矿山开采逐孔爆破技术的应用

史国朝　杨鑫壁

摘要：穿孔爆破为矿山开采施工中的重要工序，爆破质量可对矿岩粉碎、运输、铲装等工序的成本及生产效率产生重要影响，因此要通过合理选择爆破技术提高爆破质量、降低爆破成本。文章分析了逐孔爆破技术的优势，在此基础上探讨了矿山开采逐孔爆破技术的应用情况，并分析了逐孔爆破技术的应用效果。

关键词：逐孔爆破技术；矿山开采；穿孔爆破；爆破质量；爆破安全事故 文献标识码：A

中图分类号：TD235 文章编号：1009-2374（2015）17-0166-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.17.083

矿产资源是支撑经济发展、社会发展的物质基础，可以按用途及性质将矿产资源分为三大类，即能源矿、非金属矿及金属矿。由于矿产资源储量有限，所以在开采矿产资源的过程中应注意合理选用工艺技术，以提高开采率，减少乱采乱挖行为，避免矿产资源被浪费或遭到破坏。在矿山中开采矿产时还应注重保护生态环境，因此对于采矿技术有着更高的要求。本文结合实践经验对矿山开采逐孔爆破技术的应用情况进行了分析，旨在有效提高矿产资源的开采率。

1 逐孔爆破技术的特点

逐孔爆破工艺指的是完成预爆破水平面的布孔工作后，在纵向排列与横向排列的炮孔中设计不同延期时间，使同一列或同一排中的炮孔延期时间的间隔相同。与起爆点二维平面相连的炮孔延期时间、起爆时间可以通过累加计算得出，每个炮孔为独立起爆。如此一来，爆破过程便具有逐渐向前推进的特点，在时空上实现了逐孔爆破，直至所有炮孔均爆破完成。逐孔爆破工艺具有震动小、冲击波小、能耗低、大块率低、飞石危害较小等特点，因此被广泛应用于国内的矿山开采工作中。矿山爆破过程可受到多种因素的影响，包括矿山环境、水文地质及矿山地质等，内在规律较为复杂，但逐孔爆破过程具有综合作用，因此可以保证矿山开采的顺利进行。逐孔爆破具有的作用包括应力波相互叠加、增加炮孔爆破自由面及降低震动强度。在实现逐孔爆破时，先起爆与后起爆之间的延迟时间为数十毫秒左右，因此后起爆点可以在先起爆点应力震动未消失时完成起爆，在起爆过程中可受到预应力作用的影响，因此可以相互叠加应力波及增强爆破点的石块破碎效果。另外，逐孔爆破时形成的先爆孔呈漏斗状，后爆炮孔可以将爆破漏斗作为自由面，如此一来就可以将自由面增加至2～3个，在爆破自由面增加时就可以将炮孔能量集中于抛掷作用，进而使岩石相互碰撞的次数增加，减小大块率及提升挖掘速度。此外，逐孔爆破还具有降低震动强度的作用。逐孔起爆时采用的单响药量较少，因此可以有效降低震动强度。

2 矿山开采逐孔爆破技术的应用

2.1 工程概况

某矿山中的矿石位于沉积相中，矿区呈单斜层构造形式，岩层走向形式为东北高、西南低，岩层倾角为20°～30°，地表处的倾角较陡，为25°～30°，深部相倾角较缓，为20°～24°，岩层总体倾向为235°～400°。该矿山的整体产状相对稳定，采区与邻近建筑的最短距离为55m。矿区内部存在东南-西北走向的断层构造地带，节理裂隙发育明显，溶蚀型裂隙较多，裂隙深度最大为200m。由于该矿山毗邻市区，因此需要严格控制爆破震动，起爆药量应<10t，以免对周边环境安全、建筑物安全造成影响。另外，在该矿山中存在不稳定传爆的问题，如采用排间微差爆破技术，则容易引起盲炮爆破或拒爆事故，且难以控制侧翻或后翻问题，这就会对挖掘及铲装效率造成影响。综合考虑多种因素后，决定在该矿山中应用逐孔爆破工艺。

2.2 应用情况

2.2.1 爆破参数。在实施爆破前先进行钻孔施工，采用的钻机为KQ150A潜孔钻机，钻孔直径为200mm，布孔方式分为方形布孔与三角形布孔（如图1所示），采用乳化炸药进行爆破，炸药为混装形式。其他爆破参数如下：孔深为14.5～15.0m，台阶高度为11m，钻孔角度为75°～90°，排距为5.0m，孔距为7.5m，堵长5.5m，抵抗线为5.5m，单孔装药量为275～330kg，乳化炸药单耗量为0.75～1.05kg/m3。

2.2.2 微差时间。在选择微差时间时采用了等间隔爆破形式，以便减小爆破震动及优化爆破效果，根据非电雷管中的各个段别标呈时间及相应的计算结果确定延期时间及起爆顺序。各个爆破孔之间的微差时间包括孔外雷管微差间隔时间与孔内雷管延期时间，为顺利起爆孔内雷管，在本工程中采用了高延时雷管作为孔内雷管，将低延时雷管作为孔外雷管。在计算各个爆破孔之间的微差时间时采用的孔间距为7.5m，每米孔距为3～8ms，计算出的微差时间为22.5～60.0ms，采用的雷管段别包括三种，即18ms、25ms及45ms。对于各排之间的微差时间，则每米排距取8～15ms，计算出的结果为35～80ms，采用的雷管段别包括45ms、65ms及100ms。考虑到该矿山一次开采施工爆破的炮孔数为50个左右，因此在爆破时对以下微差时间进行了配对处理：18～45ms、25～65ms、45～100ms、25～45ms。

2.2.3 起爆网络。在施工时采用了三种起爆网络，即平行起爆、V形起爆与斜线起爆，起爆网络如图2所示。在实践中发现上述三种起爆网络均能够顺利完成爆破。此外，在本工程中采用的孔内装药方式包括两种：第一种为分段装药，在炸药与炸药之间安装间隔器；第二种为连续装药，在装好炸药后安装间隔器，在间隔器的上方进行堵塞即可。分段装药与连续装药形式见图3。

2.3 爆破效果

采用上述方法进行爆破施工后得到的爆破效果如下：

2.3.1 爆堆形态。在现场观测后发现爆堆隆起1.5～2.5m，前冲距离为5.5～10.5m，爆堆整体移动形态规整。爆区的后冲距离为2.0～4.0m，塌落深度为1.0～1.5m，塌落线明显且较为整齐。爆破后冲的控制效果达到了设计要求，因此可以顺利进行后续的穿孔施工，有利于提高穿孔质量。endprint

2.3.2 矿岩破碎情况。检查爆破现场及铲装作业的具体情况后发现，起爆角的贯通裂隙与矿岩的地表裂隙较为均匀，且破碎的矿岩块度小、均匀，根底及大块较少，矿岩的松散度良好，因此可以有效提高矿山开采过程中的电铲效率。

2.3.3 爆破降震效果。直观感觉爆破时产生的震动出现了明显降低的现象，为了保证降震效果的精确性，本工程在爆破中心周围共布设了3个不同方位的测点。测点1位于爆破点正南方向550m处，测点2位于爆破中心东北方向750m处，测点3位于爆破中心西南方向500m处。其中测点1监测到的爆破震动最大速度为0.39cm/s，频率为8.1Hz；测点2为0.217cm/s，频率为10.9Hz；测点3为0.251cm/s，频率为14.3Hz。爆破震动符合GB6722-2013标准，在进行爆破施工的过程中使用的炸药量为8.6t，符合所规定的炸药量上限。此外，在本工程中应用逐孔爆破工艺后，明显降低了该矿山在日常开采中的爆破震动，且不会影响爆破区周围的建筑物或构筑物的安全。

3 结语

综上所述，在矿山开采工作中应用逐孔爆破工艺可以获得良好的经济效益及社会效益。因此要注意根据矿山实际情况合理优化及应用逐孔起爆技术。在应用逐孔爆破工艺的过程中需考虑矿山地质情况，并合理选择微差时间及起爆网络等相关参数，以便获得良好的爆破效果，减少爆破安全事故。

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作者简介：史国朝（1987-），男，安徽淮南人，广东宏大爆破股份有限公司爆破工程助理工程师，研究方向：爆破工程、弹药工程与爆炸技术；杨鑫壁（1988-），男，云南宾川人，宏大矿业有限公司爆破工程助理工程师，研究方向：爆破工程、特种能源工程与烟火技术。

（责任编辑：王 波）endprint