淺析礦山地下開采中深孔爆破工藝技術的優化

張平發

（赤峰中色白音諾爾礦業有限公司，內蒙古 赤峰 025473）

赤峰中色白音諾爾礦業有限公司是一家鉛鋅采選企業，礦區采場采用的主要開采技術為無底柱空場采礦法，其關鍵工藝參數是礦塊每50m為一階段，每15m為一分段。每一分段中沿礦脈分布的巷道為沿脈，以穿透礦脈走向的巷道作為穿脈。各穿脈之間的間距設定為12m～18m，同時每隔60m～100m便設有一道溜井。溜井呈穿脈相互交錯的形式進行分布。隨著礦石回采，崩落的巖石、礦石構成覆蓋層[1]。回采是通過穿脈上鑿的扇形深孔，在其中填入炸藥進行爆破操作，爆破崩落的零散礦石通過鏟運機作用下運輸到溜井。接著，在電機車作用下將溜井底部的礦石運輸到破運系統。

1 影響中深孔爆破效果的因素

1.1 中深孔鑿巖施工

中深孔鑿石施工質量水平與礦石放礦效果、礦石回收、勞動強度、爆破落礦、回采爆破裝藥、爆破成本、裝藥安全性等因素都有著直接關系。當前，礦區Ⅰ-III礦體各中深孔施工周期較長，且同時受到地質條件、爆破震動、地壓水平等多種因素的影響，造成中深孔受到一定的破壞，導致中深孔錯位、堵塞的情況，中深孔炸藥裝量減少，直接影響到爆破水平[2]。

1.2 人為因素

由于勞動強度、操作習慣、個人體能等因素直接影響到中深孔炸藥裝量，從而直接影響到中深孔爆破效果。因此，規范個人裝藥操作是提升中深孔炸藥裝量、保證中深孔爆破質量的關鍵。現場調查發現，采區中深孔炸藥裝填操作過程中，主要存在這樣幾個問題：

首先，中深孔炸藥填充前未對孔壁是否完全等情況進行系統的調查和分析，未能確認中深孔是否存在堵孔、連通、貫穿等情況，未能對中深孔進行疏通操作，也未能對貫通孔、貫穿孔進行相應的防護，便直接進行炸藥裝填、爆破操作。

其次，因個人技能水平、判斷失誤等因素的影響，導致頂板、浮石撬除不徹底，且因為爆破區域震動因素的影響造成浮石滑落，導致導報被砸裂而拒爆。一旦出現拒爆的情況，就只能在第二天爆破，而停留在孔內的炸藥則可能出現受潮的情況，從而直接影響到爆破成效。

1.3 中深孔爆破自由面

在進行爆破操作時與炸藥充分接觸的巖體界面，稱為“爆破自由面，”對爆破有著直接的影響，是造成爆破漏斗的主要原因。當前，白音諾爾礦區中深孔爆破操作中，中深孔炸藥填充采用人工填充的方式，因為個人認知水平、技能水平等的影響，對爆破自由度缺乏科學判斷，導致爆破提前，造成在爆破過程中無法充分發揮爆破自由面的作用，從而直接影響到中深孔爆破效果。

2 采取的技術措施

2.1 改進技術參數

（1）最小抵抗線的優化

爆破應力波、爆轟氣體是導致礦石破碎的主要動力，在爆破應力波的作用下，在巖石表明形成裂隙，而爆轟氣體則將爆破應力波形成的巖石裂隙進一步擴大。隨著爆破應力波和爆源中心距離的不斷增加，爆破應力波不斷減弱。爆破應力波作用范圍包括沖擊波作用區、彈性波組排用區、壓縮波作用區等[3]。礦巖破碎區是在壓縮波、沖擊波作用區基礎上形成的，其作用范圍是炸藥作用范圍的十倍、十五倍，在該作用區以外區域的巖體，只能在爆轟氣體作用下，形成拋擲效果。通過實地調查和經驗總結，認為W=2.2m。

（2）炮孔密集系數的改進

礦巖爆破是在氣體推力、反向應力波作用下實現的，在孔距較小的情況，炮孔之間就會產生一個弱面，爆破產生的能量就會在該弱面作用下形成散逸的情況，導致爆破能力無法獲得有效應用，產生光面爆破，造成爆破產生的能量，提早出現散逸，這些都是造成爆破塊較大、部分區域未能完全爆破的主要因素。根據公式m=L/W確定參數，公式中的W是最小抵抗線，L是孔底距[4]。

（3）炸藥消耗量的確定

炸藥消耗量也是關系到爆破結果的重要因素，炸藥消耗量較小，將導致爆破不徹底或者無法達到預期爆破效果，對后期的爆破也有較大影響。而如果炸藥消耗量較大，將導致炸藥的大量浪費。確定炸藥消耗量的計算公式為q=Q/A，公式中的Q指的是炸藥量，A是體積，大量的市政經驗指出，q一般在0.3～0.4之間[5]。

2.2 優化爆破工藝

（1）起爆間隔時間的合理選取

微差爆破能有效避免或者減少地震爆破效應，且能夠起到提升爆破效果等效用，因此應當保證爆破微差科學性。就爆破能量使用而言，首先，應當從殘余應力角度入手，保證爆破藥包和爆破后藥包之間的連貫性，從而達到優化爆破塊度、擴大爆破效果的目的。通過對大量實證案例的分析發現，最佳的爆破微差時間在5ms～35ms；同時，就巖石相撞的角度而言，應當有足夠的時間保證巖體能夠爆裂，從而為下一排的爆破操作提供足夠的爆破自由面，并將時間減少到前排巖體運動中。后排巖體爆裂后，兩排巖體將再次出現撞擊，并形成更大的破碎。為減少爆破后的大塊，將微差爆破時間控制在20～50ms的范圍中。綜合前文所述，結合相關的實踐經驗，前五排爆破微差時間大約是25ms，符合采場爆破操作要求。

（2）加強炮孔的裝藥密度

加強在職員工的專業技能和知識培訓，提升員工技能水平，在中深孔爆破炸藥裝填過程中，必須根據有關標準進行裝填，每個中深孔的藥量都必須充分進行調查、分析，確定炸藥用量，如果中深孔炸藥填充量有所不足，則應當及時進行補充，從而保證爆破效果，提升爆破質量。

（3）確保炮孔填塞

炸藥填充完成后，應及時填塞，提升爆破氣體作用，并進一步提升并擴大爆破效果。

3 結語

隨著時代的進步及礦山的日益發展，不斷優化中深孔爆破技術是我們不懈追求的目標。因此，在目前中深孔爆破參數的基礎上，要努力克服困難，繼續優化中深孔爆破效果，從而為礦山的節約生產經營成本。為此，在以后的生產實踐中，應該不斷探索更有價值的經驗和方法，為建設現代化礦山和提高礦山產能做出應有的貢獻。