淺談采礦工程中爆破技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用

龍躍聰

（中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心四川總隊，四川 成都 610213）

隨著采礦科技水平的不斷進(jìn)步，我國采礦工程中原料爆破加工技術(shù)也已經(jīng)有了很快的發(fā)展。在采礦的工作過程中，會發(fā)現(xiàn)有很多的重要工序，這些重要工序往往是提高整個礦山開采安全和開采效率的重要組成條件，鑿巖機(jī)和爆破采礦技術(shù)工作就是這其中一項也是極其重要的采礦工作組成內(nèi)容。現(xiàn)階段，發(fā)達(dá)國家已經(jīng)開始研究更加安全與更加經(jīng)濟(jì)的新型爆破技術(shù)，并且在一些采礦工程項目中已經(jīng)開始應(yīng)用并取得了一定的爆破技術(shù)發(fā)展。為使我國現(xiàn)代采礦業(yè)發(fā)展能與世界先進(jìn)爆破技術(shù)同步接軌，本文簡要介紹了幾項在我國采礦工程中比較實(shí)用的采礦爆破設(shè)備技術(shù)與破碎工具。

1 對爆破技術(shù)的認(rèn)識

爆破技術(shù)是伴隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步而產(chǎn)生的新興技術(shù)，爆破技術(shù)在礦物開采、隧道掘進(jìn)工程中使用較為頻繁，爆破技術(shù)是利用爆炸物的爆炸轟擊波將妨礙工程施工的障礙物炸開的一項技術(shù)，它極大地提高了工程的施工速度。

通過調(diào)查研究，我國目前的爆破技術(shù)主要是利用雷管、導(dǎo)爆管、導(dǎo)爆索等起爆器材對硝化甘油、硝銨、水膠等爆炸物進(jìn)行不同時差的爆炸方式。這些爆破技術(shù)產(chǎn)生的爆破轟擊波較大，能夠在一瞬間將妨礙工程實(shí)施的障礙物炸開，更加利于各項工程尤其是采礦工程的進(jìn)行。在工程實(shí)踐上，為提高采掘工作效率而采用的爆破控制技術(shù)仍然存在一定的技術(shù)缺陷，爆破控制技術(shù)對操作員的專業(yè)知識水平要求也較高，要求必須具備專業(yè)技術(shù)人員才能進(jìn)行專業(yè)操作，目前，我國的爆破技術(shù)水平因起步較低而處于一個比較低的水平，還不足以完全正確掌握爆破控制技術(shù)，一旦采用的爆破控制技術(shù)在工程實(shí)踐上出現(xiàn)偏差，就容易直接引發(fā)發(fā)生一系列重大安全事故，危害周邊地區(qū)人們的人身生命和財產(chǎn)安全。因此，對采礦工程中爆破技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展進(jìn)行創(chuàng)新理論研究與總結(jié)，是非常必要的。

2 爆破技術(shù)在采礦工程中的應(yīng)用

隨著近幾年科學(xué)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，一些新型爆破技術(shù)已經(jīng)在一些發(fā)達(dá)國家和地區(qū)的采礦工程中推廣和使用。相對而言，我國采礦工程中應(yīng)用的爆破技術(shù)就較為落后，作者研究了國內(nèi)外的先進(jìn)爆破技術(shù)并且進(jìn)行了總結(jié)，總結(jié)成果如下：

2.1 爆破技術(shù)中等離子技術(shù)的應(yīng)用

由于傳統(tǒng)的使用火藥類爆炸物的爆破技術(shù)會產(chǎn)生較多的污染物污染大氣，并且火藥類爆炸物的爆炸規(guī)模和爆炸力度難以控制，加之當(dāng)今人們的綠色環(huán)保意識日益增強(qiáng)，使用火藥類爆炸物的爆破技術(shù)已經(jīng)不能完全適應(yīng)工程實(shí)施中對綠化環(huán)保的要求。研究發(fā)現(xiàn)使用傳統(tǒng)的爆破方式還對爆破對象的周圍巖體產(chǎn)生破壞，對開采工程順利進(jìn)行產(chǎn)生不利影響。針對目前傳統(tǒng)氣體爆破的爆炸技術(shù)的一些缺陷，現(xiàn)在許多國家和地區(qū)已經(jīng)普遍使用了多種等離子氣體爆破爆炸技術(shù)，等離子氣體爆破爆炸技術(shù)就是使用了天然電力控制爆炸的化學(xué)原理，通過可控制的設(shè)備發(fā)電把大量的天然電能能源集中在一個引爆點(diǎn)上，然后通過遠(yuǎn)程控制裝置自動控制每次爆炸的額定能量和控制爆炸持續(xù)時間。通過分析研究、資料對照發(fā)現(xiàn)等離子轟炸爆破傳統(tǒng)技術(shù)的連續(xù)爆破爆炸威力不遜于傳統(tǒng)火藥等爆炸物的爆破威力，而且相比等離子轟炸爆破技術(shù)更加具有易于控制并能夠有效彌補(bǔ)目前以火藥為主的爆破傳統(tǒng)技術(shù)的一些缺陷，是一種比較合適的爆破技術(shù)。

2.2 深孔爆破技術(shù)的應(yīng)用

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，采掘工程中有許多工程規(guī)模較小或位于小型礦山上面，在這種小規(guī)模采礦工程中使用爆破技術(shù)，一般會導(dǎo)致爆破材料的浪費(fèi)，而且爆破過程中的爆破范圍和爆破點(diǎn)的準(zhǔn)確把握上也具有一定的難度，另一方面為了順利進(jìn)行采礦工程，加快工程進(jìn)度又必須使用爆破技術(shù)。作者通過對多家深孔爆破采礦單位的現(xiàn)場調(diào)研發(fā)現(xiàn)，這些采礦單位在深孔爆破采礦工程施工的同時會利用深孔進(jìn)行一定時差的爆破控制技術(shù)。深孔巖體爆破爆炸技術(shù)，就是將巖體類爆炸對象放在一個小型爆炸平臺上，專業(yè)技術(shù)人員通過各種專業(yè)技術(shù)手段來控制爆炸對象后方的巖體爆炸沖擊力度，并使其盡量小于爆炸對象產(chǎn)生的爆炸沖擊力度。如此一來，不僅可以相對降低爆炸物的沖擊總量，而且還大大減少了對其周圍巖體的爆炸傷害，加大了爆炸縱深，有利于采礦工程安全、快速推進(jìn)。

2.3 精確爆破手段的探索

目前，較之先進(jìn)國家和地區(qū)，我國的爆破控制技術(shù)還存在一定差距。爆破工程實(shí)踐過程中，由于各種原因?qū)е聦?shí)際操作中難以控制爆破力度，對爆破對象的周圍巖體存在較大傷害，也對周邊環(huán)境產(chǎn)生不利影響。為了保證采礦工程安全、快速、有效的進(jìn)行，除了要求相關(guān)人員提高專業(yè)知識與技能外，積極總結(jié)、探索、推廣、使用精確爆破手段，已成為采礦業(yè)界安全生產(chǎn)的共識。作者在查閱大量資料并且實(shí)際調(diào)研后發(fā)現(xiàn)，精確爆破常見的手段是多次爆破。多次爆破分為幾個階段：首先，通常情況下需要爆破技術(shù)人員利用深孔爆破將巖體及其圍巖分離出來；其次，對目標(biāo)巖體進(jìn)行爆破，這樣既保證了爆破準(zhǔn)確性又保護(hù)了其他巖體。為了有效、精確控制巖體爆破的沖擊精度和爆炸力度，爆破技術(shù)人員通過計算機(jī)軟件程序來精確計算當(dāng)次爆破對象的巖體數(shù)量及爆破器材量，以保證人員的安全操作和提高周圍易爆巖體的穩(wěn)定性。利用工程爆破進(jìn)行采礦作業(yè)，由于爆炸導(dǎo)致周邊巖體受損，將在很長一段時間內(nèi)存在一定的安全隱患，尤其是一次爆破用藥量大的采礦作業(yè)，其對周邊巖體的安全性危害更大，而精確控制爆破系統(tǒng)能最大程度上對整體爆破活動的威力和整體爆破活動的范圍大小進(jìn)行精確控制，可以大大提高整個采礦工程的安全可靠程度。

2.4 應(yīng)用光學(xué)引爆技術(shù)

光學(xué)電子鐳射引爆技術(shù)，是一種通過新型光學(xué)電子激光和鐳射引爆專用機(jī)器人利用光學(xué)發(fā)射器將光線直接結(jié)合起來，對爆破對象進(jìn)行直接引爆的一種光學(xué)鐳射引爆技術(shù)。它不僅能夠遠(yuǎn)程操控而且一般不會受其他因素的干擾，具有較大的可靠性；采用該引爆技術(shù)的機(jī)器設(shè)備可以重復(fù)、多次使用，具有良好的可操作性和安全性，是值得推廣的一項較為安全、科學(xué)、可控的爆破技術(shù)。

2.5 鑿巖劈裂技術(shù)

鑿巖礦山劈裂技術(shù)在礦山采礦工作過程中，主要是針對開采價值高或者安全開采要求高的巖體。它的工作基本原理主要是利用切削機(jī)械在巖石進(jìn)行鑿孔，再將劈裂機(jī)上的兩個劈斷斷裂桿放在同一孔洞里，在進(jìn)行爆破工作時，兩個劈斷斷裂桿與巖壁形成一定的橫向反作用力，從而在礦山巖石內(nèi)部產(chǎn)生很大的沖擊壓力，使巖石破裂開，達(dá)到安全控制的目的。鑿巖劈裂技術(shù)，具有安全性高、對環(huán)境影響小的特點(diǎn)。

2.6 電子雷管在爆破技術(shù)中的應(yīng)用

在采礦爆破控制系統(tǒng)中，電子爆破雷管的成功使用，也是目前采礦工程技術(shù)中的一項技術(shù)突破。在傳統(tǒng)雷管中，小型化學(xué)品的引線直接控制著普通雷管的起爆，導(dǎo)爆線通常有很多不確定性因素，嚴(yán)重影響雷管爆炸的時間。電子雷管，其導(dǎo)爆線由化學(xué)制品的導(dǎo)電線路直接控制，導(dǎo)爆線的持續(xù)時間很長，從根本上解決了延時缺陷問題、工藝管理失靈、安全起爆差等問題；而且，電子雷管在機(jī)械加工過程中，專業(yè)人員可對雷管氣體爆炸發(fā)生的時間、地點(diǎn)等進(jìn)行編程控制，不僅大大提高了開采工程的工作效率，減少了起爆系統(tǒng)工程中許多不確定和不安全因素。

3 爆破技術(shù)在采礦工程中廣泛應(yīng)用的注意事項

3.1 合適的起爆方式

通常情況下，用于工程轟炸爆破的工業(yè)引爆性炸藥包括可分為兩種：一種主要是通過一個雷管進(jìn)行引爆；一種將炸彈導(dǎo)爆索引入爆炸，利用其產(chǎn)生爆炸的巨大能量對工業(yè)爆破炸藥進(jìn)行引爆。我國現(xiàn)在使用的各種工程爆破炸藥，大部分都是通過同一藥包通過起爆控制網(wǎng)絡(luò)起爆達(dá)到爆破目的。起爆控制網(wǎng)絡(luò)一般依據(jù)高壓起爆控制方法的不同，大致分為三種：起爆電力高壓起爆控制網(wǎng)絡(luò)、導(dǎo)爆管高壓起爆控制網(wǎng)絡(luò)和電力導(dǎo)爆索燃管起爆控制網(wǎng)絡(luò)。用導(dǎo)爆索和電纜進(jìn)行爆炸的爆炸網(wǎng)絡(luò)，也可將二者結(jié)合起來，稱為非導(dǎo)爆索爆炸網(wǎng)絡(luò)。在實(shí)際建筑工程中，可以根據(jù)具體的工程施工地形條件和相關(guān)施工技術(shù)要求將上述三種類型起爆爆炸網(wǎng)絡(luò)相互作用組合起來組成一種混合式的起爆爆炸網(wǎng)絡(luò)，達(dá)到安全開采目的。

3.2 適宜的延遲時間

確定較為適宜的延遲時間的主要目的之一是給后排爆炸孔留出一個足夠的自由面。如何保證爆破工程中的每排、每列爆炸孔能形成足夠的自由面，達(dá)到安全、有效、控制、安全的目的，每孔選擇一個適宜的延遲時間，就是一個有效的爆破控制方法。通過研究發(fā)現(xiàn)，最合適的延遲時間限制是以每米最低點(diǎn)與抵抗能力線之間延遲15ms為計算標(biāo)準(zhǔn)，通過選擇適宜的延遲時間限制，從而有效減少每個爆破時間中發(fā)生危險的最大可能性；同時，有效確保每個爆破孔都能夠按預(yù)設(shè)的時間順利進(jìn)行，提高爆破質(zhì)量，達(dá)到安全、環(huán)保采礦目的。

4 采礦過程中爆破技術(shù)的發(fā)展前景

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和爆破技術(shù)的逐漸完善，在較大程度上提高了我國采礦過程中的安全性，使爆破過程中造成的危害更小，特別是定點(diǎn)爆破、等離子爆破技術(shù)等，對于爆破工作的進(jìn)行十分有利，同時也在較大程度上保證了爆破過程的穩(wěn)定性、安全性和環(huán)保性。在采礦過程中，隨著國家對安全采礦、環(huán)保采礦的進(jìn)一步關(guān)注，相關(guān)企業(yè)會更加重視相關(guān)爆破技術(shù)、爆破方法的引進(jìn)和研究，從而進(jìn)一步提高爆破工作的安全性，進(jìn)一步保障采礦工人施工的作業(yè)環(huán)境，進(jìn)一步減小采礦作業(yè)對周邊環(huán)境的破壞，達(dá)到人類活動與環(huán)境保護(hù)的和諧統(tǒng)一，為促進(jìn)采礦作業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

5 結(jié)語

隨著社會的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)水平越來越高，采礦工程中使用爆破技術(shù)種類越來越多樣，安全性越來越高，能極大地提高采礦工程的施工進(jìn)度、施工安全和保護(hù)環(huán)境。