爆破技術在采礦工程的應用探討

海 祥

（江西銅業(yè)集團東同礦業(yè)有限責任公司，江西 撫州 331812）

爆破技術一般在采礦工程中應用的比較頻繁，主要是利用具有非常大能量爆炸的炸藥對物體上進行破壞的行為。近幾年來，在科學技術的支持下，越來越多的爆破技術在采礦工程的建設中被廣泛應用，爆破技術應用在采礦工程中是具有一定原理的，在大量炸藥的外力作用下瞬間產(chǎn)生高熱氣體，從而在礦山結構中引發(fā)爆炸，滿足了采礦工程建設的需求。

1 爆破技術在采礦工程中應用的原理

1.1 爆炸和炸藥的應用原理

爆炸是一種由物質向物理變化或是化學變化過渡的現(xiàn)象，在變化的過程中能放出巨大的能量對周圍的環(huán)境和結構產(chǎn)生破壞，聲音、光和熱等各種效應也同時產(chǎn)生[1]。將爆破技術應用在采礦工程中，首先就要調查清楚各種煙花爆炸的種類和含量，將煙花爆炸種類與采礦現(xiàn)場的實質勘測進行對照，以此確定最終合適的爆炸種類。目前在市場上的爆炸種類主要有三種：物理爆炸、化學爆炸和核爆炸，采礦工程在明確爆炸種類后，還要清楚地了解和確定炸藥爆炸的具備條件，一是必須具備足夠的放熱反應，二是必須具備高速進行的反應，三是必須具備能夠產(chǎn)生大量的氣體。只有具備了這三個條件，炸藥才能發(fā)揮出其最大的作用。

除此之外，在使用炸藥之前還要了解它的化學反應，爆炸只是炸藥的四種反應形式之一，它主要是由熱分解、燃燒、爆炸和爆轟等四種反應形式組成，這四種反應形式可以互相轉化，在最佳時機能達到爆破的最佳效果。

1.2 爆破技術的表現(xiàn)形式和操作步驟

爆破技術的表現(xiàn)形式有很多，主要有聲音、光、熱、震動、塵土、沙石和坍塌等表現(xiàn)形式。因此，在采礦工程使用爆破技術之前必須要進行詳細的地址勘測，了解和掌握有效的地址勘測，對采礦工程的順利進行具有重要的作用[2]。在清楚地了解地址勘測的情況后，再進行具體的施工和組織設計，從而使得爆破的過程得以順利進行，接著就是將具體的設計與各種大型的爆破工程的評價相結合，綜合所有的情況后再對礦山工程進行具體的施工，具體施工的流程主要是鉆眼——裝炸藥——沿線——檢查——爆破，完成這些操作流程后，要驗收礦山的爆破工程以及進行詳細的評價，使得礦山工程的質量得到有效的保證。

2 爆破技術在采礦工程中的應用

2.1 地下礦場爆破技術

爆破技術在采礦工程的應用方向主要有三種，分別是地下礦場開采、露天礦場開采和爆破工程等。在地下礦場進行爆破技術的方式主要有井下掘進爆破和采場爆破，在使用井下掘進爆破的方式時，首先要了解和分析它的爆破特點和應該重點防范的內容；其次就是設計好爆孔的布置形式以及爆破順序，并且在設定井下掘進爆破的參數(shù)時要具有規(guī)范性和標準性；最后在光面爆破和天井深巷爆破掘進的要求下，順利完成井下掘進爆破的操作。

在進行井下掘進爆破時，首先要了解它的特點，并根據(jù)它的特點來進行具體的操作。在爆破的過程中要采取有效的爆破處理措施，使得爆破的準確性以及相應進尺尺寸的要求得到有效的保證，將其特點進行結合得出一套科學有效的爆破方案，根據(jù)爆破方案將不同類型的炮眼進行科學合理的布置，進而有效保證和提高斷面展示時達到了井巷掘進的爆破效果[3]。井下掘進爆破的開展必須要嚴格地按照國家規(guī)定的相關要求執(zhí)行，規(guī)格設計也要滿足設計要求和施工規(guī)范要求。在設置爆炸的時候，要充分的考慮它的集中性，以保證爆炸時它的跨度能夠均勻，炮眼布置的規(guī)范性和合理性能夠有效提高它的使用效率，從而降低了不必要的成本開支。

炮孔布置的形式以及起爆的順序在爆炸操作中非常的重要（如圖1 所示）。掏槽孔、輔助口和周邊口是炮孔的布置形式，合理有效地布置各種各樣的炮孔，能夠使起爆的順序得以順利地進行和完善。有效的掏槽孔設計能夠發(fā)揮出其最優(yōu)價值，其主要能夠將工作面的部分巖石破碎并有效的拋出去，在很大程度上降低了安全事故的發(fā)生，在巖石破碎拋出的同時，還能夠形成第二個自由面，保證應用的爆破技術滿足了采礦工程建設的需求。周邊空布置能夠有效地控制井巷橫斷面形狀和相應的橫斷面方向，從而滿足了爆破設計在井巷橫斷面的尺寸、形狀和方向上的需求，為進一步有效開展炮孔布置工作奠定良好的基礎。

圖1 爆破布置應用形式示意圖

要嚴格遵守炮孔起爆的操作順利。炮孔起爆的規(guī)范性順序有利于保證采礦工程的順利實施，也有利于在起爆時保證爆破的安全性，將既定爆炸的爆破效果有效地實現(xiàn)，因此，要非常重視和遵守炮孔起爆順利的布置。在一般情況下，炮孔起爆的順序主要是從掏槽孔、輔助口和周邊孔進行安排和布置，所有的順序布置妥善后，才可以進行第二組的起爆順序，第二組的起爆順序也要科學合理地安排，在充分利用第一組起爆順序的布置基礎上，對起爆順序進行先后次序的合理安排，從而有效的形成了有利于起爆順利進行的爆孔自由面。一次性爆孔實施的數(shù)目越多，其相應的爆孔段數(shù)目也越多，在自由面充分利用的基礎上，能夠有效降低振動對空氣的沖擊力度，這個操作也在很大程度上有效地降低了沖擊波的強度和產(chǎn)生的噪音。

2.2 井巷掘進爆破參數(shù)

炮孔直徑的大小對很多相關的參數(shù)都有著直接的影響作用，比如鑿巖的生產(chǎn)效率、炮孔的數(shù)目、單位的消耗量、爆破塊度、井巷以及周壁的平整些等都會受到炮孔直徑大小的直接影響。因此，炮孔直徑的設置在爆破的過程中必須是完全符合爆炸能量的需求，當炮孔直徑增大到一定程度時，爆炸的能量能夠有效的集中到一起，在很大程度上有效提高了爆炸的速度和爆轟的穩(wěn)定性。如果炮孔的直徑增大到超出了爆炸能量的需求，就不利于提升鑿巖速度，使得鑿巖速度逐漸地降低，同時也會相繼地減少了炮孔數(shù)目，進而導致巖石破碎的質量顯著降低，因此，在設計炮孔的直徑時不宜過大[4]。炮孔直徑大小的設計是根據(jù)大斷面井巷的面積進行設定的，如果大斷面井巷的面積是6.5m2以上的，就可以采用37mm～44mm 左右的藥卷進行爆破；如果小斷面井巷的面積是4.5m2以上的，加上它的巖石非常的堅硬，就可以采用24mm～31mm 直徑的具有高強威力的炸藥，使得爆破效果達到預期的設定。正常的炮孔直徑比相應的藥卷直徑要大一些，所以控制的范圍在6mm～10mm 左右就好，并且采用氬氣裝鑰匙孔體積就可以將其利用效果發(fā)揮出最大化。

在平巷中決定炸藥單位消耗量的時候，巖石堅固的系數(shù)和掘進斷面面積都可以用來參照和確定。但是在實際的生產(chǎn)過程中，大部分都是根據(jù)已有的經(jīng)驗進行確定，在一般情況下，根據(jù)輔助孔的孔距主要控制在350mm～650mm，周邊孔主要是650mm～750mm，周邊孔與輪廓線之間的距離可以控制在100mm～200mm 左右，而且頂上板孔要向下和向外傾斜5 左右，底下板孔也要同時向上向外傾斜5 左右，同時兩邊的孔底都要落在距離輪廓線90mm 左右的地方。

2.3 采場爆破技術特點

地下采場比井巷掘進爆破形成的自由面數(shù)量還要多，在炮孔數(shù)量、封礦面積和爆破量等方面的數(shù)量都是比較大的。進行地下采場爆破時，爆破的用藥量較大，但是產(chǎn)生的炸藥單位消耗量卻比較低，再加上爆破方案和起爆順利的設計異常的繁雜，因此，在爆破的過程中，科學合理的組織工作是非常有必要的。在開展地下采場爆破工作時，必須要保證和提高爆破作業(yè)的安全性，使得每米的封礦量大，大塊的巖石碎塊比較少，在進行第二次爆破的時候爆破量就比較小；使得粉末碎塊的礦石較少，降低礦石的損失和材料消耗量，進而有效地保證了地下采場爆破的效果和質量。

2.4 VCR 采礦法爆破技術

VCR 采礦爆破技術是一個新型的有效的爆破方式，它是在利文斯頓爆破漏斗理論的基礎上進行創(chuàng)造和發(fā)明的，它的爆破方式異常的新意和有效，是現(xiàn)階段被人們廣泛接受和應用的爆破技術[5]。它的使用方式是在上巷道和下巷道的內部按照合適的孔距進行鑿巖，在直徑較大的深孔道下部切割一個與上巷道的十字頂部平臺，隨后就可以裝入藥包，藥包的長度最好不要超過炮孔直徑的5、6 陪，然后按分層沿著巷道自下而上的崩落具有一定厚度的礦石，最終將采礦工程的整個作業(yè)順利完成。

3 總結

總之，將有效的爆破技術應用在采礦工程的建設中具有非常重要的作用和意義。它在很大程度上影響和促進了我國煤礦產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。因此，我們國家要針對爆破技術在采礦工程中的原理和應用，再結合具體的地址勘測情況，進行科學合理的設計方案，保證和提高采礦作業(yè)在爆破過程中的安全性和有效性，進而有效提升采礦工程的工作效率和質量。