爆破技术在采矿工程中的实施

＊郭奇才

（山西乡宁焦煤集团神角煤业有限公司 山西 042100）

在采矿作业中要结合不同规划区域落实相匹配的爆破技术方案，维持技术应用效率和质量的同时，确保安全保障流程的规范性和合理性。在维持爆破技术应用安全的基础上，提高采矿工程的整体质量效益。

1.爆破技术设计要点

在爆破技术应用过程中，要结合实际情况保证贯通裂缝的宽度能匹配岩体结构硬度，合理控制的基础上对具体参数予以设计升级。例如，若是在中硬度岩体结构区域开展爆破工作，爆破预留宽度就要控制在10mm以上，而在松软岩体结构处理时，要将爆破开裂设计宽度控制在5mm以下。

第一，在爆破技术设计方面，要确保平整度参数在规范要求范围内，并且着重关注设计参数和钻井参数的关系，提升其合理性。在技术工作开始前，要指定专业人员进行钻孔孔口周围残留松散石渣的处理工作，避免其对装药结构产生影响。

第二，在设计参数选定和处理方面，要确保保留率能控制在80%以上，结合实际情况优选最佳方案细节。

第三，操作过程中要着重关注炮孔直径，一般要维持在50-200mm之间，若是深度较大的钻孔结构，则要适当提升钻孔参数，并且结合孔径参数完成炮孔间距的处理[1]。

第四，在爆破技术设计工作中，技术人员要全面考量周围环境对技术应用产生的影响，并且要将爆破线装载密度控制在250-400g/m之间，减少资源浪费的同时，提高爆破技术的应用效率。

2.采矿工程中应用爆破技术的具体内容

在采矿工程中应用爆破技术方案，要全面结合实际技术流程和应用要求，选取适宜的爆破技术类型，发挥技术优势的同时，还能提高技术操作的安全性。

(1)采矿工程中应用光面爆破技术

所谓光面爆破技术，指的就是在炸药爆炸的过程中，利用气隙处理，减少深孔压力参数，有效避免其对周边孔壁产生的影响，并且沿着连续光面线性裂缝结构就能有效对破坏岩石予以处理。

①具体参数

在光面爆破技术应用的过程中，要求周边轮廓尺寸符合设计要求，壁面凹凸度≤200mm、眼痕率软岩＞55%、中硬岩石≥65%、坚硬岩石≥75%。利用孔结构和孔结构之间的间隙，最大程度上维持断裂表面的平整度。

光面爆破技术施工的安全性较高，巷道和工作面的平整度也能满足应用要求，加之活石数量少，就算是周围结构围岩稳定性一般，也不会出现冒顶、片帮等问题。并且，巷道成形结构较为规整，能最大程度上减少通风阻力，不会造成大量的瓦斯堆积问题，为工程项目进度管理、成本管理等工作提供支持。

②光面爆破炮眼布置

要秉持炮眼均匀分布的原则，确保被爆岩体中炮眼的数量和位置能符合整体爆破的处理需求。因此，一般是选择掏槽的方式，结合掏槽的位置完成炮眼的处理。

③基本流程

第一，在斜线或者是轮廓线的位置完成打孔操作，有效利用动力辊在孔位置进行处理。为了保证这种技术应用体系和操作流程的规范性，要在前期进行岩层的调研分析，结合实际情况开展相应的预处理，并且确保岩层的厚度能是爆破孔间距的1-2倍，光爆孔直径在35-45mm之间时，线装药密度为0.1-0.3kg/m之间。而在爆破技术结束后，会有50%的爆破孔标记留存在孔壁位置。

第二，采取预裂爆破处理的方式，这种处理模式和技术应用过程需要沿着炮眼中心位置形成破裂面，能有效避免地震波对其产生不良影响。借助W=（其中，W表示光爆层厚度；qb表示炮眼装药量；S表示炮眼间距；Lb表示炮眼长度；C表示爆破系数）计算最小抵抗线W的数值，并且，也能最大程度上规避应力波对岩体表面造成的破坏[2]。

④质量要求

首先，软岩中巷道和周围结构的成形状态都能满足设计轮廓的标准。

其次，两炮衔接台阶尺寸符合设计标准，在眼深＜3m的状态下，尺寸要≤150mm；在眼深=5m状态下，尺寸要≤250mm。

最后，巷道周边不应出现欠挖现象，平均线性超挖数值要在200mm以内。其中，主要运输巷道中线到任一边距的间距控制均要＞设计20mm，其他巷道则＞设计50mm。

除此之外，光面爆破技术应用过程中，若是利用反向不耦合与空气柱结构装药模式，在高瓦斯矿井就要制定相应的安全控制措施，维持良好的操作环境和模式，并且要经过矿区总工程师的批准才能实施。

(2)采矿工程中应用电子雷管爆破技术

近几年，电子雷管爆破技术的应用安全性受到了广泛关注，这种技术体系需要借助微电子定时电路对整个爆破过程予以控制，以满足爆破延迟的需求。在实际应用过程中，将数码电子雷管（图1）按照设计方案和拓展序列标准进行编号，有序开展对应的爆破处理工作。为了提升技术应用的安全性和可靠性，一般在不同的雷管结构中会设置保护滤波器，能依据周围环境情况、电路自身运行状态以及内部环形电路实时性数据等完成综合处理。

图1 电子雷管示意图

(3)采矿工程中应用无线分段起爆技术

在采矿工程中应用爆破技术时，不仅要对环境予以综合考量，也要全面分析不同技术方案的应用状态。若是针对一些爆破点较多且需要进行爆破同时作业的情况，则要应用无线分段起爆技术，建构完整的技术框架和应用流程，从而发挥技术优势，有效提升爆破处理的效益和安全性[3]。

第一，因为要进行多点爆破，所以，安全隐患会增大，利用无线分段起爆技术就是为了将整体爆破任务予以系统化划分，从而将借助引爆一些不具备导电性的爆管网络维持整体应用的规范效果，形成统一处理的模式，减少局部爆破造成的波动。例如，起爆网敷设处理过程中，R=150m，应用Q=(v/K)3/aR3进行计算，若是参数超过规定数值，则需要设置一个炮孔两个段起爆处理的方式。

第二，无线分段起爆技术要和爆破网格结合在一起，充分发挥网格处理的优势作用，从而形成较为和谐的整体性处理方案，并着重提升测网络-外部网络的输出效果，维持联动效果[4]。

(4)采矿工程中应用光纤及激光起爆技术

一方面，要借助光纤装置和激光装置完成基础的控制工作，其功能性较强，能充分利用光纤资源和激光资源，依据实际情况保证相应源头处理流程的规范性，并且匹配采矿工程的具体情况完善相关操作。另一方面，在爆破环节中要充分融合资源，发挥雷管的引爆作用，从而避免杂散电流对整个爆破系统产生不良的影响[5]。

也正是基于两个基础环节的相互配合，共同建构完整的处理框架，能利用激光完成点火处理，并且配合连续燃烧维持资源利用率以及安全水平。

(5)采矿工程中应用中深爆破技术

相较于井巷掘进爆破技术方案，地下采场爆破具备2个以上的自由面，对应的炮孔数量也较多，一次爆破的用药量较大，炸药的单耗较低，要想维持技术的合理性和爆破效果，就要严格落实完整的组织工作，维持爆破作业安全性的同时，减少矿石贫化和损失。较为常见的爆破分为浅孔爆破、中深孔爆破、深孔爆破、药室爆破，其中，中深孔爆破效果更加合理有效。中深爆破技术主要应用在中小型矿山开采工作中，能在节约成本的同时发挥技术作用，打造更加安全且可靠的开采模式，减少资源的浪费，维持技术改进效率[6]。

一方面，中深孔爆破技术要结合实际情况采取平行排列和扇形排列，其中，平行排列的炮孔间距相等，且装药分布较为均匀，在爆破操作结束后矿石宽度也较为均匀。但是，因为掘进作业量较大造成钻机实际的效率一般。而扇形排列深孔布置方式，辅助时间较短，且装药和爆破工作较为集中，能大大缩减操作时长，尤其是针对形状不规则的矿体，在布置炮孔的过程中能大大提升资源的利用率和操作实效性。

另一方面，中深爆破技术的应用要全面分析投掷效果，要依据实际情况选取适宜的角度（图2），优化爆破整体计划的合理性和规范性，维持应用水平。

图2 中深爆破雷管布置

综上所述，在利用中深爆破技术的过程中，要对小型安全平台采矿技术内容进行升级处理，维持其实际应用效果，充分考量安全系数对于整个技术应用产生的影响，提升浅孔爆破应用水平，从而保证综合控制的实效性。

(6)定向断裂爆破技术

定向断裂爆破技术能在增加周边眼距的基础上，对周边不平整度予以控制和处理，并且为锚喷支护的处理应用提供便利，整体眼痕率较高、掘进速度较快，因此，应用范围在不断扩大。

(7)采矿工程中应用精准爆破技术

本文以KZ水库为例，是当地重要的水利枢纽工程项目，主要任务是替代原有水库实现城市供水，地处山丘陵地貌环境，隧洞的埋深为20-80m，平均埋深为50m。其中，III类围岩为1910m[7]。整个隧洞长度为5.12km，为了满足城门洞型断面处理效果，在隧道掘进过程中选取钻爆法实现爆破处理，能在减少破岩成本的同时，及时处理地质断层问题。按照掏槽眼布置-周边炮孔布置-其它炮孔布置的内容落实设计处理工作。与此同时，匹配数码电子雷管延时设计工作，最终实现了对III类围岩的一次性爆破，效果较好，炸药单独消耗量减少20%，且破碎岩石块度较小，爆破振动控制在规定数值参数内，隧道的周边轮廓成型效果较好。在我国，精密爆破技术的发展速度较快，还有很大上升的空间，要更好地完善技术处理机制，整合多元技术控制内容，提升采矿工程的整体效益[8]。

3.采矿工程中爆破技术应用建议

基于爆破技术的应用优势作用，要建立健全完整的爆破技术方案，全面分析影响爆破技术效果的因素，优选起爆方式的基础上落实具体工作，合理延长爆破时间，并预留充足的飞石安全范围，以提升采矿工程项目的整体质量水平。

(1)分析影响因素

在采矿工程项目中应用爆破技术方案，为了保证爆破效果符合预期，就要整合爆破操作方案，全面分析可能对爆破整体效果产生影响的因素，从而全面落实完整的分析机制，最大程度上提高爆破技术应用控制的合理性。主要影响因素包括炸药的基本性能、装药的结构、岩石性质和地质构造、爆破参数和爆破工艺内容。另外，间隙效应也会影响最终的爆破质量，所谓间隙效应指的就是沟槽效应，混合炸药细长连续药柱的状态下，空气中会呈现出正常传递爆破能量的状态。但是，炮眼位置若是药柱和炮眼孔壁之间存在一定的间隙，就会出现爆破中断、爆轰转变的燃烧现象，这种情况不仅会造成爆破效果降低，也会增加药物燃烧的风险。

(2)优选起爆方式

为了充分发挥爆破技术方案的优势作用，要结合实际情况和环境状态优选起爆方式，目前，雷管和药包是较为常见的引爆材料。较为常见的雷管包括启动雷管和非电雷管，需要操作人员综合多元因素落实具体方案。起爆方式的选择会一定程度上影响最终爆炸的强度和安全水平，因此，需综合考量多元因素，维持采矿工程项目的整体效果。

(3)延长爆破时间

之所以要落实相应的操作工序合理性延长爆破时间，就是为了给后续爆破提供较长的操作空间，要依据实际设计方案分析爆破系列、炮孔等具体参数，从而依据实际情况选取更加适合的爆破过程，并合理化调控延迟时间。综合分析具体操作流程和方案的基础上，维持应用效率，减少飞石数量的基础上保证采矿工程项目的安全性。值得一提的是，要预设充足的时间为后排岩石移动提供帮助，避免非爆破炸点或者是点火误差等问题，以保证爆破技术的处理效果满足预期的爆破效果。

(4)预留充足的飞石安全范围

在爆破过程中难免会产生飞石，因此，要结合安全要求和方案设置爆炸区和警戒区。并且，爆炸区的覆盖面积要预先应用盘条或者是铁丝等坚硬的材料予以覆盖处理。

首先，设计方案应用过程中要落实预先处理机制，材料提前放置在有遮盖的爆炸区域，便于有效完成缓冲时间的释放和处理，减少大量石块堆积造成的不良影响。

其次，要在区域内张贴专门的标识牌，并且对相应工作顺序予以讲解，有效避免非工作人员进入到操作区域，维持安全秩序管理水平。

最后，要对飞石的距离予以控制，配合相应的计算方式将其合理约束在指定的范围内，减少经济损失的同时，也能有效提升操作的效率，打造安全性高、质量性好的工程项目。

4.结束语

总而言之，采矿工程中应用爆破技术，要充分融合技术要求，建立健全完整的技术控制方案，并匹配实际情况落实合理的技术模式，维持技术应用规范和效果，从而及时改进完善技术流程，为采矿工程项目的可持续发展奠定坚实基础。