露天深孔台阶精细爆破技术研究进展

谢先启 黄小武 姚颖康 何 理 伍 岳

(1.江汉大学精细爆破国家重点实验室,湖北 武汉 430056;2.武汉爆破有限公司,湖北 武汉 430056;3.武汉科技大学理学院,湖北 武汉 430065)

露天台阶爆破是在地面上以台阶形式开挖的石方爆破作业[1]，依据孔径、孔深分为深孔台阶爆破和浅孔台阶爆破。其中，露天深孔台阶爆破技术的开采空间广阔，方便应用大型机械设备，有利于实现机械化、自动化作业;同时深孔台阶爆破的开采强度更高，生产规模大，便于引进新技术、新方法。因此，露天深孔台阶爆破技术生产效率高、经济效益好，在矿山、铁道、公路、水利水电等建设领域得到广泛应用。例如，2005年3月，太原钢铁公司峨口铁矿开展了大区多排深孔毫秒爆破，一次性爆破871个炮孔，共使用炸药398.7 t，爆破矿岩130.3万t，成为目前我国冶金矿山爆破规模最大的深孔台阶爆破作业。2018—2021年武汉爆破有限公司实施了鄂州花湖机场大规模石方爆破工程，采用GPS、无人机、电子雷管等先进设备器材，精准确定孔位、孔深、延期时间等关键爆破参数，量化设计、精心施工、精细管理，连续3个月炸药消耗量均超过100 t/d，高峰期120 d完成2 000万m3岩石的爆破与转运。21世纪以来，随着钻孔、挖装和运输等大型设备的发展，以及数码电子雷管和现场混装炸药等新技术的发展与普及[2-4]，露天深孔台阶爆破规模不断扩大，机械化、自动化、智能化水平不断提高，进入精细爆破发展阶段。

精细爆破是开启工程爆破高质量发展的里程碑，其核心思想是爆炸能量释放和介质破碎过程的精确控制。历经十余年的发展，精细爆破理念及其技术体系日趋完善，并在土岩爆破、拆除爆破和特种爆破三大工程爆破领域内广泛应用。实现精细爆破的途径主要有3个方面:①通过爆破效应的定量分析和准确预测进行量化设计;②采用现代化的施工与管理技术实施精细作业;③依托信息技术等实现爆破过程的监测与反馈。本研究基于精细爆破理念[5-8]，主要从智能爆破设计、露天凿岩设备、数码电子雷管、现场混装炸药、装药结构和起爆网路等方面梳理了露天深孔台阶爆破技术的研究进展，并探讨了露天深孔台阶爆破技术的研究发展方向。

1 智能爆破设计

露天深孔台阶爆破设计内容主要包括基础数据和设计内容两大部分，前者是方案设计的依据，后者是详细的爆破参数。在获取爆区地形、地质数据的基础上，进行爆破参数设计、模拟分析和方案优化，实现定量化的爆破设计。

近年来，随着物联网、云计算、大数据、人工智能科技的不断进步，以及三维激光扫描(图1)、无人机(图2)等摄影测量技术的发展[9]，可为露天深孔台阶爆破的定量化设计提供丰富的基础数据来源，且预测分析和智能设计系统，使得大规模露天石方爆破设计日益精准化、可视化。施富强等[10-12]利用三维激光扫描技术获取了爆破对象的三维点云数据，提取了每个炮孔的准确坐标，不仅避免了传统设计的人为误差，而且可测量爆堆的岩石粒径，任意剖面的坡面角度、长度，从而方便定量评价整体爆破效果，实现爆破设计数字化及爆破效果的数字化评估。刘宇[13]使用低空无人机对露天煤矿台阶爆破区域进行扫描，基于多视图三维重建技术构建了待爆区域的实景三维点云数字模型。

图1 露天矿山三维激光扫描模型[10]Fig.1 3D laser scanning model of open-pit mine

图2 露天土岩无人机三维航拍模型Fig.2 UAV 3D aerial photography model of open-pit earth rock

鄂州花湖机场大型石方爆破工程(图3)中普遍采用无人机技术，在三维摄影测量、开拓路线设计、爆破效果分析等方面发挥了重要作用，为爆破方案设计优化提供了重要支撑。利用三维激光扫描或无人机遥感技术采集爆破环境信息，周期短、时效强，能够快速且准确地计算爆区面积和体积，节省大量人力和时间。

图3 鄂州花湖机场大型石方爆破工程Fig.3 Rock blasting engineering on Huahu Airport in Ezhou City

基于三维数字模型，为提高露天台阶爆破设计的科学性、规范性和便捷性，国内外不少学者针对露天台阶爆破先后研发了智能爆破设计系统，典型的露天台阶爆破设计系统如表1所示[14]。近年来，国外的爆破设计软件正在朝着智能化方向发展，特别是在爆破效果预测方面得到了有效应用，如JKSimBlast、IBlast、Maptek BlastLogic等。其中，最具代表性的是澳大利亚澳瑞凯(Orica)公司研发的SHOTPlus系列软件，主要用于矿山日常生产爆破优化设计，目前已发展到了第5代(SHOTPlus 5)，用户可根据需要设置三维爆破区域，指定炮孔尺寸及位置，选择炸药类型及装药方式，设计起爆网路及延期时间，通过关联电子起爆系统i-kon实现数字化起爆。国内在爆破设计系统方面的研究起步较晚，研发的软件大多是基于CAD环境下的二次开发，软件功能较为简单。结合生产需求，各大施工企业及科研院校相继研发了各具特色的爆破设计系统。例如，江西九江华易软件有限公司研发了爆破设计云系统(图4)，不仅具备SHOTPlus的设计功能，而且软件界面和数学建模更加合理。中国葛洲坝集团易普力股份有限公司研发的eblast三维露天矿山爆破设计软件，通过建立三维可视化模型，采用人机交互方式来编制爆破设计方案，实现了自动爆破设计。基于AutoCAD二次开发系统，白润才等[15]采用C++语言开发了露天矿爆破设计三维可视化系统，可通过多次演示优化最佳的起爆顺序和爆堆形状，具有较强的适应性和扩展性，显著提高了爆破管理水平与设计效率。赵明生等[16]运用VC平台、STL模板库和OpenGL图形库开发了露天台阶爆破智能化设计软件，实现了布孔和网路的自动化设计。李泽华等[17]基于VC++中MFC开发框架，结合OpenGL开发相关图形引擎，实现了炮孔自动布置，网路自动连接，药量自动优化等功能。刘宇[13]对开源点云处理工具Cloud Compare进行二次开发，研发了以三维点云数字模型为数据基础的露天矿精细爆破设计系统，使得爆破设计更加直观、形象，得到的精细爆破参数可更加具体地指导爆破施工。

图4 爆破设计软件界面Fig.4 Interfaces of blasting design software

表1 典型露天台阶爆破设计系统Table 1 Typical design systems for open-pit bench blasting

作为智能爆破设计的重要环节，岩石爆破效果数值模拟预测及分析是实现爆破可视化设计的主要手段。露天台阶数值模拟方法及软件主要有澳大利亚澳瑞凯公司的MBM与DMC软件、美国ITASCA公司的Blo_Up软件，以及中国科学院力学研究所提出的CDEM方法。其中，MBM(Mechanistic Blasting Model)是一款基于有限元与块体离散元相结合的数值模拟软件，主要功能包括爆破诱发岩体损伤、破裂、破碎过程，爆破块度、抛掷过程，以及爆堆形成过程分析等，目前仅能计算二维问题。DMC(Distinct Motion Code)是一款基于颗粒离散元的露天矿爆破效果数值模拟软件，可以计算二维及三维爆破问题，主要功能包括模拟抛掷、堆积过程，预测爆堆形状、矿岩分选爆破效果等。CDEM(Continuum Discontinuum Element Method)是李世海[18]团队自主研发的连续—非连续数值模拟方法，将连续介质模型与非连续介质模型进行有机结合，可精确施加爆炸载荷，实现爆破载荷下岩体破裂破碎、破碎块体间碰撞及堆积过程的高效计算(图5)。目前，CDEM可用于岩石爆破破碎效 果、三维爆堆形态、爆破振动等的精确模拟及分析。

图5 CDEM方法模拟岩体破碎运动过程Fig.5 Fracture and movement of rock mass simulated by CDEM method

相比于传统依靠工程技术人员工程经验的爆破设计，利用智能爆破设计系统，可逐步实现爆破参数、装药结构和起爆网路的自动化、智能化设计，通过多种爆破方案的对比分析，给出最优化爆破方案，并对爆破效果进行可靠预测，可在一定程度上降低人工设计的工作强度。

近年来，露天深孔台阶爆破设计的数字化、智能化、可视化设计水平进步显著，面向爆破工程领域涌现出多款智能爆破设计系统，但大多数尚处在研发和优化完善阶段，软件产品的应用与推广方面效果不够理想。露天深孔台阶爆破设计系统的智能化程度还有待提高，可增加专家模块和共享数据平台，广泛借鉴类似工程案例，不断丰富数据库，并改进智能学习算法提升设计系统的自主学习能力，以适应复杂多变的地质构造和工程环境。通过整合高校、科研机构及爆破作业单位等各方资源，面向工程爆破行业研发一套集爆破方案选择、爆破参数设计、起爆网路优化、爆破过程模拟、爆破效果预测和有害效应评估等功能于一体的智能化爆破设计平台。依托重大工程项目在行业内进行试用、应用，验证爆破设计系统的可靠性与精确性，并以推介会等形式加大爆破设计系统的商业推广力度。

2 凿岩设备与爆破器材

2.1 露天凿岩设备

目前，我国露天深孔台阶爆破凿岩设备主要采用潜孔钻机和牙轮钻机。20世纪早期，比较先进的凿岩设备以进口为主，知名矿山设备供应商有瑞典的阿特拉斯·科普柯(Atlas Copco)、山特维克(Sandvik)，日本的古河，芬兰的汤姆洛克公司等。20世纪80年代后，各大厂商纷纷在中国开设生产基地，在很大程度上促进了机械化的凿岩设备在各大矿山的应用。其中，阿特拉斯·科普柯公司研制生产的PowerROC系列[19]全液压潜孔式露天钻机(图6)，配置高风压空压机，适用于露天矿山、采石场等各种软岩、中硬岩及极硬岩石的钻孔作业，生产效率高，在业内广受好评。但是，由于国外设备采购价格及后期维修保养成本较高，并且备件服务不及时，一直备受诟病。历经十余年发展，国产凿岩设备与进口设备的差距逐渐缩小，市场份额逐年增加。目前，国内有330多家钻机相关设备生产厂商[20]，以河北、山东、广东和浙江企业数量最多，例如宣化金科、宣化邦达、浙江红五环、浙江开山等。

图6 PowerROC全液压露天钻机Fig.6 PowerROC full hydraulic drilling rig

露天潜孔钻机有分体式和一体式两种。其中，20世纪50年代国内分体式潜孔钻机由河北宣化地区生产，在我国大直径深孔台阶爆破初期发挥了重要作用。但是，该型钻机的主要工作原理是靠气压驱动，钻机与空压机分离，钻机自动化程度低，工作效率不高，且外置的操纵台使得工人作业环境差，劳动强度大。21世纪以来，随着国家和社会环保意识的加强及相关制度的建立与实施，国内掀起了一体化钻机的制造高潮，涌现出了山河智能、志高机械、开山股份等多家研发、制造、生产厂家。近10 a来，国内计算机技术、自动控制技术和传感器技术的快速发展[21]，使潜孔钻机、露天液压钻机在节能、高效、作业精度和人机环境工程等性能上有了很大提高。一体化潜孔钻机和露天液压钻车逐渐发展成为大型高性能岩石快速钻爆施工的关键设备。

相比于潜孔钻机，牙轮钻机钻孔孔径更大、钻孔效率更高，是大、中型露天矿山钻孔作业的主要设备[22-23]。目前世界上主要生产牙轮钻机的3家公司都在美国，即比塞洛斯公司(BE)、英格索兰(IR)和P＆ H公司。我国第一台达到国际先进水平的YZ35牙轮钻由中钢集团衡阳重机有限公司设计制造，经过40多年的生产实践，该单位根据用户需求，不断地对产品进行更新换代和系列化研发与生产。

采用大直径露天钻孔设备，钻孔效率比传统设备提高了1倍以上[24]，配合大斗容的装载设备、电铲等，提高了生产效率，节约了企业成本。例如，我国西藏巨龙铜业驱龙矿山应用YZ-55D型牙轮钻机(图7)，钻凿孔径为310 mm，最大可钻深度为20 m，最大钻进速度达到2 m/min[2]。

图7 YZ-55D高原型牙轮钻机Fig.7 YZ-55D blast-hole drilling rig for plateau

近年来，国内外的多家钻机公司陆续推出了一些新功能钻机，自动化程度越来越高，在部分功能上基本实现了智能化。智能钻机系统依靠传感器在钻进过程中采集的转进速度、回转速度、轴向压力和扭矩等参数，确定岩石种类，并为爆破设计系统及炸药装填系统提供数据。20世纪中期，美国、日本等国家已开始尝试建立工程岩体质量与钻进参数之间的定量关系[25]。例如，美国的英格索兰公司研发的钻机检测系统(IRDMS)可以采集钻进速度、孔深、总进尺等参数，该公司研发的以PLC为基础的控制系统可监测钻机的钻进深度、钻进速度和回转速度。

总体而言，近年来随着设备智能化升级与工业物联网的应用，大型凿岩设备的施工效率显著提升，露天深孔台阶爆破凿岩设备正朝着大型化、自动化、智能化和绿色环保方向发展。然而，相比于国外先进设备，我国钻孔设备研发水平依然存在很大的提升空间，需进一步加强推进系统、系统功率匹配节能技术、液压凿岩机、自动接卸钻杆、除尘净化以及液压先导集成控制等关键技术的研发和攻关。此外，我国还需吸取国外先进设备的发展经验，进一步研发机动灵活的露天凿岩设备，适应施工现场多变的工作环境，借助5G、物联网技术完善凿岩设备实时通信、智能调度、协同控制等功能，不断提升露天潜孔钻机的智能化水平。

2.2 数码电子雷管

数码电子雷管具有延时精度高、安全性能好、网路可检测、延时可编程等优点，同时具备定位跟踪、密码绑定等安全监管优势[26]，已经在露天深孔台阶爆破领域得到了广泛推广应用。目前，瑞典的Nobel，澳大利亚的Orica，美国的EB、Austin、SDI，法国的Davey Bickford，日本的旭化成化学株式会社，南非的AEL和Sasol等诸多公司都相继推出了各自的数码电子雷管产品，并在全球范围内得到了广泛应用。我国自2006年自主研发高精度电子雷管“隆芯一号”以来，国内雷管厂家在相关政策鼓励下，纷纷开始研制电子雷管，北方邦杰、京煤化工、贵州久联、西安213所、湖北卫东、南岭民爆等企业也都生产了数码电子雷管产品，目前已获得生产许可的生产企业有34家，其中有32家生产企业(所属生产集团23家)已投入生产。据相关数据统计[27]，截至2021年末，我国电子雷管生产许可能力为6.7亿发，约占雷管总产能27.7亿发的24%(图8、图9)。2021年11月，工业和信息化部发布的《“十四五”民用爆炸物品行业安全发展规划》，进一步明确给出全面使用数码电子雷管的时间节点，即2022年6月底前停止生产、8月底前停止销售除了工业数码电子雷管外的其他工业雷管。相关政策文件的颁布和实施，将会提高民爆行业的安全准入门槛，推动企业重组整合，大力化解工业雷管过剩产能。

图9 2021年电子雷管地区产量结构Fig.9 Regional production structure of electronic detonator in 2021

应用数码电子雷管，使得露天深孔台阶大规模“逐孔起爆”网路更加可靠，操作更加便捷。大量工程实践及监测数据证明，应用数码电子雷管能够优化孔间延时，不仅有利于改善爆破效果，而且大大提高了生产效率。王涛等[28]在西藏玉龙铜矿成功实施了基于数码电子雷管的海拔4 650 m以上冻土层区域6台阶排间岩石联合控制爆破。郭鹏杰[29]在峨口铁矿爆破开采中应用数码电子雷管设计爆破网路，对比导爆管雷管网路的实际应用效果，表明数码电子雷管微差时间的控制精度高，在降低大块率、减少侧翻后翻、降低爆破振动与炸药单耗等方面效果显著。叶会师等[30]在司家营露天矿山引入数码电子雷管，显著降低了露天采场台阶爆破振动并改善了爆破效果，保证了爆破作业安全可靠、采矿生产连续高效。何桃[31]在新疆别斯库都克露天煤矿采用数码电子雷管优化了排间微差时间，降低了炸药单耗，取得了良好的社会效益与经济效益。

数码电子雷管产品的延时精度高，并且可自主设置延期时间。近年来，相关学者以改善破岩效果和控制爆破振动为目标开展了数码电子雷管延期时间优选研究。钟冬望团队[32-34]结合露天矿山生产实践，系统研究了爆破振动持时特征和微差爆破延期时间的优选方法，结合量纲分析理论和炸药爆炸能量分配理论，推导了爆破振动持时预测公式和逐孔起爆时孔间合理延期时间的计算公式，并应用隆芯1号数码电子雷管及铱钵起爆系统开展了现场试验和室内相似模型试验予以验证。谢先启院士团队[35]结合鄂州花湖机场红砂岩石方爆破工程开展了电子雷管爆破振动监测试验，通过频谱分析讨论了地震波主振频率的演变规律，研究了叠加波列数与孔间延期时间对合成波形峰值振动速度的影响机制，提出了电子雷管延期时间的确定方法。杨仁树团队[36-37]开展了延期时间对岩石破碎影响的数值模拟研究，认为合理的延时间隔不仅有利于台阶顶部岩石破碎块度控制，而且能够改善岩石破碎块度分布;同时，建立了精确延时逐孔起爆振动峰值预测模型，并应用数码电子雷管开展了深孔爆破试验验证了其可靠性。刘倩等[38]从改善破碎效果和降低爆破振动两方面对国内外露天台阶爆破毫秒延期时间的研究成果进行了梳理，认为最优延期时间的计算公式和经验值较多，局限性较大，认为逐孔爆破间隔时间的确定方法将是毫秒延时间隔时间研究的主要内容。曹昂[39]研究了孔间延期时间对岩石破碎度、不均匀性和合格程度的影响，结合数码电子雷管现场爆破试验数据，认为水工级配料爆破开采的最佳延期时间为10～20 ms。

由此可见，采用数码电子雷管可主动控制爆破振动效应，有效改善岩石爆破效果，并且满足国家对民爆物品使用的精准管控要求。在城市等复杂环境下推广应用数码电子雷管，可以取得较好的社会效益和经济效益。然而，由于数码电子雷管的价格成本高，相关基础理论研究成果长期滞后于生产实践，导致其延时精准的优势尚未得到有效发挥。此外，数码电子雷管在小断面井巷、桩基爆破以及含水环境下的拒爆概率偏高[40-42];在拆除爆破领域大规模使用时操作复杂、流程繁琐[43-44]，这些都严重影响了爆破安全和数码电子雷管的推广应用。因此，为有效落实工业和信息化部提出的“尽早实现电子雷管全面使用”的要求，早日实现“双碳”背景下“绿色、安全、智能、高效”的工程爆破愿景，数码电子雷管产品尚需提高雷管的抗冲击振动性能、网路的防水性能、大规模使用时的可靠性与操作便捷性，并进一步降低生产成本。

2.3 现场混装炸药

现场混装炸药是集原料运输、炸药混制、现场装填于一体的高科技产品，具有安全性好、计量误差小、装药效率高、生产成本低等优点[7，45]，可更好地适应大规模露天深孔台阶爆破施工需求。现场混装炸药早期主要在南芬铁矿、平朔煤矿、哈尔乌素煤矿等国内大型露天矿山推广应用，现已逐渐向公路、铁路、机场建设和小型采石场转移，并取得了良好的经济效益和社会效益。现场混装炸药(乳化炸药、铵油炸药、粒状铵油炸药)是我国“十四五”时期产品结构调整的主要方向。根据相关数据统计[46]，截至2021年末，我国现场混装炸药生产许可能力达252万t，占总炸药产能的41.6%(图10)。现有混装车690辆，所属生产集团48家。2021年现场混装炸药总产量为136万t，产能利用率达54%。由于各地区矿产类型和开采方式不同，现场混装炸药发展水平不均衡，主要集中在我国北方煤炭大省(图11)。

图10 2017—2021年现场混装炸药年产量变化Fig.10 Annual output variation of on-site mixed explosive from 2017 to 2021

图11 2021年现场混装炸药地区产量结构Fig.11 Regional production structure of on-site mixed explosive in 2021

现场混装作业技术安全可靠，可从本质上消除成品炸药储存、运输和装药作业中发生遗失的安全隐患。通过混装车自身的定位系统和炸药流量计量系统，可实现爆破区域内炮孔定位、定量装药现场混装作业。现场混装装药每分钟可混制和装填炸药250～300 kg，装填一个孔径310 mm的炮孔，平均只需2～3 min，是人工装药工效的数十倍[47]。此外，采用现场混装炸药自动监测系统，可针对不同性质的岩石动态调整炸药组分，不仅提高了装药密度，而且在同一炮孔内可装填不同密度、不同种类的炸药，使炸药能量得以充分发挥，降低大块率，克服根底，改善爆破效果。赵明生等[48]通过理论计算分析混装乳化炸药配方中不同组分含量对炸药的爆热、爆速、爆容的影响，结合现场试验分析了岩石爆破破碎块度，发现通过调整炸药组分中硝酸铵含量可改变炸药阻抗及爆轰参数，使得炸药性能可根据不同岩石性质进行调整，实现炸药匹配的多样化。

现阶段，混装乳化炸药技术的研发与推广效果仍不理想。需要主管部门不断完善相关政策制度，进一步打破混装炸药的发展壁垒:①完善现场混装炸药车的生产、购买、销售审批制度;②明确硝酸铵溶液、乳胶基质的采购和运输审批流程;③加强现场混装炸药车的流动服务过程和炸药产品的流向监管。尽管目前国内工业炸药市场仍以包装型炸药为主，但是工业炸药现场制备、现场装填和爆破施工“一体化”技术已成为当今工业炸药生产技术的发展趋势。同时，民爆产品销售方式和途径也在发生变化，近些年由生产企业直供给用户的民爆产品销售量(直供量)占总销售量的比例逐年增加。未来，现场混装炸药技术的发展潜力巨大，应用前景非常广阔。

3 爆破施工技术

3.1 装药结构

装药结构是影响爆破效果和爆破有害效应的重要因素之一，通过选用合理的装药结构方式和装药参数，改变药卷周围不同性质的传爆介质，可有效控制炸药爆炸能量释放、分配和作用过程，从而提高爆破效率、控制有害效应、降低爆破成本。装药结构的形式多种多样[49-50]，按照装药品种可以分为单一和混合装药，按照药卷与炮孔的径向关系可以分为耦合和不耦合装药，按药卷与炮孔的轴向关系可以分为连续和间隔装药;通过调整药包形状，还可以设计聚能装药结构。

近年来，围绕露天深孔台阶装药结构的研究，顾文彬等[51]从阻抗匹配角度对不同装药结构能量传递进行了理论分析，结合不同装药结构对爆破效果影响及远区振动效应试验，得出了不同装药结构对爆破远区振动能量的影响规律。李桐等[52]理论分析了爆炸作用下岩体变形及破坏特征，得到不同耦合介质爆破时理论爆炸能量的传递效率，并结合数值模拟研究了岩体性质、炸药类别及不耦合装药系数对不同耦合介质爆破时的爆炸能量传递效率差异的影响。李斌等[53]提出了径向不耦合装药方法及操作要点，并开展了耦合装药、轴向不耦合装药对比试验，表明径向不耦合装药能让爆炸能更好地作用于破岩过程，爆后大块率、根底下降超过2%，挖装效率提高26%。苟倩倩等[54]开展了连续耦合装药、径向不耦合装药、中部空气间隔装药及水不耦合装药的4组爆破试验，表明空气不耦合装药爆破振动速度—时程曲线携带的能量最小、破坏力最小，水不耦合装药次之，但水不耦合装药爆破能有效降低岩石大块率及粉尘危害。此外，CHEN等[55]研究了露天深孔堵塞段在爆破过程中的宏观运动规律，并提出了炮孔堵塞长度的优化原则。

总体而言，影响露天深孔台阶爆破效果的因素很多，相关理论研究尚不完善，通过调整装药结构改善爆破效果是一种有效的技术途径。根据不同的爆破目的，爆破作业应注重炸药性能与岩石性质相互匹配，深入研究耦合介质、间隔位置、耦合系数等关键技术参数，设计科学的装药结构，不断改善爆破效果、降低生产成本、提升施工效率。

3.2 起爆网路

现阶段，露天深孔台阶爆破常用的起爆网路[1]按照起爆顺序主要分为排间顺序起爆、排间奇偶式起爆、波浪式顺序起爆、“V”形顺序起爆、梯形顺序起爆、对角线顺序起爆、径向顺序起爆和组合式顺序起爆。随着数码电子雷管不断普及，炮孔起爆延时控制精度更高，逐孔起爆技术得到了广泛应用，不仅有效控制了爆破有害效应，而且显著提升了爆破效果。李峰[56]将导爆管雷管应用于逐孔起爆网路设计中，结合雷管段别设置和延期误差确定出炮孔的最佳延期时间;结合Visual Basic编程语言和计算机辅助设计(CAD)技术，开发了台阶爆破逐孔起爆网路设计系统，实现了延时爆破网路设计的可视化和智能化。于江浩等[57]以神华北电胜利露天矿为研究对象，采用理论分析、ANSYS数值模拟等技术方法，分析了逐孔起爆技术的作用机理，并结合工程实际设计了合理的堵塞长度和起爆网路。王生楠[58]阐述了逐孔起爆爆破的机理、特点，并结合公路爆破工程设计了逐孔起爆网路，改善了爆破块度并有效控制了有害效应。兰小平[59]探讨了数码电子雷管逐孔起爆网路的最优延期时间，通过5次爆破试验调整优化了孔间、排间的延期时间，改善了爆破效果并提高了挖装效率和采场平整度。张万忠[60]在新疆某大型露天矿山应用逐孔起爆技术，减少了网路连接时间，提高了生产效率，将爆破对周边的影响降到了最低。张光权等[61]设计了导爆管雷管逐孔起爆网路，提出了孔内雷管起爆时间的计算公式，并通过计算机编程设计快捷方便地计算出了在既定延时导爆管雷管组合下各孔的起爆时间，清晰地显示出点燃阵面。

逐孔起爆网路不仅可以创造更多的动态自由面，增强爆炸应力波的反射，提升岩石碰撞破碎概率，充分利用炸药爆炸能量，从而改善爆破效果、优化石料块度，而且可以实现爆破振动、飞石等有害效应的精细控制。随着高精度导爆管雷管和数码电子雷管的广泛应用，逐孔起爆网路将逐步取代传统的非电导爆管排间微差爆破网路。

4 展 望

近年来，随着大型凿岩设备和爆破器材发展进步，以及众多科研工作者和工程技术人员共同努力，露天深孔台阶爆破技术取得了较大突破，露天台阶爆破逐渐踏上了规模大型化、设计智能化、施工精细化的高质量发展之路，下一阶段还应聚焦爆破工程全生命周期，开展智能化设计、精细化施工、精准化管控研究。

(1)在智能爆破设计方面，相关的智能爆破设计系统种类较多，可解决一般爆破工程项目中的爆破方案与爆破参数的优选问题，但目前软件产品研发深度与工程应用范围还较为局限。下一步需整合高校、科研机构及爆破作业单位等各方资源，面向工程爆破行业研发一套集爆破方案选择、爆破参数设计、起爆网路优化、爆破过程模拟、爆破效果预测和有害效应评估等功能于一体的智能化爆破设计平台。

(2)引进、吸收并发展先进的工程爆破施工装备技术，提高爆破作业的机械化、自动化和智能化水平。施工设备的性能、规格、特征应能够适应复杂多变的施工环境，符合人体工程学设计并能提供优良的操作环境。我国露天凿岩设备研发、制造起步较晚，仍需继续借鉴国外优秀厂商的先进技术，不断提升凿岩设备的性能以及自动化、智能化水平。

(3)推广应用数码电子雷管和现场混装炸药，不断提高爆破工程的安全性，加强爆破器材的本质安全，提升爆破工程的社会效益。数码电子雷管作为国家“十四五”时期重点推广应用的爆破器材，相比导爆管雷管具有延时精度高、延期时间可调、方便安全管控等优点，在降低爆破振动、改善爆破效果方面具有明显优势;但价格偏高，在狭小断面隧道爆破工程中的拒爆率较高，在一定程度上限制了产品的推广。此外，数码电子雷管在拆除爆破领域大规模使用时起爆的可靠性和适应性尚待进一步工程验证。由于数码电子雷管的推广应用，大规模逐孔起爆网路是未来发展的主流方向，围绕爆破振动效应控制和岩石破碎效果优化等需求，相关技术需进一步深入研究。

(4)探索装药结构、起爆网路等方面的新技术，加强化学、材料、力学等多学科理论的交叉融合，实现炸药爆炸能量释放过程的精细控制，提高炸药能量利用率，降低爆破有害效应。

(5)开展工程爆破与云计算、物联网、大数据、高速移动互联网等现代信息化技术的融合发展，研发智慧监管平台，实现爆破器材生产、销售、运输、使用等全寿命周期的实时监管。