爆破技術在露天開采中的應用與提高爆破率

(河南理工大學 河南 焦作 454000)

爆破技術在露天開采中的應用與提高爆破率

王耀宋桂濤崔宗豪

(河南理工大學河南焦作454000)

爆破技術是利用炸藥爆炸的能量破壞某種物體的原結構，并實現不同工程目的所采取的藥包布置和起爆方法的一種工程技術。現階段,我國進行礦產資源開采主要使用露天開采,這種開采方式具有較強的安全性,且不受周圍環境限制。但在露天開采過程中如何提高爆破效率是一個關鍵性的問題,這個問題不僅關系到露天開采礦產的效率,同時也對露天開采的安全性有很大的影響。爆破作業的步驟是向要爆破的介質鉆出的炮孔或開挖的藥室或在其表面敷設炸藥，放入起爆雷管，然后引爆。根據藥包形狀和裝藥方式的不同，因此,進行有關露天開采爆破效率的研究具有實際應用價值。

露天開采；爆破；效率

一、影響露天開采中爆破效率的因素

爆破作業是露天開采中較為重要的一個環節,爆破的效果和效率將會對礦產資源的開采產生直接的影響,影響礦產企業的經濟效益。在爆破作業時,炸藥的性能、裝藥結構、起爆方式和起爆網絡等都會對爆破的效率產生影響,下文將具體介紹這些因素對把爆破作業的影響。

(一)炸藥性能對爆破效率的影響。炸藥性能主要指炸藥自身的密度、爆熱、猛度、爆速、產生的能量等指標,這些指標能較為直觀的反應炸藥的威力,進而體現出使用該種炸藥進行爆破作業的效率。例如,如果炸藥的密度和爆熱有所增加,就會對單位體積的炸藥的能力密度產生影響,使其增加,同行還會影響炸藥的爆速、猛度等指標。但是根據國家的相關規定,任何一種型號的工業炸藥其各個指標都有一定的標準,作為執行爆破作業的技術人員是不能隨意改動上述炸藥指標的。此外,即使在某些特定環境下改變了炸藥性能指標,這也會大大提高爆破作業的成本。

爆速和爆壓是對爆破作業效率影響較大的兩個性能指標。爆速不同的炸藥在使用時產生的沖擊波和應力波也大不相同。在選用炸藥時要充分考慮到礦產所在地的地質條件,要確保選用的炸藥型號與當地的地質條件相適應,即炸藥與巖石要相匹配。但這一問題是在實踐過程中很容易被人忽視的問題,炸藥與巖石的不匹配是造成爆破效率低的一個原因。

(二)裝藥結構對爆破效率的影響。裝藥結構對爆破效率的影響主要體現在穿孔爆破作業上。在實踐過程中常用的裝藥結構可以按照不同的分類方法分成幾種。如按照藥卷與炮徑的關系可以分成藕合裝藥和不藕合裝藥兩種,按照在炮孔中藥卷與藥卷的關系可以分成連續裝藥和間隔裝藥兩種。

不耦合裝藥或者間隔裝藥都會對爆破效率產生影響。采用不藕合裝藥方式或者間隔裝藥方式在一定程度上能增加炸藥爆破的效率,降低炸藥的消耗量,避免影響爆照區域周圍的環境。正是由于不藕合裝藥具有這些優點,這種裝藥方式被廣泛應用于光面爆破中。間隔裝藥還具有減少爆破對于炮孔孔壁的沖擊的作用,這樣可以有效避免爆破作業對于爆破區外巖石的作用。還可以增加應力波對巖石的作用的時間,增大對巖石的沖擊,使其能均勻分布。

此外,是否進行充填處理也會對爆破效率產生影響。充填的作用是為了保證炸藥能充分反應,避免爆炸產生的能量散出,提高爆破的效果和效率,如果不進行充填處理就會降低爆破作業的效率。

(三)起爆方式和網絡對爆破效率的影響。起爆方式按照起爆點在裝藥中位置和數目的不同可以分為三種,分別為正向起爆、反向起爆以及多點起爆。根據大量的實踐和調查發現,起爆點位置的不同將會影響爆破效率。在其他條件一致的情況下,使用反向起爆方式,比使用正向起爆方式更能提高炮眼的利用率,從而提高爆破的效率。此外,在某些特定條件下,使用反向起爆方式可以彌補正向起爆方式存在的一些弊端,如反向起爆可以減少爆破時“壓死”或提前炸開現象發生的概率。當然,反向起爆方式自身也有一定的缺陷。如裝藥過程比較復雜、需要使用長腳線雷管、在水下作業時容易受潮等。

起爆網絡的不同會影響爆破的效率。不同的起爆方法使用的網絡也不同,對爆破效率的影響情況也大為不同。起爆方法有電力起爆、導爆索起爆、導爆管起爆等。每種方法都有各自的優點和缺點。如電力起爆受外界環境的影響較大,操作過程復雜;導爆索起爆安全性較強、操作過程簡單,但卻有容易產生噪聲、爆破成本高的缺點。相比于上述兩種起爆方法而言,導爆管起爆法的優勢還是比較明顯的,適用于不同環境下的爆破作業。

二、提高露天開采中爆破效率的方法

(一)改善炮眼的空間布局。改善炮眼空間布局首先就要對爆破現場進行詳細的勘察,全面掌握爆破現場的情況。其次,就是要對爆破現場的巖體結構進行合理布局規劃。最后,再根據巖體結構的布局進行爆破點位置的選取,選擇最為合理的爆破點作為炮眼的位置。在選取爆破點位置時可以先將巖體劃分成不同的單元,這樣可以提高工作的效率。此外,還需要注意在不同的露天礦區進行爆破作業時要充分認識到不同礦區之間的差別,這些差別的存在對于爆破作業效率的影響很大,即使在同一礦區的不同爆破單元內巖體的特性也不盡相同,所以要將這些因素考慮進去,以提高爆破效率。

(二)改善裝藥結構。在上文已經詳細敘述了不同裝藥方式對于爆破效率的影響,因此為了提高露天開采的爆破效率進行裝藥結構改善勢在必行。改善裝藥結構的目的是通過使用較少的炸藥數量來實現最大程度的爆炸效果,即能將所用炸藥全部用于爆破作業上,而減少炸藥產生能力的浪費。在使用連續裝藥結構時,在爆破作業完成后會有比較多且大的巖石碎塊,這是爆破效果不好的一種表現,必須進行二次爆破才能滿足爆破作業的要求,但這樣會增加爆破的成本。間斷裝藥結構相比于連續裝藥結構而言,爆破后的效果會更好,且爆破效率比較高,是提高爆破效率的一種策略。

(三)防止拒爆。防止拒爆的措施主要包括下述幾種。首先,在連接雷管和導爆管時,要把雷管的聚能穴和導爆管的傳爆方向反向連接,避免巖體碎塊破壞后爆網絡。其次,在進行網絡連接時,要確保連接接頭的長度超過巧厘米,這樣可以有效避免在爆炸過程中出現爆管和雷管脫離的現象,確保爆破作業的安全性。最后,在導爆索和導爆管之間要放置一些石塊,石塊的主要作用是隔離導爆索和導爆管,這樣可以避免爆炸產生的碎石塊損壞導爆索。

三、結論

總之,隨著現代科學技術的進步,露天開采的爆破技術有了很大的提升,但由于其它各方面因素的影響,使得露天開采爆破效率普遍偏低,這不僅影響了露天采礦作業的效率,同時也對露天開采的安全性和礦產企業的經濟效益有一定的影響,因此應進行露天開采爆破效率的研究,以提高爆破作業的效率。

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王耀(1993-)，男，漢族，安徽黃山人，碩士研究生，河南理工大學能源科學與工程學院礦業工程專業；宋桂濤(1993-)，男，漢族，河南淇縣，本科，河南理工大學建筑與藝術設計學院城鄉規劃專業；崔宗豪(1996-)，男，漢族，河南濟源人，本科，河南理工大學土木工程學院土木工程專業(中外合作辦學)。