精細爆破在礦山的實踐與應用

張梓松　龔海波　韓東山

摘要：針對傳統爆破作業普遍存在鑿巖精度低、爆破效果差、事故率高等問題，結合礦山爆破作業特點，將精細爆破的理念引入礦山爆破。本文首先簡要介紹了精細爆破的定義及其發展現狀，其次分別從精細化設計、精細化施工、精細化管理三個方面進行論述，并結合精細爆破技術在黑岱溝露天礦和山東唐口煤礦的應用情況作了進一步闡述。結果表明，與傳統爆破相比，采用精細爆破技術，在施工效率、爆破效果、安全環保等方面具有明顯優勢。最后對我國未來精細爆破技術的發展進行簡單介紹。

關鍵詞：精細爆破;精細化設計;施工

1精細爆破的定義

精細爆破，即通過定量化的爆破設計，精心的爆破施工和精細化的爆破管理，對炸藥爆炸能量釋放以及介質破碎、拋擲等過程的控制，既達到預期的爆破效果，又實現爆破有害效應的控制，最終實現安全可靠，技術先進，綠色環保及經濟合理的爆破作業。

精細爆破不僅僅是爆破作業，而且是一種理念，是一種系統工程。該技術體系所追求的不是其中某一個具體技術構成的單個功能，而是各技術組成相互聯系所形成的整體功能。

2精細爆破概述

2.1“精細爆破”的定義

精細爆破是工程爆破中一種新的爆破方法，不但秉承了傳統控制爆破的優點，在此基礎上還提出了更高的要求。精細爆破是指通過定量化的爆破設計、精心的爆破施工和精細化的管理，對炸藥爆炸能量釋放與介質破碎、拋擲等過程的精密控制。其目的是為了既能達到良好的爆破效果，又能使有害效應得以控制，最終實現安全可靠、綠色環保、效益最優的爆破作業。

精細爆破不僅僅是一種簡單爆破新技術，還是一種廣泛的理念。精細爆破涵蓋了設計、施工、管理、安全、環保、經濟等多個方面的內容，隨著科學技術的發展，也在不斷地吸收最新理論和科研成果，融合發展，使其內涵不斷豐富。

2.2精細爆破的發展現狀

精細爆破自被提出至今已有十余年時間，精細爆破正逐步被我國工程爆破行業所熟知和推廣應用。精細爆破在解決實際工程問題方面的優良性，讓精細爆破技術在越來越多的工程領域得以應用，特別是在礦山開采中獲得了廣泛的應用，一些礦山現已將精細化爆破技術用于實踐，如內蒙古白云鄂博鐵礦在方案設計時采用了三維激光掃描儀對規劃爆區進行掃描，高新技術的引進很大程度上提高了布孔精準度;位于非洲贊比亞北部銅帶省的謙比希銅礦為提高鑿巖效率和精度，在鑿巖過程中應用了精細爆破的理念，將DD422I智能鑿巖臺車用于鑿巖鉆孔，鑿巖效率提高的同時，炮孔利用率也有所提高，據統計炮孔利用率高達94%，鑿巖精度的提升，有效緩解了超欠挖現象，精細化施工為精細爆破提供了便利條件。

3定量化的爆破設計

3.1巖石性質對爆破工藝的影響

鹿泉金隅鼎鑫一分公司礦山巖體由多種類型巖石構成，但大部分強度較高，普氏系數6～10，極限抗壓強度平均87MPa。炸藥用量、爆破效果與巖石性質直接相關，巖石的物理性質主要有密度、孔隙率、巖石的風化程度、巖石的波阻抗等，巖石有較高的抗壓強度、較小的抗剪、抗拉強度。炸藥爆炸后產生一個非常強的沖擊載荷，持續時間短，但加載速率極高，使得巖石扭曲變形，力學性質改變，從母巖剝落。雖然爆破巖石的屈服極限，變形模量還缺少系統的定量數據，但是結合實際情況，最大限度地反映巖石的可爆性，選取合理的爆破參數，優化爆破施工工藝，才能改善爆破效果，提高裝載效率，獲得更多經濟效益。

金隅鼎鑫一分公司礦山臺階開采高度為10m，采用3排孔微差松動爆破，耦合裝藥，爆破器材為數碼電子雷管，主炸藥選用2號巖石膨化硝銨炸藥，起爆藥包使用乳化炸藥。

3.2爆破參數的確定

（1）臺階底盤抵抗線W。按照W=（0.6-0.9）H，W=k×d，結合礦山實際，確定底盤抵抗線5m。

（2）孔深L與超深h。在每個炮孔裝藥量一定的條件下，超深越大，填塞長度就越大，直接用于破碎臺階巖石上部非裝藥區（即炮孔填塞區）炸藥量減少，就會在爆堆表面形成一層巖石大塊，裝車效率降低。因此，在可能條件下，應力求減小超深。根據本礦多次實驗總結，確定超深h=2m，孔深L=12.5m。

（3）孔距a和排距b。根據a=mW，選取炮孔密集系數m為1.2～1.5。根據爆破試驗取a=6m。布孔方式為三角形布孔，排距b根據排距與孔距關系b=0.866×a得5m，同時，依據大孔距小排距可以有效改善爆破效果的理論，并通過工程實踐，確定排距為4m。

3.3特殊地形下的爆破

以上是正常規則采面的爆破參數，對于不規則的地形，特別要完善：鄰近輪廓面的爆破設計及計算，爆破孔網參數與裝藥計算，裝藥結構設計及計算，起爆系統與起爆網絡設計方法，段間毫秒延期計算。簡而言之，即對每一個炮孔都準確設計裝藥量，比如最靠近邊坡前排孔，必須考慮既要把所爆巖體推出去，不留地根，又要考慮炮孔不能太靠前，造成抵抗線太小或者因巖體裂隙較發育造成飛炮;時刻關注爆堆裝車情況，如果中夜班裝車時超挖造成炮孔上面抵抗線變小，要及時調整炸藥量，避免爆破飛石;如果因臺階凹進造成炮孔中部薄弱面，則可以分層間隔裝藥，把炸藥裝在炮孔底部和上部，而在炮孔中間薄弱環節則用巖粉阻隔，避免爆破時炸藥能量由此集中釋放，形成爆破事故;當炮孔底部抵抗線過大，則要采取預拉底或者打密孔;附近有需要保護的建筑物或不能移動的設備，附近有公路或村莊等等，則需要打預裂孔，挖減震溝來降低振動，還要增大填塞高度來避免爆破飛石等等，對這樣的炮孔，在計算藥量、網絡設計、起爆方式方面更需精細化，從而避免爆破事故。

4結語

隨著學科之間交叉理論研究的不斷深入和智能化時代的到來，爆破作業必將朝著精細化的方向發展，精細爆破的提出不僅得到了學術界的一致認可，在爆破行業界也得到了推廣與應用。精細爆破技術在采礦行業中已經得到了廣泛的應用，同時在大型水電建設、建筑物拆除、城市隧道開挖、圍堰拆除等大型項目中也存在著巨大的發展前景。

參考文獻

[1]李延龍，胡國斌，蔣先堯，等.鑿巖臺車鉆孔定位技術及應用2020，86（3）：465-7456