鋁土礦綜掘機過硬巖區弱爆破法理論研究

李萍豐，任才清

(1 湖南漣邵建工(集團)有限責任公司， 湖南 婁底市 417000；2.國防科技大學 指揮軍官基礎教育學院， 湖南 長沙 410072)

隨著經濟發展對金屬鋁的需求與日俱增，如何高效、快速、經濟的開采出生產金屬鋁的原料鋁土礦，成為保證經濟持續發展的重要內容。我國雖然蘊藏儲量規模豐富的鋁土礦資源，但這些資源大多埋藏較深，不適合傳統的露天方法開采。使用綜掘機打通地下開采通道，確保地下開采效益，已經成為鋁土礦地下開采的重要方式。限于綜掘機的工作性能，掘進過程中一旦遇到硬巖區域，采用弱爆破法輔助綜掘機施工，是行之有效的辦法。本文結合湖南漣邵建設工程(集團)有限責任公司在大竹園鋁土礦井巷施工中綜掘機應用實踐，對鋁土礦綜掘機過硬巖區弱爆破法進行初步理論研究。

1 工程背景

湖南漣邵建工(集團)有限責任公司根據大竹園鋁土礦項目工程巷道施工中，在國內率先采用了綜掘機進行鋁土礦井巷施工。生產實踐中，曾遇到硬巖區域導致綜掘機無法作業的現實，當采用常規爆破方法進行硬巖處置時，由于要避免飛石、爆破振動、沖擊波等危害效應對綜掘機造成破壞，必須要將綜掘機吊出，待爆破完畢后重新安裝使用。這一過程，不僅造成了較長時間的工期耽擱，也占用了較多的經濟成本。由此可見，針對綜掘機過硬巖區的現狀，采用弱爆破方法對貼近綜掘機作業面的硬巖進行爆破，既不需要挪動綜掘機，又能使硬巖內部松動滿足綜掘機施工的需要，將是一種非常實用的方法。

2 弱爆破法的定義和特點

弱爆破法是在特殊地質條件和施工環境下下，為控制爆破危害，通過一定的爆破參數設計，達到松動爆破效果的一種控制爆破方法。其主要具有如下特征。

(1) 實現松動爆破效果。弱爆破法的應用，主要是利用炸藥在巖石內部的爆炸效應，使巖體內部形成裂隙，將堅硬一體的巖石破裂，以便達到綜掘機可以直接切割的目的。因此，弱爆破法的目的是實現松動爆破。

(2) 嚴格控制爆破危害。弱爆破法施工的過程中，主要目的是在不移動作業面近距離的綜掘機的情況下，對硬巖實施破壞。這要求爆破過程中，不會產生明顯飛石，同時爆破振動、沖擊波等有害效應也不會產生危及綜掘機的后果。因此，弱爆破法是低強度爆破。

(3) 綜合經濟效益突出。弱爆破的結果是施工過程快速、附帶危害小、成本較低、消耗較少，特別是地下爆破時，能夠創造迅速進入其他工序作業的友好環境和條件，實現綜合經濟效益的提升。

3 弱爆破法的技術體系

鋁土礦綜掘機過硬巖區弱爆破法，并沒有脫離傳統巖石爆破理論和實踐，其實現途徑是在傳統爆破理論基礎和技術條件上，通過對爆破過程中的精確控制來達到預期效果的。鑒于此，弱爆破法的技術體系應包括目標、關鍵技術、技術支撐條件、過程評估和監理等內容。

3.1 弱爆破法的目標

從弱爆破的定義來看，弱爆破法的目標包括：低爆破危害效應，甚至無爆破危害效應，表現為無飛石、低振動、低沖擊波；爆破環境要求低，在復雜的環境下可以實施，表現為實施過程中不需考慮周邊環境的限制；結果是巖石產生裂隙，滿足機械切割條件，表現為內部產生裂隙，符合機械施工要求。

3.2 弱爆破法的關鍵技術

鋁土礦綜掘機過硬巖區弱爆破法的實施，以爆破方案的定量化設計為核心、以施工過程的精細實施和爆破過程的精細管理為基礎，共同圍繞弱爆破的目的相互作用。

爆破方案的定量化設計，包括對爆破區域輪廓面的孔網參數和裝藥量計算、炸藥類型的準確選取、裝藥結構的合理設計、起爆系統和起爆網路的準確設計，同時對給定硬巖條件下所選取爆破方案產生的效果準確預測，對爆破產生的危害效應準確預測。

施工過程的精細實施，包括測量放樣的精確、鉆孔定位的精確、爆破對象條件變化的及時反饋、爆破參數的及時優化，以及爆破施工中的炸藥裝填、炮孔堵塞、網路連接和起爆作業的高質量。

爆破過程的精細管理，包括科學評估爆破的難度，根據爆破對象的巖性、規模、重要程度、影響因素等確定爆破作業級別；通過爆破方案的評估確保爆破效果；通過嚴格的監理確保爆破方案的落實；通過嚴格的人員培訓確保爆破施工的質量等。

3.3 弱爆破法的技術支撐條件

要確保弱爆破法的效果能夠落實，必須依靠先進的理念、配套的技術、匹配的爆破器材和必須的設備。

先進的理念是指形成弱爆破法的理念更新，把弱爆破法提升到系統工程的角度，擺脫單純的為爆破而爆破的認識，從綜合效益的角度認清弱爆破法的地位和作用。

配套的技術是指要在爆破實施過程中，能根據爆破對象的差異，制定出科學合理的爆破方案和施工方法，并能夠通過計算機模擬等技術對爆破效果進行預測。

匹配的爆破器材是指要從使用炸藥的物理、化學、爆炸性能等方面考慮其適用性，從起爆器材的精度、安全性能、可靠性能上確保爆破效果的實現。

此外，還要有適應爆破設計的必備設備，如鉆孔機具、定位設備，通過機械化、自動化實施高質量的輔助施工。

3.4 弱爆破法的過程評估

對爆破過程進行評估，既是履行國家和行業規定的具體內容，也是確保弱爆破法效果的重要內容。根據弱爆破法的特點，其過程評估應包含6個方面的內容。

過程評估的基礎：包括爆破設計和爆破施工單位的資質是否符合要求；從事爆破作業的工程技術人員、爆破員、安全員和保管員等爆破作業人員的資質、數量是否滿足要求；爆破設計依據的資料是否充分、完整、可靠。

爆破設計的評估：是否依據準確的施爆客觀條件；爆破方案優化程度；爆破能量的控制設計；爆破效果的模擬結果。

爆破施工的評估：設計人員參與施工程度；施工質量的檢查、驗收的規范性；有無必備的防護措施；施工機械的先進程度。

爆破過程管理的評估：作業人員是否持證上崗；爆破器材的安全管理；爆破作業的質量管理；爆破作業的職能、職責管理；應急管理，等等。

經濟效益評估：炸藥的匹配性；炸藥的數量；單耗的控制；起爆器材的品種、數量；爆破成本的估算；附帶成本的估算。

爆破危害效應的評估：爆破飛石的預測、預防；爆破振動預測、預防；爆破沖擊波的預測、預防；爆破毒害氣體的預測、預防；對作業環境危害的預測、預防，等等。

4 綜掘機過硬巖區弱爆破法的注意事項

實施弱爆破時，主要目的是為綜掘機掘進創造條件。因此，在進行爆破作業時，要根據綜掘機的性能特點，使爆破后，硬巖區域能夠形成可機械切割條件，又不會產生過度破碎，形成薄弱層。

炸藥爆炸能量的釋放是影響爆破效果的關鍵。在實施弱爆破作業時，要根據硬巖巖性的特點，選擇裝藥的品種，同時圍繞爆炸能量的小量、多次、間隔釋放，確保硬巖的裂隙形成。同時，還要通過炮孔的堵塞、孔網參數的調整和施工質量，控制爆炸能量釋放。

在爆破危害的控制中，爆破飛石的控制是關鍵，必須抓好爆破設計、施工質量和過程管理等環節，確保能夠實現基本無飛石的效果，而且要對綜掘機進行預先防護。

5 結 論

鋁土礦綜掘機過硬巖區弱爆破法依托現有技術、設備、器材，從理論上是可行的，能夠為綜掘機使用效能的提高創造條件。然而，實際實施過程中，爆破客觀條件對爆破的影響是復雜的，也是不可精確預測的。鋁土礦綜掘機過硬巖區弱爆破法還需要通過大量的實踐，在實踐中不斷總結、提高，以便形成更加科學完善的理論支撐體系。

參考文獻：

[1]謝先啟,盧文波.精細爆破[J].工程爆破,2008,9(3):1-7.

[2]田 立，等.松動爆破處理綜掘巷道硬巖的研究[J].煤礦爆破,2013(1):24-26.

[3]王友新.斜井巖巷綜掘機機械化配套快速施工[J].煤炭科技,2010,29(12):108-111.

[4]汪旭光.爆破手冊[M].北京：冶金工業出版社,2010.

[5]謝先啟.精細爆破[M].武漢：華中科技大學出版社,2010..