關于影響露天礦山中微差爆破技術的要點

胡召響

摘 要：深孔微差爆破技術在生產中的應用，提高了爆破的產能。即使大坡度的露天礦，也可以應用大型的開采設備，低風險投入，高效益和安全操作，在中小型的礦場中也可使用。本文從微差爆破的原理和實際操作采礦、爆破的多項工作等研究在露天礦山的開采過程中，研究應用中深孔微差爆破的幾點影響要素；根據實際起草的爆破計劃，參數設置，最小的排距，裝藥方式，堵塞的深度以及需爆破礦石的特點等。經過多次的實踐檢驗，改進爆破方法，提高效率，降低礦山企業開采的成本，對同類地質下其他礦山開發，有借鑒作用。

關鍵詞：微差爆破控制；深孔爆破；露天石礦

中圖分類號：TD235.37 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）21-0230-02

1 微差爆破的實驗原理

微差爆破，又名毫秒延時爆破，以毫秒為單位的時間間隔控制藥包爆炸的先后次序。這種因為時間差的爆破，創造附加的自由面，增強其輔助功能；爆炸的應力波，相互影響，開采的石塊大小相近，兩個波源的相互作用，減弱對工作平面的震動，降低破壞，利于維護。

2 礦石特點對爆破效果的作用

差異的地質環境形成不同的巖石結構，具有不同的特點。礦石爆破就會對不一樣的礦石產生的效果不同。巖石爆破性，是特定巖石在外在爆炸中的表現能力。是巖石固有的物理力學特征，炸藥的化學反應和爆破技術的整體作用效果反應。它是巖石特有的內在的本身屬性，是巖石多屬性的整合體、表現為巖石在爆炸中抵抗能力，并決定爆破的成效。

2.1 礦石組成部分、晶體的內聚力和縫隙對爆破的影響

礦石都是由固體顆粒形成，顆粒之間存在縫隙。一旦礦石受到高溫高壓高沖擊的時候，礦石的物理形態和內部顆粒排列發生改變，也就是礦石特點的改變。通常來說小顆粒大密度的礦物，形成的礦石硬度大，比較堅韌，其爆破性越差，也會耗費藥包。當巖石密度變大，巖石硬度和爆破的抵抗作用就變大，爆碎以及拋移同一批的礦石，所需要的能量會更多。而沉積巖相對于一般礦石有所不同，不僅受到礦物的組成部分影響，更多的與膠結物，以及顆粒體積有關。膠結成分的性質則影響著礦石的可爆破性。比如，在沉積巖的膠結成分含有硅質，比含有鐵氧化物，碳酸鈣，常見黏土的巖石，其爆破性更差，礦石結構更穩固，更不容易被開采。當然這也與膠結物的含量有關，含量高的鐵氧化物有可能會比低含量的硅質更難爆破。另外，礦石也是經過時間積累和自然力量的改變，巖石會風化，變質，結構更緊密，硬度更強，這樣的礦石同樣不易被爆破。從礦石的各個成分來說，每種成分具有不同的結晶骨架，而成分之間的排列結構，整體對外表現。化學性質穩定的成分，其分子內在聚力比較強。晶體分子相互的內聚力，結構排布和晶體性質的不足，決定了礦石的硬度。一般來說，成分晶體的內力弱于分子內部化學鍵的聚力。晶體顆粒較大，其內力越不穩定，爆破發生時，比分子更容易破壞。

礦石的形成必然滲入其他的雜質，形成縫隙，氣泡，細微的裂口。內部的細小缺陷決定礦石的特質，明顯的縫隙就直接破壞礦石的穩固，有利于爆破。當然這種縫隙不僅說的是礦石形成過程中的間隙，還含有做工生產，延時爆破疊加產生的裂縫，像斷層，褶面，紋理，巖層的連接面等。

礦石的形成必然滲入其他的雜質，形成縫隙，氣泡，細微的裂口。內部的細小缺陷決定礦石的特質，明顯的縫隙就直接破壞礦石的穩固，有利于爆破。當然這種縫隙不僅說的是礦石形成過程中的間隙，還含有做工生產，延時爆破疊加產生的裂縫，像斷層，褶面，紋理，巖層的連接面等。

2.2 巖石重度和孔隙率以及巖石物理力學性質對爆破的作用

巖石容重（重度）是在地心引力下的單位體積下巖石的重量，當然單位體積包含內部的縫隙雜質水泡。因此巖石的密度，各成分的堆積都會直接影響容重。巖石孔隙率，指的是塊狀巖石中空隙（所有非固態的部分）的體積在自然狀態下占巖石表面總體積的比率。是單位巖石儲存流動物質的能力表述，用百分比來記錄表示。一般情況下巖石的孔隙率為5%到48%。巖石受到外界壓迫時候，會減少空隙或者流體的體積，其孔隙率會降低。重度較大的巖石需要更大的沖擊力量破壞其穩定結構，克服地心的吸引力。孔隙率變大時候，應力波的傳遞就會受到影響，爆破作用減弱。

因為爆破最直接就是力的作用，不同的巖石在力作用下表現不同的特性，彈性，脆性抗壓性抗拉性等。塑性彈性的巖石在強力作用下，會變形，要想將其爆破，需要很大的能量。脆性的巖石則相反，很容易就被破壞，效果徹底，容易爆破。巖石的強度也影響著爆破結果。巖石強度主要體現在抗壓，抗粘和抗拉幾個方面。礦石的爆破主要是高壓和扭曲沖擊，通常高壓下的拉伸沖擊是主要部分，所以抗壓對爆破的影響作用較弱，在實際生產中可以忽略。

2.3 爆炸產生的氣體也有影響

巖石爆破產生的應力波和衍生氣體，加強應力波的傳播和縫隙的擴張，縫隙和巖石層面的各種缺陷相互影響形成網面裂紋，使得巖石破壞成大小相近的小塊。所以說，爆炸產生的氣體在爆破過程中很重要。因為氣體比應力波施加影響的時間長，并且具有相對穩定的壓力值，可以說氣體在爆破過程是一個相對靜態的過程。這樣就可以根據參數設置，設計出不同的爆破模型實驗生產。

3 爆破參數的設置對爆破效果的作用

3.1 排距如何影響爆破

針對同批同質的礦石爆破，巖石結構，埋藥深度，位置以及炸藥的質量數量相同，爆破效果將由抵抗線的設置和孔距的大小決定，不同的參數，將產生很大不同的結果。當前排距參數過大，爆破中容易造成根底遺留，大塊的碎石較多，反沖影響較大。當然，要是太小，就會造成碎塊容易拋，甚至飛石，也會消耗更多的炸藥，增加鉆孔的操作難度。因此在排距的選定時候，不能隨意，選取合理的長度。根據巖石的特性，層理和間隙的大小，當前排線方向上的阻礙較小時，應選擇長一點的排距，節省藥包，爆破易于操作；阻力較大時，選擇短一點的排距，作用效果直接。當然在實際工作時，也要考慮到臺面的規則程度，大小，臺階和炸藥的質量效果。

3.2 雷管的裝藥結構如何影響爆破

孔內如何裝藥也會直接影響礦山爆破的效果。根據炸藥藥包的直徑和炮管直徑關系，分為耦合（直徑相等，沒有間隙）不耦合裝藥（直徑不同，有空隙）；根據炸藥在炮管里的放置方式可以為連續（連續裝滿，無間隙）間隔裝藥（分段填藥，存在間隙或其他間隔物）。

當炮孔直徑等于藥包直徑時候，叫偶合。藥包爆炸后形成波紋壓縮圈，作用于礦石，礦石的小顆粒也集中來源于壓縮圈之內。不耦合裝藥，其縫隙也會產生波，和爆炸的沖擊波有所抵消，就會減弱壓縮圈效果，小顆粒的開采量減少。因此，根據開采礦石的目的，來確定需要小顆粒或者減弱小顆粒的生產量。

微差爆破技術生產應用中，因級配受限，炮孔之間的距離應略小。如果采用連續無間隙的裝藥方式，堵塞就要取得較大數值，如此在炮口的頂部容易大塊料堆積，礦石尺寸不均。鑒于這種情況，我們考慮間隔裝藥，避免頂部的大塊不均。有時，遇到泥夾帶，難度大的曲層分布，我們用間隔裝藥，藥包上下爆破，巖粉末填充泥夾帶，避免爆破能量的浪費。

現實礦石爆破，為了減少炮孔頂部的飛石，和增強爆生氣體和應力波的作用效果，我們考慮加長炮孔堵塞的長度。然而，一旦孔塞太長，占用炮孔較大，就會使孔口處大塊過多；孔塞太短，易飛石。所以我們要根據排距的長度計算出合理的孔塞長，一般是2.5～3m之間。

4 小 結

由以上從礦石本身特性和爆破參數設置以及爆破過程的空氣，應力波等因素分析，我們更好把握爆破的可控因素。除外，還要考慮到實踐中的爆破工藝，礦山真實情況等，制定科學的方案設計，提高爆破效率。

參考文獻

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收稿日期：2018-6-15