爆破采礦技術的發展及應用

李夢龍

摘 要：在采礦行業得以深入發展的同時，爆破采礦技術的開發與應用也邁上了更高的臺階。發展爆破采礦技術，并將其運用到礦山開采中，不僅能有效提升開采效率，而且可以拓寬礦產開發的相關領域。本文首先介紹了爆破采礦技術的概況，然后對不同類型的爆破采礦技術進行了闡述，具體包括技術的應用方式、應用性能及應用場景等，最后講解了應用實踐過程中應當注意的問題。

關鍵詞：爆破采礦技術;發展;應用

中圖分類號：TD235.4;TD823 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2020）07-0068-03

Abstract： With the in-depth development of mining industry， the development and application of blasting mining technology has reached a higher level. The development of blasting mining technology and its application in mining can not only effectively improve the mining efficiency， but also broaden the related fields of mineral exploitation. This paper first introduced the general situation of blasting mining technology， and then expounded different types of blasting mining technology， including the application mode， application performance and application scenarios of the technology， and finally explained the key points that should be paid attention to in the application process.

Keywords： blasting mining technology;development;application

礦山開采通常需要前沿、高端的科學技術作為支持，而我國礦山開采技術的應用效果仍與其他先進國家相比仍存在較大差距。通過縱向分析可以發現，在技術研發和應用領域的深入探索過程中，我國礦山開發效率相較從前已經取得了長足進步。在科學技術受到高度關注的發展時期，采礦工程中的爆破技術也得到了完善與優化，提高了采礦水平，為促進我國礦業發展提供了強大助力。

1 爆破采礦技術的概況及爆破存在的隱患

目前，我國用于爆破采礦的炸藥種類十分豐富，常見的有乳化炸藥、水膠炸藥、硝銨類炸藥等，其中以硝銨類炸藥應用最為廣泛。在爆破采礦過程中，不僅需要根據實際情況挑選合適的炸藥，還需要使用專業且對應的起爆器材。從結構組成的角度來看，起爆器材通常以導爆索、導爆管、電雷管三部分為主[1]。

利用爆破采礦技術能徹底粉碎并清除礦體表層的巖石，且不會因為受到地質因素的影響而產生具有嚴重危害的安全事故。但是在進行爆破采礦時，爆破技術的應用效果通常會受到多種因素的影響。其中，人為操作是影響爆破效果的重要因素之一，操作不當會引發諸多的安全隱患，具體如下。

第一，地震。實施爆破采礦技術的一個重要環節是安裝爆破裝置，而爆破裝置的安裝位置會直接影響爆破效果。如果安裝位置存在偏差，就會在施工過程中對巖層結構造成難以挽回的破壞，不僅會破壞工程質量，而且還會引發一系列的連鎖反應，造成嚴重的災害，如地震。

第二，沖擊波。如果礦井空間的容納量較小，那么在進行爆破時產生的帶著巨大能量的不同方向、不同強度的沖擊波極易對工作環境和工作人員造成負面影響，如果防護措施不到位，極易對工作人員造成人身危害。

第三，飛石。在實施爆破的過程中，飛石是最主要的危害之一，直接威脅著人民生命財產的安全。小塊的飛石由于飛散速度較快，所以會對周圍的設施和人員造成嚴重的損傷;大塊飛石雖然飛散速度相對較慢，但由于飛石重量較大，因而破壞力也較大，控制不當易對周圍設施或者人員造成毀滅性的破壞。飛石破壞性大的原因主要有三點：首先，石頭在飛行過程中的方向無法得到快速、準確的預估;其次，石頭在飛行時具備強大的動能，容易造成強烈打擊;再次，飛石數量較多，無法在短期內得到全面控制。

第四，噪聲。如果采礦人員的工作環境并不在室外，那么需要對施工過程中產生的噪聲做出具有針對性的防護，以防止爆破過程中發生的巨大聲響對采礦人員的聽力造成嚴重危害[2]。

2 爆破采礦技術的發展及實踐應用

2.1 等離子爆破技術

該技術是基于傳統火藥爆破技術的一種新型爆破手段。相比于傳統技術，該技術不僅會在爆破之前對環境施加有效保護，而且在爆破過程中也能夠有效避免環境污染，因此該技術具備優異的環保性。從技術原理來看，等離子爆破技術主要依靠電能進行爆破，而不是傳統的化學能，當電流發起沖擊之后，同樣能對爆破物產生巨大的能量，最終實現爆破的目的。該技術所需使用的能量主要存儲在蓄能電容器之中。該爆破技術的具體操作流程如下：首先對需要爆破的巖體進行鉆孔操作，然后向孔洞向內注入電解液;其次，將電極板放置在孔洞中，放置時要保證電極板能得到反復利用[3];最后，待爆破開始之后，電容器會釋放先前存儲的能量，并由電解液進行相應的轉換，此時產生的等離子火焰具有高溫和高壓的特點，進而實現對巖石的爆破。之所以會出現等離子火焰，主要是因為電容器底端存在積聚大量電能的封閉空間，而這一空間會對電解質產生激發作用，并使其轉化為等離子體。等離子爆破技術的主要應用場景有兩個：其一，對碎石進行二次爆破，將爆破設備安裝在碎石車上，以實現對大體積碎石進行爆破，常用于露天礦井和地下礦井中;其二，對硬度較高的巖石進行爆破，且爆破時的連續性較強，基本不會造成任何損傷。

2.2 無限分段的起爆網絡技術

無限分段的起爆網絡技術適用于設置了多個爆破點的爆破工作。由于存在多個爆破點，爆炸的安全風險系數升高，因此需要采取特殊手段進行安全防護處理。無限分段起爆網絡技術作為采礦爆炸技術的一種，其爆破是借助網絡實現的，其炸藥的引爆主要是借助導爆管實現的，此時的炮孔具有內外結合的特點。該技術的劣勢主要在于無法在起爆之前對起爆設備和儀器進行仔細檢查。為了克服這一缺點，應當對該技術及其應用進行更加精細化的研究，確保在爆破之前，儀器設備能夠處于最佳運行狀態。

2.3 電子雷管爆破技術

電子雷管爆破技術起源于傳統雷管爆破技術。由于傳統技術局限性較大，出現延遲爆破、提前爆破以及爆破失效的概率較高，引發的安全事故也難以得到有效控制，由此電子雷管爆破技術應運而生。電子雷管爆破依靠的是小型電子定時電路，能以精確定時的方法來設置時間延遲，而且設置電子雷管延期順序的過程也是由編輯好的程序自動進行的。在開始爆破之后，電子雷管會按照程序設定依次執行起爆延遲。這種延遲是人為控制的，而不是設備本身產生的。起爆器的運行狀態是由人工編程所設定的，而電子雷管作為一種爆破裝置，可以和環形線同時開展相應工作，還會利用防護濾波器來提前消除安全隱患[4]。此外，該技術在爆破方面可以取得較高的精確性和強精密性。

2.4 激光和光纖爆破技術

隨著科學技術水平的大幅度跨越，激光和光纖爆破技術應運而生。作為一種新型的起爆技術，激光和光纖爆破不僅能通過激光的作用增強雷管起爆的實際效果，而且還可以使雜亂的電流規避某些不利條件的影響，進而避免發生嚴重的起爆事故。此外，激光技術也能在起爆過程中發揮其自身強大的作用，例如，利用激光進行點火或者是續燃等操作。由于激光和光纖爆破技術在提升起爆質量和維護起爆安全性等方面具有極強的現實意義，因此可以進行推廣使用。

2.5 中深孔爆破技術

中深孔爆破技術常用于中小型礦山的爆破開采工程中。該技術最顯著的兩個應用特點是起爆工作的費用支出較低、安全性能優良。由于中深孔技術能對安全平臺的搭建進行合理化設計及規劃，如合理填充與控制前后排藥量，因此可以提前獲悉飛石等物體被拋起時的狀態信息，進而實現爆破效果的進一步控制。

2.6 精準爆破技術

精準爆破技術常用于大型爆破開采項目施工過程中。具體來講，在開鑿山體或隧道時，需要開挖的土方體積較大，為了加快施工進度，保障施工安全，通常會使用深孔或者是預裂等技術來進行精準爆破。精準爆破的一系列技術能有效貫穿爆破之前設計好的輪廓線，最終獲得預期裂縫。由于精準爆破存在諸多優勢，因此在礦山開采中的應用越來越廣泛和深入。

2.7 堵塞爆破技術

堵塞爆破技術的使用年限較為久遠，發展時間相對較長。傳統的堵塞爆破技術常使用砂土或者是巖石的粉末來進行填堵，而當前的堵塞爆破技術早已取代這一做法，將爆破媒介換成了水。具體來講，對炮孔進行填堵之后，常使用爆破介質來完成爆破操作，同時還要對水炮孔的實際狀態進行跟蹤。當炸藥得到防水處理之后，就會實現與孔壁的有效連接。將炸藥放置在孔中并向內注水，能夠讓炸藥前往合適位置，為爆破提供有利條件。這既減少了發生封堵的可能性，對爆破效率及質量的提高也具有一定的效果。

2.8 水膠炸藥爆破技術

我國礦產開采過程中使用頻率最高的炸藥是錢油炸藥，這主要是因為該類型炸藥的成本較低，且爆破性能較好。但需要注意的是，錢油炸藥在發生爆炸時會因為自身存在極高的可燃性而導致爆炸粉塵，引發安全事故。這一特性在開采含硫量較高的礦床時表現得更為顯著，發生引燃的可能性更高。為了解決這一現實問題，應當對炸藥的引燃性進行相應調整。水膠炸藥的出現則剛好彌補了這一缺點。該爆破手段能有效規避二次爆燃，即便是在含硫量較高的礦床開采過程中，水膠炸彈也不會引發燃燒安全事故，在確保開采安全性方面具有一定的功效。

3 工程應用實例

在開采某處地下鐵礦的過程中，對作業環境進行考察，發現巖石表層的強度值較大，且施工環境存在較大限制，狹小范圍導致大型的工程器械無法進入并實施相應操作。為了實現礦體開采并提高開采效率，考慮使用爆破采礦技術。由于該礦體中存在大量的硫元素，在考慮到爆破成本和爆破安全性的情況下，選取水膠炸藥爆破技術進行爆破施工，一次爆破之后，再使用等離子爆破技術對礦井中的礦石進行爆破清理。將兩種技術結合使用，不僅規避了硫元素含量過高所埋下的安全隱患，而且極大程度地提升了鐵礦的開采速度。通過此案例可以總結以下經驗：第一，在大型工程器械無法得到有效利用的情況下，應靈活選擇其他爆破手段;第二，選取爆破技術應從安全性、經濟性、適用性和高效性等方面進行綜合分析與考慮。

4 結語

考慮到礦山開采過程中存在的條件限制，如無法使用大型工程器械及工程建設中容易造成的環境危害等，應當選用最為合適的爆破技術。在單一爆破手段的應用無法達到預期效果時，應當結合多種爆破技術進行作業。合理選擇與應用爆破采礦技術能降低工作人員的工作負擔，提升礦產開采的工作效率，同時還能規避起爆造成的安全事故，為礦業發展提供完備的技術支持。

參考文獻：

[1]佟曉勇.分段鑿巖階段空場法采礦工藝及礦房爆破設計[J].科技創新導報，2019（7）：60.

[2]冷熠.大型鋼筋混凝土支撐的爆破拆除技術淺析[J].采礦技術，2014（5）：120-122.

[3]姜福允，皇甫風成.中深孔輔助切割槽天井鉆機一次爆破成井技術應用實例[J].新疆有色金屬，2019（2）：63-65.

[4]韓汝寧.中深孔爆破聯合機械化采礦技術在薄礦體中的應用分析[J].世界有色金屬，2018（13）：178-179，181.