爆破技術在采礦工程建設項目中的應用研究

趙清全

（華能云南滇東能源有限責任公司礦業分公司，云南曲靖655508）

1 引言

近年來，隨著我國經濟水平的快速發展，社會各行各業對資源的需求量越來越大，采礦業開始呈現蓬勃向上的發展勢頭。采礦工程中的建設項目從設計到施工都不可避免地要受到地形地貌的影響，從而使整個建設過程異常復雜和困難。為了在合同規定的工期內高質量地完成礦井工程建設項目，需要選用合適的爆破技術以克服特殊地貌的影響。

關于爆破技術在采礦工程建設項目中的應用，國內外很多學者結合不同的地質環境進行了深入的研究，取得了一些成果。本文在這些研究成果的技術上，結合作者自己的采礦工程建設項目管理經驗，在介紹爆破技術原理的基礎上，分析了我國當前采礦工程中常用爆破技術的各種特點及適用范圍，指出在采礦工程中應用爆破技術時，需要考慮當地的地質水文條件和地形地貌等的影響，并采用科學合理的爆破參數，還需要做好各種安全防護措施。通過本文的闡述，希望能為工程實踐提供理論指導。

2 爆破技術概述

爆破技術是利用炸藥等爆炸物在有限空間內瞬時起爆，釋放出巨大的能量，從而破壞障礙物的原始結構，達到特定的工程目的[1]。爆破技術涉及物理與化學變化過程，使用過程中需要根據不同的地質條件、地貌環境以及作用目的選擇合適的炸藥物和起爆方法。據測算，1t 普通工業炸藥爆炸時瞬間溫度可達3500℃、氣壓可達10 000MPa，釋放的能量可達3.67×106J，平均功率約4.86×108kW，在這種高溫高壓沖擊下，巖石會瞬間變為流體或彈塑性體狀態。因此，爆破技術在特殊地質環境的施工中獲得了廣泛的應用，比如，采礦工程、礦井建設、隧道修建、水渠挖掘等。目前，我國廣泛采用的爆破技術中，以硝銨類炸藥的應用最為廣泛，其他常用的炸藥有硝酸甘油、水膠炸藥等；常用的起爆器材有導爆管、導爆索、電雷管等。

爆破技術在各類工程項目建設過程中應用時具有一定的危險性，因此，在操作過程中，需要指派具有相關工程經驗的技術人員嚴格按照標準和規范組織實施，并要做好安全防護措施。

3 采礦工程中的常用爆破技術

3.1 雷管爆破技術

雷管爆破技術是使用最廣泛、操作最簡單的一種爆破技術，有普通雷管起爆和電子雷管起爆2 種方式[2]。普通雷管起爆是利用化學導索的燃燒來控制起爆時間，電子雷管起爆是利用電子計時電路控制起爆時間，這是二者最主要的區別。相比于普通雷管起爆，電子雷管起爆具有起爆時間易于控制、較易實現連續爆破且爆破效果好等優點，但是電子電路設計較為復雜，需要采取濾波技術防止電流噪聲對起爆電路的干擾，無形中增加了使用成本。

3.2 精確爆破技術

精確爆破技術可以分為預裂縫爆破和光面爆破2 種方式。預裂縫爆破是在主爆區爆破之前，先依照地質和巖體特點，爆破出一條具有一定寬度的貫穿裂縫，起到緩沖、阻隔爆炸波的作用，減少對主爆區的副影響；光面爆破是在主爆區爆破之前，先爆破出一排爆炸孔，同樣起到緩沖和阻隔的作用，然后再對主爆區巖石進行大面積爆破。精確爆破技術更多地應用在地質結構不穩固的山體工程建設項目中，實現起來較為復雜，對技術水平要求比較高。

3.3 分段爆破技術

分段爆破技術主要應用在多點爆破的場合，實施過程中需要在炮孔外設置非電導爆破網絡，在該爆破網絡起爆后，利用炮孔內外結合延時技術實現大面積爆破。這種爆破技術爆破面積較大，如果非電導爆破網絡時間控制電路設計得較為科學的話爆破延時時間可以精確控制，爆破質量較高，且產生的安全隱患較小。

3.4 等離子爆破技術

前3 種爆破技術主要是利用火藥類炸藥，爆破面積不利于控制，且會對環境產生一定的污染。等離子爆破技術是利用蓄能電容器代替炸藥，提前將高電壓的電能儲存在電容器中，需要起爆時利用遙控器觸發電路控制電容器瞬間釋放出高電壓的電能，將電能通過電-等離子體轉換裝置轉換成等離子體，同時釋放出高壓氣體，等離子體和高壓氣體在有限空間內迅速膨脹從而產生巨大的破壞作用，最終破壞巖石等障礙物。

這種爆破技術不會對環境產生污染，同時對周圍巖體的副作用較小，有利于維護爆破空間圍巖的穩定性，但是蓄能電容器、電-等離子體轉換裝置等價格昂貴，會增加整個工程項目的建設成本。

4 采礦工程中進行爆破的注意事項

4.1 考慮當地的地質環境和地形地貌

在爆破前，需要對礦產分布區的地質環境進行準確的勘探，研究清楚巖石類型及分布、地下水流向、溶洞分布等地質水文信息，還要研究當地的地形地貌以及風向等有可能影響爆破效果的自然因素。統籌考慮這些因素后，結合礦床分布、爆堆分布、爆破方向等技術要求，設計科學合理的爆破方案，確保爆破達到理想的效果。

4.2 設計科學合理的爆破參數

爆破之前，需要確定科學、合理的爆破參數，根據巖體硬度、爆破廣度和深度等計算炸藥裝藥量；根據連續爆破時間要求設計起爆電路；對于不同的爆破巖體，需要根據計算出來的孔距、排距、孔深等數據布置加密孔；對于爆破區域內有夾層、裂隙、軟弱面的情況，需要結合這些層、縫、面的空間分布設計合適的空位等。每次爆破之后，要做好數據記錄，并根據爆破效果分析參數設置得是否合理、是否達到了預期目的，總結經驗，以便于下次爆破時設計出最優的參數、取得最理想的效果。

4.3 注意爆破過程中的安全防護

進行采礦工程建設項目施工時，既要將施工成本控制在預算范圍之內，更要保證施工質量和安全。在爆破方案設計時，需要計算爆破半徑，根據計算數據劃定安全區域；在爆破實施過程中，需要及時疏散相關人員，確保所有人都在安全區域內后再開始爆破，同時，要安排經驗豐富的工程技術人員實施爆破；爆破之后，要等待有毒有害氣體完全擴散、明火和電火花等不會再次引發爆炸事故后，再安排清掃現場，清掃時要注意盡量減少震動，以防引發山體崩塌、塌陷等自然災害。

5 結論

采用爆破技術能夠極大地促進施工進度和質量，但是又給施工安全帶來了很大的安全隱患。因此，需要統籌考慮，在做好各種安全防護措施之后再采用爆破技術。本文結合作者的工作經驗，在簡單介紹爆破技術的原理和各種炸藥及起爆器的基礎上，分析了采礦工程建設項目中常用爆破技術的特點及適用范圍，指出需要在施工時根據具體工程特點合理選用。在采礦工程中應用爆破技術，還應考慮當地的地質水文環境和地形地貌等對爆破的影響，同時，要綜合以上因素設計科學合理的爆破參數，以求達到理想的爆破效果。最重要的是，要做好各種安全防護措施，避免出現人員傷亡事故。

在采礦工程建設項目中應用爆破技術，需要考慮將施工成本控制在施工預算內，通過建立成本核算機制，避免因為爆破技術給施工增加額外的成本負擔，可以作為今后的一個研究方向。