(jié)合在一起，充分發(fā)揮網(wǎng)格處理的優(yōu)勢作用，從而形成較為和諧的整體性處理方案，并著重提升測網(wǎng)絡(luò)-外部網(wǎng)絡(luò)的輸出效果，維持聯(lián)動效果[4]。

(4)采礦工程中應(yīng)用光纖及激光起爆技術(shù)

一方面，要借助光纖裝置和激光裝置完成基礎(chǔ)的控制工作，其功能性較強，能充分利用光纖資源和激光資源，依據(jù)實際情況保證相應(yīng)源頭處理流程的規(guī)范性，并且匹配采礦工程的具體情況完善相關(guān)操作。另一方面，在爆破環(huán)節(jié)中要充分融合資源，發(fā)揮雷管的引爆作用，從而避免雜散電流對整個爆破系統(tǒng)產(chǎn)生不良的影響[5]。

也正是基于兩個基礎(chǔ)環(huán)節(jié)的相互配合，共同建構(gòu)完整的處理框架，能利用激光完成點火處理，并且配合連續(xù)燃燒維持資源利用率以及安全水平。

(5)采礦工程中應(yīng)用中深爆破技術(shù)

相較于井巷掘進爆破技術(shù)方案，地下采場爆破具備2個以上的自由面，對應(yīng)的炮孔數(shù)量也較多，一次爆破的用藥量較大，炸藥的單耗較低，要想維持技術(shù)的合理性和爆破效果，就要嚴格落實完整的組織工作，維持爆破作業(yè)安全性的同時，減少礦石貧化和損失。較為常見的爆破分為淺孔爆破、中深孔爆破、深孔爆破、藥室爆破，其中，中深孔爆破效果更加合理有效。中深爆破技術(shù)主要應(yīng)用在中小型礦山開采工作中，能在節(jié)約成本的同時發(fā)揮技術(shù)作用，打造更加安全且可靠的開采模式，減少資源的浪費，維持技術(shù)改進效率[6]。

一方面，中深孔爆破技術(shù)要結(jié)合實際情況采取平行排列和扇形排列，其中，平行排列的炮孔間距相等，且裝藥分布較為均勻，在爆破操作結(jié)束后礦石寬度也較為均勻。但是，因為掘進作業(yè)量較大造成鉆機實際的效率一般。而扇形排列深孔布置方式，輔助時間較短，且裝藥和爆破工作較為集中，能大大縮減操作時長，尤其是針對形狀不規(guī)則的礦體，在布置炮孔的過程中能大大提升資源的利用率和操作實效性。

另一方面，中深爆破技術(shù)的應(yīng)用要全面分析投擲效果，要依據(jù)實際情況選取適宜的角度（圖2），優(yōu)化爆破整體計劃的合理性和規(guī)范性，維持應(yīng)用水平。

圖2 中深爆破雷管布置

綜上所述，在利用中深爆破技術(shù)的過程中，要對小型安全平臺采礦技術(shù)內(nèi)容進行升級處理，維持其實際應(yīng)用效果，充分考量安全系數(shù)對于整個技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)生的影響，提升淺孔爆破應(yīng)用水平，從而保證綜合控制的實效性。

(6)定向斷裂爆破技術(shù)

定向斷裂爆破技術(shù)能在增加周邊眼距的基礎(chǔ)上，對周邊不平整度予以控制和處理，并且為錨噴支護的處理應(yīng)用提供便利，整體眼痕率較高、掘進速度較快，因此，應(yīng)用范圍在不斷擴大。

(7)采礦工程中應(yīng)用精準爆破技術(shù)

本文以KZ水庫為例，是當(dāng)?shù)刂匾乃麡屑~工程項目，主要任務(wù)是替代原有水庫實現(xiàn)城市供水，地處山丘陵地貌環(huán)境，隧洞的埋深為20-80m，平均埋深為50m。其中，III類圍巖為1910m[7]。整個隧洞長度為5.12km，為了滿足城門洞型斷面處理效果，在隧道掘進過程中選取鉆爆法實現(xiàn)爆破處理，能在減少破巖成本的同時，及時處理地質(zhì)斷層問題。按照掏槽眼布置-周邊炮孔布置-其它炮孔布置的內(nèi)容落實設(shè)計處理工作。與此同時，匹配數(shù)碼電子雷管延時設(shè)計工作，最終實現(xiàn)了對III類圍巖的一次性爆破，效果較好，炸藥單獨消耗量減少20%，且破碎巖石塊度較小，爆破振動控制在規(guī)定數(shù)值參數(shù)內(nèi)，隧道的周邊輪廓成型效果較好。在我國，精密爆破技術(shù)的發(fā)展速度較快，還有很大上升的空間，要更好地完善技術(shù)處理機制，整合多元技術(shù)控制內(nèi)容，提升采礦工程的整體效益[8]。

3.采礦工程中爆破技術(shù)應(yīng)用建議

基于爆破技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢作用，要建立健全完整的爆破技術(shù)方案，全面分析影響爆破技術(shù)效果的因素，優(yōu)選起爆方式的基礎(chǔ)上落實具體工作，合理延長爆破時間，并預(yù)留充足的飛石安全范圍，以提升采礦工程項目的整體質(zhì)量水平。

(1)分析影響因素

在采礦工程項目中應(yīng)用爆破技術(shù)方案，為了保證爆破效果符合預(yù)期，就要整合爆破操作方案，全面分析可能對爆破整體效果產(chǎn)生影響的因素，從而全面落實完整的分析機制，最大程度上提高爆破技術(shù)應(yīng)用控制的合理性。主要影響因素包括炸藥的基本性能、裝藥的結(jié)構(gòu)、巖石性質(zhì)和地質(zhì)構(gòu)造、爆破參數(shù)和爆破工藝內(nèi)容。另外，間隙效應(yīng)也會影響最終的爆破質(zhì)量，所謂間隙效應(yīng)指的就是溝槽效應(yīng)，混合炸藥細長連續(xù)藥柱的狀態(tài)下，空氣中會呈現(xiàn)出正常傳遞爆破能量的狀態(tài)。但是，炮眼位置若是藥柱和炮眼孔壁之間存在一定的間隙，就會出現(xiàn)爆破中斷、爆轟轉(zhuǎn)變的燃燒現(xiàn)象，這種情況不僅會造成爆破效果降低，也會增加藥物燃燒的風(fēng)險。

(2)優(yōu)選起爆方式

為了充分發(fā)揮爆破技術(shù)方案的優(yōu)勢作用，要結(jié)合實際情況和環(huán)境狀態(tài)優(yōu)選起爆方式，目前，雷管和藥包是較為常見的引爆材料。較為常見的雷管包括啟動雷管和非電雷管，需要操作人員綜合多元因素落實具體方案。起爆方式的選擇會一定程度上影響最終爆炸的強度和安全水平，因此，需綜合考量多元因素，維持采礦工程項目的整體效果。

(3)延長爆破時間

之所以要落實相應(yīng)的操作工序合理性延長爆破時間，就是為了給后續(xù)爆破提供較長的操作空間，要依據(jù)實際設(shè)計方案分析爆破系列、炮孔等具體參數(shù)，從而依據(jù)實際情況選取更加適合的爆破過程，并合理化調(diào)控延遲時間。綜合分析具體操作流程和方案的基礎(chǔ)上，維持應(yīng)用效率，減少飛石數(shù)量的基礎(chǔ)上保證采礦工程項目的安全性。值得一提的是，要預(yù)設(shè)充足的時間為后排巖石移動提供幫助，避免非爆破炸點或者是點火誤差等問題，以保證爆破技術(shù)的處理效果滿足預(yù)期的爆破效果。

(4)預(yù)留充足的飛石安全范圍

在爆破過程中難免會產(chǎn)生飛石，因此，要結(jié)合安全要求和方案設(shè)置爆炸區(qū)和警戒區(qū)。并且，爆炸區(qū)的覆蓋面積要預(yù)先應(yīng)用盤條或者是鐵絲等堅硬的材料予以覆蓋處理。

首先，設(shè)計方案應(yīng)用過程中要落實預(yù)先處理機制，材料提前放置在有遮蓋的爆炸區(qū)域，便于有效完成緩沖時間的釋放和處理，減少大量石塊堆積造成的不良影響。

其次，要在區(qū)域內(nèi)張貼專門的標識牌，并且對相應(yīng)工作順序予以講解，有效避免非工作人員進入到操作區(qū)域，維持安全秩序管理水平。

最后，要對飛石的距離予以控制，配合相應(yīng)的計算方式將其合理約束在指定的范圍內(nèi)，減少經(jīng)濟損失的同時，也能有效提升操作的效率，打造安全性高、質(zhì)量性好的工程項目。

4.結(jié)束語

總而言之，采礦工程中應(yīng)用爆破技術(shù)，要充分融合技術(shù)要求，建立健全完整的技術(shù)控制方案，并匹配實際情況落實合理的技術(shù)模式，維持技術(shù)應(yīng)用規(guī)范和效果，從而及時改進完善技術(shù)流程，為采礦工程項目的可持續(xù)發(fā)展奠定堅實基礎(chǔ)。