礦山開采逐孔爆破技術的應用

史國朝　楊鑫壁

摘要：穿孔爆破為礦山開采施工中的重要工序，爆破質量可對礦巖粉碎、運輸、鏟裝等工序的成本及生產效率產生重要影響，因此要通過合理選擇爆破技術提高爆破質量、降低爆破成本。文章分析了逐孔爆破技術的優勢，在此基礎上探討了礦山開采逐孔爆破技術的應用情況，并分析了逐孔爆破技術的應用效果。

關鍵詞：逐孔爆破技術；礦山開采；穿孔爆破；爆破質量；爆破安全事故 文獻標識碼：A

中圖分類號：TD235 文章編號：1009-2374（2015）17-0166-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.17.083

礦產資源是支撐經濟發展、社會發展的物質基礎，可以按用途及性質將礦產資源分為三大類，即能源礦、非金屬礦及金屬礦。由于礦產資源儲量有限，所以在開采礦產資源的過程中應注意合理選用工藝技術，以提高開采率，減少亂采亂挖行為，避免礦產資源被浪費或遭到破壞。在礦山中開采礦產時還應注重保護生態環境，因此對于采礦技術有著更高的要求。本文結合實踐經驗對礦山開采逐孔爆破技術的應用情況進行了分析，旨在有效提高礦產資源的開采率。

1 逐孔爆破技術的特點

逐孔爆破工藝指的是完成預爆破水平面的布孔工作后，在縱向排列與橫向排列的炮孔中設計不同延期時間，使同一列或同一排中的炮孔延期時間的間隔相同。與起爆點二維平面相連的炮孔延期時間、起爆時間可以通過累加計算得出，每個炮孔為獨立起爆。如此一來，爆破過程便具有逐漸向前推進的特點，在時空上實現了逐孔爆破，直至所有炮孔均爆破完成。逐孔爆破工藝具有震動小、沖擊波小、能耗低、大塊率低、飛石危害較小等特點，因此被廣泛應用于國內的礦山開采工作中。礦山爆破過程可受到多種因素的影響，包括礦山環境、水文地質及礦山地質等，內在規律較為復雜，但逐孔爆破過程具有綜合作用，因此可以保證礦山開采的順利進行。逐孔爆破具有的作用包括應力波相互疊加、增加炮孔爆破自由面及降低震動強度。在實現逐孔爆破時，先起爆與后起爆之間的延遲時間為數十毫秒左右，因此后起爆點可以在先起爆點應力震動未消失時完成起爆，在起爆過程中可受到預應力作用的影響，因此可以相互疊加應力波及增強爆破點的石塊破碎效果。另外，逐孔爆破時形成的先爆孔呈漏斗狀，后爆炮孔可以將爆破漏斗作為自由面，如此一來就可以將自由面增加至2～3個，在爆破自由面增加時就可以將炮孔能量集中于拋擲作用，進而使巖石相互碰撞的次數增加，減小大塊率及提升挖掘速度。此外，逐孔爆破還具有降低震動強度的作用。逐孔起爆時采用的單響藥量較少，因此可以有效降低震動強度。

2 礦山開采逐孔爆破技術的應用

2.1 工程概況

某礦山中的礦石位于沉積相中，礦區呈單斜層構造形式，巖層走向形式為東北高、西南低，巖層傾角為20°～30°，地表處的傾角較陡，為25°～30°，深部相傾角較緩，為20°～24°，巖層總體傾向為235°～400°。該礦山的整體產狀相對穩定，采區與鄰近建筑的最短距離為55m。礦區內部存在東南-西北走向的斷層構造地帶，節理裂隙發育明顯，溶蝕型裂隙較多，裂隙深度最大為200m。由于該礦山毗鄰市區，因此需要嚴格控制爆破震動，起爆藥量應<10t，以免對周邊環境安全、建筑物安全造成影響。另外，在該礦山中存在不穩定傳爆的問題，如采用排間微差爆破技術，則容易引起盲炮爆破或拒爆事故，且難以控制側翻或后翻問題，這就會對挖掘及鏟裝效率造成影響。綜合考慮多種因素后，決定在該礦山中應用逐孔爆破工藝。

2.2 應用情況

2.2.1 爆破參數。在實施爆破前先進行鉆孔施工，采用的鉆機為KQ150A潛孔鉆機，鉆孔直徑為200mm，布孔方式分為方形布孔與三角形布孔（如圖1所示），采用乳化炸藥進行爆破，炸藥為混裝形式。其他爆破參數如下：孔深為14.5～15.0m，臺階高度為11m，鉆孔角度為75°～90°，排距為5.0m，孔距為7.5m，堵長5.5m，抵抗線為5.5m，單孔裝藥量為275～330kg，乳化炸藥單耗量為0.75～1.05kg/m3。

2.2.2 微差時間。在選擇微差時間時采用了等間隔爆破形式，以便減小爆破震動及優化爆破效果，根據非電雷管中的各個段別標呈時間及相應的計算結果確定延期時間及起爆順序。各個爆破孔之間的微差時間包括孔外雷管微差間隔時間與孔內雷管延期時間，為順利起爆孔內雷管，在本工程中采用了高延時雷管作為孔內雷管，將低延時雷管作為孔外雷管。在計算各個爆破孔之間的微差時間時采用的孔間距為7.5m，每米孔距為3～8ms，計算出的微差時間為22.5～60.0ms，采用的雷管段別包括三種，即18ms、25ms及45ms。對于各排之間的微差時間，則每米排距取8～15ms，計算出的結果為35～80ms，采用的雷管段別包括45ms、65ms及100ms?？紤]到該礦山一次開采施工爆破的炮孔數為50個左右，因此在爆破時對以下微差時間進行了配對處理：18～45ms、25～65ms、45～100ms、25～45ms。

2.2.3 起爆網絡。在施工時采用了三種起爆網絡，即平行起爆、V形起爆與斜線起爆，起爆網絡如圖2所示。在實踐中發現上述三種起爆網絡均能夠順利完成爆破。此外，在本工程中采用的孔內裝藥方式包括兩種：第一種為分段裝藥，在炸藥與炸藥之間安裝間隔器；第二種為連續裝藥，在裝好炸藥后安裝間隔器，在間隔器的上方進行堵塞即可。分段裝藥與連續裝藥形式見圖3。

2.3 爆破效果

采用上述方法進行爆破施工后得到的爆破效果如下：

2.3.1 爆堆形態。在現場觀測后發現爆堆隆起1.5～2.5m，前沖距離為5.5～10.5m，爆堆整體移動形態規整。爆區的后沖距離為2.0～4.0m，塌落深度為1.0～1.5m，塌落線明顯且較為整齊。爆破后沖的控制效果達到了設計要求，因此可以順利進行后續的穿孔施工，有利于提高穿孔質量。endprint

2.3.2 礦巖破碎情況。檢查爆破現場及鏟裝作業的具體情況后發現，起爆角的貫通裂隙與礦巖的地表裂隙較為均勻，且破碎的礦巖塊度小、均勻，根底及大塊較少，礦巖的松散度良好，因此可以有效提高礦山開采過程中的電鏟效率。

2.3.3 爆破降震效果。直觀感覺爆破時產生的震動出現了明顯降低的現象，為了保證降震效果的精確性，本工程在爆破中心周圍共布設了3個不同方位的測點。測點1位于爆破點正南方向550m處，測點2位于爆破中心東北方向750m處，測點3位于爆破中心西南方向500m處。其中測點1監測到的爆破震動最大速度為0.39cm/s，頻率為8.1Hz；測點2為0.217cm/s，頻率為10.9Hz；測點3為0.251cm/s，頻率為14.3Hz。爆破震動符合GB6722-2013標準，在進行爆破施工的過程中使用的炸藥量為8.6t，符合所規定的炸藥量上限。此外，在本工程中應用逐孔爆破工藝后，明顯降低了該礦山在日常開采中的爆破震動，且不會影響爆破區周圍的建筑物或構筑物的安全。

3 結語

綜上所述，在礦山開采工作中應用逐孔爆破工藝可以獲得良好的經濟效益及社會效益。因此要注意根據礦山實際情況合理優化及應用逐孔起爆技術。在應用逐孔爆破工藝的過程中需考慮礦山地質情況，并合理選擇微差時間及起爆網絡等相關參數，以便獲得良好的爆破效果，減少爆破安全事故。

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作者簡介：史國朝（1987-），男，安徽淮南人，廣東宏大爆破股份有限公司爆破工程助理工程師，研究方向：爆破工程、彈藥工程與爆炸技術；楊鑫壁（1988-），男，云南賓川人，宏大礦業有限公司爆破工程助理工程師，研究方向：爆破工程、特種能源工程與煙火技術。

（責任編輯：王 波）endprint