采礦工程中爆破技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用研究

趙 新

（河北省地礦局第五地質(zhì)大隊(duì)，河北 唐山 063000）

爆破技術(shù)本身是利用炸藥的爆破性能，針對(duì)某一固定物體利用爆破所產(chǎn)生的能量進(jìn)行破壞，因?yàn)槠湓诓傻V工程中的優(yōu)異表現(xiàn)，近幾年來(lái)在工程當(dāng)中得到了廣泛的應(yīng)用。[1]爆破技術(shù)是利用炸藥進(jìn)行爆炸而產(chǎn)生巨大的能量，礦山原本的結(jié)構(gòu)因?yàn)楦邿釟怏w的影響而發(fā)生爆炸，從而達(dá)到工程建設(shè)的基本目標(biāo)。但是爆破技術(shù)的應(yīng)用有非常嚴(yán)格的時(shí)間限制，安全控制比較有難度，必須要嚴(yán)格地按照規(guī)定的操作流程進(jìn)行，只有這樣才能夠確保其安全性。

1 爆破技術(shù)的應(yīng)用基礎(chǔ)分析

1.1 應(yīng)用理論基礎(chǔ)分析

爆炸是因?yàn)楦鞣N物質(zhì)之間產(chǎn)生的急劇的物理以及化學(xué)反應(yīng)，在極短暫的時(shí)間內(nèi)，由于物質(zhì)性質(zhì)的變化而產(chǎn)生巨大的能量，這股能量與周?chē)奈镔|(zhì)以及物體共同發(fā)生光和熱的化合反應(yīng)[2]。如果確定在某一采礦工程中需要運(yùn)用到爆破技術(shù)，就需要做提前的準(zhǔn)備工作，應(yīng)該對(duì)爆破物質(zhì)的種類(lèi)進(jìn)行詳細(xì)的了解，并且對(duì)實(shí)施爆破的現(xiàn)場(chǎng)提前進(jìn)行數(shù)據(jù)勘測(cè)，根據(jù)最合適的地點(diǎn)來(lái)選擇最佳和最適合的爆破種類(lèi)物質(zhì)。目前使用較多的爆炸種類(lèi)還是物理爆炸以及化學(xué)爆炸兩種，確定了采取何種爆炸種類(lèi)之后，還要考慮到爆炸物質(zhì)能夠及時(shí)發(fā)生反應(yīng)的幾個(gè)必要條件。爆炸物質(zhì)能否進(jìn)行高速的放熱反應(yīng)，能不能在這個(gè)過(guò)程當(dāng)中產(chǎn)生大量的氣體，另外對(duì)于炸藥這種極其具有爆炸性質(zhì)的物質(zhì)，需要對(duì)這樣的化學(xué)反應(yīng)形式進(jìn)行主要的成分分析。確定不同的反應(yīng)式之間的相互轉(zhuǎn)化的形式，以此來(lái)?yè)碛凶罴训谋ㄐЧ?，推?dòng)工程的進(jìn)展，并且維護(hù)建設(shè)安全。

1.2 表現(xiàn)形式及操作流程分析

爆破技術(shù)的表現(xiàn)形式包括了聲音、光亮、煙塵、碎石、土質(zhì)坍塌等等[3]。也就是說(shuō)，在實(shí)施爆破行為之前，一定要對(duì)實(shí)施爆破的地點(diǎn)周?chē)耐临|(zhì)進(jìn)行全方位的探測(cè)，這樣才能夠確保掌握土質(zhì)的各種詳細(xì)的情況[4]。通過(guò)勘測(cè)而得到的數(shù)據(jù)可以輔助設(shè)計(jì)出更加優(yōu)質(zhì)的施工方案，并且更加有系統(tǒng)、有計(jì)劃地規(guī)劃好后續(xù)的爆破過(guò)程。同時(shí)在爆破工程結(jié)束之后的評(píng)價(jià)分析階段，也可以對(duì)后續(xù)的工程施工開(kāi)展提供一定的建議，對(duì)爆破工程進(jìn)行驗(yàn)收，能夠?qū)ΦV山整體的施工建設(shè)的質(zhì)量提供保障。

2 采礦工程中爆破技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展情況

2.1 采礦工程中等離子爆破技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展

目前，在我國(guó)大多數(shù)的采礦工程當(dāng)中，使用到的爆破技術(shù)還是比較傳統(tǒng)的火藥類(lèi)型的爆破，涉及到火藥的爆破技術(shù)，應(yīng)用程序比較復(fù)雜并且危險(xiǎn)性非常高，除此之外，火藥爆炸之后所產(chǎn)生的粉塵以及刺激性的氣味都會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生比較嚴(yán)重的不利影響。等離子爆破技術(shù)作為一種新型爆破技術(shù)，相對(duì)于傳統(tǒng)的火藥爆破技術(shù)來(lái)說(shuō)，它的優(yōu)勢(shì)在于無(wú)污染，符合現(xiàn)代社會(huì)所追求的綠色環(huán)保可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)，屬于一種比較高端的爆破技術(shù)。等離子爆破技術(shù)產(chǎn)生爆破的能源來(lái)自于電能，而不是傳統(tǒng)的化學(xué)反應(yīng)能，在蓄電池組中提前進(jìn)行電能的儲(chǔ)備，再將金屬電極放在需要進(jìn)行爆破的巖石孔洞當(dāng)中，在比較安全的距離設(shè)置一個(gè)遠(yuǎn)程操控的機(jī)關(guān)，當(dāng)機(jī)關(guān)進(jìn)行操作的過(guò)程中，蓄電池中的電能會(huì)得到非?？焖俚尼尫?，釋放過(guò)程中所產(chǎn)生的巨大能量帶來(lái)的壓力，會(huì)使得巖石孔洞在高溫高壓下直接破碎，從而達(dá)到爆破的目的。而需要應(yīng)用到等離子爆破技術(shù)的工程，通常是利用等離子爆破技術(shù)對(duì)二次碎石進(jìn)行再次處理，將提前所準(zhǔn)備好的引爆機(jī)關(guān)安置在需要進(jìn)行再次處理的二次碎石上，就能夠?qū)€不符合建設(shè)處理要求的比較大面積和大體型的碎石進(jìn)行再次爆破，這樣的爆破形式比較適合于在露天的礦場(chǎng)區(qū)域內(nèi)進(jìn)行。還有一種需要運(yùn)用到等離子爆破技術(shù)的是對(duì)一些比較堅(jiān)硬的巖石進(jìn)行爆破，并且能產(chǎn)生比較持續(xù)的效果。雖然等離子爆破技術(shù)可以形成與炸藥爆破技術(shù)等傳統(tǒng)爆破技術(shù)相似的效果，但是由于用電能代替了化學(xué)能，對(duì)環(huán)境所產(chǎn)生的危害已經(jīng)基本上降到了非常低的一個(gè)范圍，有效地防止了有害物質(zhì)的產(chǎn)生，保護(hù)了采礦工程的建設(shè)環(huán)境，安全性進(jìn)一步地提高。

2.2 采礦工程中電子雷管爆破技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展

目前在我國(guó)采礦工程中，應(yīng)用比較多的爆炸技術(shù)中有一種叫做電子雷管爆破技術(shù)。這一種爆破技術(shù)與傳統(tǒng)的非電能起爆技術(shù)相比，它不依賴(lài)于明火點(diǎn)燃導(dǎo)火索來(lái)進(jìn)行引爆，而是通過(guò)在電子雷管內(nèi)部的電絲自動(dòng)發(fā)熱到一定的程度和臨界點(diǎn)后自動(dòng)引爆。并且電子雷管爆炸技術(shù)可以提前按照爆破設(shè)計(jì)的需求來(lái)確定爆炸點(diǎn)，在時(shí)間上可以得到非常精確地控制。電子雷管爆破技術(shù)可以達(dá)到比較良好的爆破效果，對(duì)爆破點(diǎn)的爆破范圍控制的精密程度也比較高，同時(shí)非常便于操作，在目前的大部分的采礦工程當(dāng)中得到了非常好的應(yīng)用發(fā)展。

2.3 采礦工程中激光和光纖起爆系統(tǒng)的應(yīng)用發(fā)展

目前所應(yīng)用較多的比較安全的起爆系統(tǒng)大多是電起爆系統(tǒng)，在起爆的過(guò)程當(dāng)中容易出現(xiàn)一些雜質(zhì)電流，從而導(dǎo)致電路短路或者是影響到起爆的精準(zhǔn)時(shí)間，從而導(dǎo)致爆破工程出現(xiàn)比較嚴(yán)重的安全事故。因此對(duì)于起爆系統(tǒng)而言，不會(huì)出現(xiàn)雜質(zhì)電流的激光和光纖起爆系統(tǒng)則更加的安全可靠，通過(guò)一臺(tái)激光設(shè)置則可以更好地控制起爆的時(shí)間，并且也不會(huì)對(duì)人生命安全造成危害，也避免了電路原因?qū)ζ鸨到y(tǒng)產(chǎn)生效果的不利影響，基本上不會(huì)出現(xiàn)漏電事故。同時(shí)能夠延長(zhǎng)起爆距離，對(duì)起爆的安全控制有著更好的穩(wěn)定性。

2.4 采礦工程中堵塞爆破技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展

除了火藥爆破技術(shù)是一項(xiàng)使用時(shí)間非常久遠(yuǎn)的爆破技術(shù)之外，堵塞爆破技術(shù)在采礦工程當(dāng)中的應(yīng)用發(fā)展旅程時(shí)間也不短。堵塞爆破技術(shù)是利用堵塞物質(zhì)來(lái)堵塞炮孔，這樣的爆破效果并沒(méi)有得到很大的體現(xiàn)，并且還容易出現(xiàn)大量的粉塵和砂石。通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的摸索和研究分析，堵塞物質(zhì)從傳統(tǒng)的巖石粉末和沙土換成了隨處可見(jiàn)的水，這樣一來(lái)爆破的效果得到了提升，爆破質(zhì)量更加可控，同時(shí)還在工程爆破實(shí)施的過(guò)程中降低了爆破成本。但是堵塞爆破技術(shù)對(duì)于操作技能水平有著比較高的要求，實(shí)施和操作起來(lái)的工序較為復(fù)雜，因此，應(yīng)用難度會(huì)比較高。要想很好地應(yīng)用好堵塞爆破技術(shù)，首先就要做到對(duì)泡孔的具體情況熟記于心，如果發(fā)現(xiàn)了封堵，就要提前將具有防水性能的炸藥包放置到孔洞當(dāng)中，將孔洞內(nèi)部的水分?jǐn)D出來(lái)，這樣才能夠讓炸藥包和孔洞的內(nèi)壁比較緊密地貼合在一起。如果孔洞內(nèi)部比較空爽，沒(méi)有其他物質(zhì)造成封堵，那么就可以直接將炸藥包放入孔洞當(dāng)中，之后再慢慢地朝孔洞當(dāng)中注入一定的水分，一直到能夠達(dá)到比較好的堵塞效果。比如說(shuō)為了能夠達(dá)到爆破效果，提前在爆破孔洞內(nèi)部將空隙填滿(mǎn)，利用堵塞爆破技術(shù)注入一定的水，這樣能夠防止爆破質(zhì)量下降。

2.5 采礦工程中鑿巖劈裂技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展

鑿巖劈裂技術(shù)實(shí)際上比較依賴(lài)于機(jī)械設(shè)備對(duì)巖壁進(jìn)行開(kāi)挖，首先要對(duì)所選定的炮孔用適當(dāng)?shù)墓ぞ哌M(jìn)行鉆鑿作業(yè)，然后將專(zhuān)業(yè)的劈裂機(jī)中的劈裂桿放置到選定的炮孔內(nèi)部。劈裂機(jī)進(jìn)行施工作業(yè)的過(guò)程當(dāng)中，會(huì)使得巖石承受非常大的應(yīng)力，從而承受不住出現(xiàn)裂縫，然后在裂縫處對(duì)巖石進(jìn)行破碎處理和劈裂，從而達(dá)到巖石破碎的目的。鑿巖劈裂技術(shù)在應(yīng)用劈裂機(jī)進(jìn)行作業(yè)的過(guò)程中，由于劈裂機(jī)本身不會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的震動(dòng)，對(duì)于原本的采礦地周邊環(huán)境不會(huì)產(chǎn)生較大的影響，對(duì)于壓力的控制和施工環(huán)境的通風(fēng)需求也沒(méi)有那么高。

2.6 采礦工程中中深孔爆破技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展

采礦工程的施工地一般都會(huì)選定在礦山或者是一些中小型的基地內(nèi)部，在傳統(tǒng)的爆破技術(shù)應(yīng)用之下，需要控制非常大范圍的爆破距離，同時(shí)，爆破過(guò)程中非常多的資源和材料會(huì)出現(xiàn)浪費(fèi)。因此，為了中小型礦山的采礦工程能夠更加地合理，資源利用效率能夠得到提升，在這種情況下，中深孔爆破技術(shù)以它本身技術(shù)上的改進(jìn)和創(chuàng)新，幫助提升了爆破的安全性，也一定程度上降低了開(kāi)采礦石的成本，對(duì)于原本其他巖層的傷害也降到了非常低的標(biāo)準(zhǔn)。但是為了能夠更加安全地利用中深孔爆破技術(shù)，后排藥量與前排藥量的控制需要更加地注意，后排藥量必須要大于前排藥量，這樣才能夠使爆破的效果達(dá)到最佳。

2.7 采礦工程中無(wú)線(xiàn)分段起爆網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展

采礦工程當(dāng)中，爆破技術(shù)不停地在進(jìn)行自我革新與發(fā)展，新型爆破技術(shù)為采礦工程提供了更加安全的技術(shù)條件和應(yīng)用基礎(chǔ)。目前，大部分的采礦工程當(dāng)中都是由多個(gè)爆破點(diǎn)同時(shí)開(kāi)始爆破作業(yè)，而多點(diǎn)爆破則能夠確保提高爆破的效率。而利用無(wú)線(xiàn)分段起爆網(wǎng)絡(luò)技術(shù)則能夠更加精準(zhǔn)地控制多點(diǎn)爆破的效果和效率，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)精準(zhǔn)地定位多個(gè)爆破點(diǎn)實(shí)施爆破行為，避免了人工傷亡等安全隱患，同時(shí)，還能夠比人工更加精準(zhǔn)地控制炸藥爆炸的準(zhǔn)確度和多點(diǎn)引爆的精確度。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)能夠使得時(shí)間的控制更加地精準(zhǔn)，同時(shí)對(duì)爆破儀器設(shè)備的檢查也會(huì)更加地仔細(xì)，在確定基本的網(wǎng)絡(luò)傳輸精準(zhǔn)度之后，可以很好地通過(guò)網(wǎng)絡(luò)來(lái)連接爆破孔洞。

3 應(yīng)用新型爆破技術(shù)的注意事項(xiàng)

3.1 選擇最為合理的引爆方式

目前爆破技術(shù)在選擇合理的引爆方式的過(guò)程當(dāng)中，主要有兩種爆破方式，一個(gè)是雷管爆破，另一個(gè)是藥包引爆。而以雷管作為引爆炸藥的方式也可以分為電子或非電雷管兩種形式。對(duì)于炸藥爆炸的威力和穩(wěn)定性的控制來(lái)說(shuō)，引爆方式的選擇是非常重要的一個(gè)因素，起爆方式根據(jù)爆堆的分布情況和均勻程度來(lái)進(jìn)行選擇，反過(guò)來(lái)說(shuō)爆堆的情況也會(huì)影響到起爆方式。只有提前對(duì)爆破場(chǎng)地周邊的自然環(huán)境以及巖石分布情況做了比較詳細(xì)的調(diào)查研究，同時(shí)考慮到施工工期內(nèi)的季節(jié)性變化因素，才能夠根據(jù)不同的爆炸效果目的以及爆炸的順序來(lái)選擇最符合現(xiàn)場(chǎng)爆破基本需求的起爆方式。

3.2 控制爆炸的延長(zhǎng)時(shí)間

進(jìn)行爆破作業(yè)的過(guò)程當(dāng)中，一定要留下一定的延期爆破時(shí)間，這是為了能夠在炮孔與炮孔之間選擇更加合理的排列爆炸順序，并且為人工安全保護(hù)提供一定的時(shí)間準(zhǔn)備，比較合理的延期時(shí)間是維護(hù)采礦工程安全施工的重要前提和基本條件。而延時(shí)時(shí)間的長(zhǎng)與短，則要根據(jù)不同的爆破技術(shù)的選擇來(lái)進(jìn)行制定。比如說(shuō)深孔爆破技術(shù)在延時(shí)時(shí)間方面就要比較短，只有這樣才能達(dá)到比較好的爆破效果。并且因?yàn)樵O(shè)置了一定的爆破延長(zhǎng)時(shí)間，在爆破作業(yè)過(guò)程當(dāng)中，因?yàn)楸频臎_擊力而產(chǎn)生的飛石，就可以大幅度的減少。同時(shí)也能夠減少對(duì)其他爆破點(diǎn)的影響，不會(huì)出現(xiàn)提前引爆或者是引爆失誤的情況。

3.3 設(shè)置抵擋飛石的區(qū)域

設(shè)置抵擋飛石的區(qū)域是爆破覆蓋和警戒區(qū)，而在爆破區(qū)進(jìn)行覆蓋的行為則是利用一些強(qiáng)韌性比較強(qiáng)的材料提前進(jìn)行爆區(qū)覆蓋，這樣能夠提前擋下一些爆破過(guò)程中出現(xiàn)的飛石，通過(guò)人為進(jìn)行警戒區(qū)的警示和管理，在入口處進(jìn)行標(biāo)牌說(shuō)明，禁止非專(zhuān)業(yè)工作人員隨意進(jìn)入警戒區(qū)域內(nèi)部。這個(gè)區(qū)域既可以達(dá)到非常好的抵擋飛石的效果，也可以在一些緊急情況發(fā)生之后，為工作人員提供安全區(qū)，進(jìn)行安全庇護(hù)。對(duì)于孔洞來(lái)說(shuō)，如果在孔洞內(nèi)部的炸藥量過(guò)量，就會(huì)很容易堵塞從而出現(xiàn)較多的飛石，因此在孔洞的入口處放置一些沙包，也可以達(dá)到非常好的抵擋飛石的效果。

3.4 加強(qiáng)對(duì)爆破現(xiàn)場(chǎng)的質(zhì)量管控力度

由于爆破作業(yè)是一個(gè)對(duì)專(zhuān)業(yè)以及安全性有著非常高要求的施工工序，因此對(duì)于爆破現(xiàn)場(chǎng)的質(zhì)量管控和環(huán)節(jié)管理是一個(gè)非常重要的步驟。為了避免出現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)混亂或者是其他有關(guān)質(zhì)量的問(wèn)題，就一定要對(duì)爆破現(xiàn)場(chǎng)的各個(gè)工序各都能夠做到有序安排。對(duì)于爆破炸藥的質(zhì)量管理，也是有效地提高爆破效果的前提，能夠進(jìn)一步提高采礦工程爆破作業(yè)的質(zhì)量。

4 結(jié)語(yǔ)

在采礦工程當(dāng)中，爆破技術(shù)作為一種非常有實(shí)效性的應(yīng)用施工技術(shù)，在長(zhǎng)時(shí)間的工程應(yīng)用中獲得了非常出色的表現(xiàn)。隨著時(shí)代的進(jìn)步，對(duì)采礦工作作業(yè)的要求越來(lái)越高，對(duì)于爆破技術(shù)的發(fā)展和更新也更加地重視。而爆破技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用，可以促進(jìn)工程效率的提升以及工程質(zhì)量的提高。目前已經(jīng)出現(xiàn)了許多新型爆破技術(shù)，但是對(duì)于不同的礦區(qū)來(lái)說(shuō)，由于自身?xiàng)l件的不同，還無(wú)法做到全方位的覆蓋和具體應(yīng)用，不過(guò)未來(lái)一定能夠取得非常亮眼的效果。