礦體工程地質(zhì)結(jié)構(gòu)對爆破的影響與對策

孫云權(quán)

天津礦山工程有限公司 天津 300073

1 我國地下礦產(chǎn)資源開采的現(xiàn)狀

（1）隨著現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在能源上，煤炭依舊是我國的主要使用能源；在工業(yè)上，各種有色金屬需求量越來越大；在科研方面，稀土等稀有資源成為了國家工業(yè)發(fā)展的命脈。而礦產(chǎn)開采行業(yè)就是將地下蘊(yùn)藏的礦產(chǎn)開采出來，供人類生存使用，我國對地下資源的依賴程度越來越高，這也就給地下開采行業(yè)提出了更高的要求。如何又快又好的開采出地下材料成為了人們所需要思考的問題[1]。

（2）我國廣闊的版圖之下埋藏有豐富的煤炭、金屬和眾多稀有資源。廣闊的國土面積帶來的不僅僅是勘探的不便，還有復(fù)雜的地形地貌、地下巖層分布情況，這就給開采活動(dòng)帶來了難題。我國許多礦產(chǎn)位于山區(qū)，交通不便，大型開采設(shè)備難以展開作業(yè)，人力開采和爆破就成為了主要的掘進(jìn)方法。

（3）隨著炸藥質(zhì)量的改善、爆破人員的專業(yè)性增強(qiáng)，我國的爆破技術(shù)正朝著高精確性的方向發(fā)展。相關(guān)爆破研究課題的開展，地質(zhì)勘探行業(yè)的進(jìn)步，這些都為安全爆破提供了良好。

2 爆破的優(yōu)點(diǎn)

2.1 便于找礦

通過現(xiàn)代測繪儀器對地下礦產(chǎn)資源進(jìn)行勘探，隨后采用炸藥進(jìn)行試點(diǎn)爆破，由此確認(rèn)是否真的有某一礦產(chǎn)存在、存在的數(shù)量、埋藏的深度、開采難度等等。這一方法在科技水平尚不發(fā)達(dá)的時(shí)期被廣泛的應(yīng)用，能最大限度的節(jié)約找礦的時(shí)間。

2.2 爆破石材

隨著我國建筑行業(yè)的發(fā)展，對石材的利用程度越來越高，對其需求也越來越大。通過爆破的方法，在石礦表面打孔，埋入炸藥，實(shí)現(xiàn)石材的高效爆破，能節(jié)約機(jī)械的成本。特別是整體性的石礦，使用機(jī)械設(shè)備不僅難以破除，還需要大量的維護(hù)費(fèi)用，直接爆破成為了地表巖石開采的主要方法。爆破技術(shù)對于地形的要求小，但對地質(zhì)穩(wěn)定性的要求很高。

2.3 對地下礦石的爆破

在地下礦石的開采過程中，受到巖層分布的影響。在狹窄的礦道之下，手工開采、破除工具無法破除完整的地下巖石時(shí)，利用炸藥，可以快速的疏通礦道，加快礦道的挖掘速度。炸藥具有便于搬運(yùn)的優(yōu)點(diǎn)，可以說人可以到達(dá)的地方，就可以使用炸藥進(jìn)行爆破。利用炸藥爆破，打破了地形對重型挖掘、破碎機(jī)械的影響[2]。

3 工程地質(zhì)結(jié)構(gòu)對爆破的影響及措施

3.1 開采方式的選擇

在進(jìn)行礦產(chǎn)資源開采之前，需要對礦產(chǎn)埋藏深度、周圍的地質(zhì)結(jié)構(gòu)、地下水文環(huán)境進(jìn)行嚴(yán)格的考察。如果出現(xiàn)地質(zhì)結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，存在巖層裂縫、移位的情況，就必須考慮能否使用爆破方案。礦產(chǎn)資源的開采必須以安全為前提，尤其是地下礦山，越大工程的爆破對地質(zhì)環(huán)境穩(wěn)定性的要求也就越高，因?yàn)榈刭|(zhì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定與否直接決定的開采方案的選擇。

3.2 炸藥數(shù)量的選擇

根據(jù)地質(zhì)結(jié)構(gòu)能承受的最大限度，選擇安全的炸藥藥量，先考慮安全問題，再考慮爆破質(zhì)量。在地質(zhì)穩(wěn)定能夠承受的安全范圍之下，可以采取多次爆破，來達(dá)到目的。一旦炸藥安放數(shù)量超出了地質(zhì)結(jié)構(gòu)所能承受的范圍，往往會造成巖層的垮塌，甚至出現(xiàn)地震等重大事故。尤其是在地下施工時(shí)，過量安放炸藥能夠直接造成礦道垮塌，甚至造成財(cái)產(chǎn)損失以及人身傷亡事故。

3.3 爆破點(diǎn)位和爆破技術(shù)的選擇

經(jīng)過對地質(zhì)的完全考核之后，選擇安全的點(diǎn)位，安放炸藥，能夠最大限度的避免炸藥的能量直接損害到斷裂的巖層。從而保證爆破過程的安全性。鉆孔的深度和方向不僅僅是有工程的需要決定的，同時(shí)也是由地質(zhì)環(huán)境所決定的[3]。

3.4 斷層對爆破作用的影響

在地質(zhì)結(jié)構(gòu)中斷層對爆破作用的主要影響為漏斗形狀的影響這種形式上的影響使爆破方量降低、或增加，提高了爆破安全事故的發(fā)生概率，首先當(dāng)斷層通過藥包的位置階段很容易引起沖泡或漏氣的現(xiàn)象發(fā)生，在一定程度上縮小了爆破漏斗的范圍降低爆破力量，最終影響爆破效果，我們在實(shí)際設(shè)計(jì)中可以根據(jù)現(xiàn)象采取措施：選取0.7抵高比、銨松蠟炸藥、設(shè)計(jì)單耗為0.5kg/t、裝藥密度設(shè)計(jì)為每立方米0.85-0.95克、主藥包設(shè)計(jì)為等高對稱上下兩層布置，且兩層之間的間距約為3.6m，上下兩層藥包間距約為7.5m、最后設(shè)計(jì)裝藥量為1.9t。如下圖所示為斷裂對爆破影響的示意圖：

在實(shí)際爆破的過程中我們應(yīng)用加強(qiáng)松動(dòng)爆破、以及微差爆破的方式，用一、三段半秒差的雷管實(shí)行爆破導(dǎo)爆，從而實(shí)現(xiàn)上層設(shè)計(jì)先爆下層隨后爆破，結(jié)果可見實(shí)際的出礦量約為7000t與設(shè)計(jì)相比提高約25%，炸藥單耗約為0.44kg 、各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)在實(shí)際爆破應(yīng)用中較為良好滿足生產(chǎn)需要。

3.5 層理對爆破作用的影響

層理面的產(chǎn)狀與藥包最小的抵抗線關(guān)系等在某種程度上決定者層理對爆破效果的影響，而層理對爆破影響的程度是取決于層理面的結(jié)合狀態(tài)以及具體填充物的基本性質(zhì)，層理對爆破影響的主要體現(xiàn)形式為截?cái)嗔押郏?dāng)爆破時(shí)所產(chǎn)生的應(yīng)變力通過層理面的過程中應(yīng)變力迅速縮減從而造成了截?cái)嗔押鄣默F(xiàn)象。下圖為層理對爆破影響的示意圖：

3.6 褶皺、節(jié)理裂隙對爆破作用的影響

褶皺上層結(jié)構(gòu)能夠使爆轟氣體過早排泄，使整體爆破的爆轟氣體壓力迅速下降，裂隙數(shù)目以及爆破方量受到褶皺的影響在一定程度上降低。節(jié)理裂隙對爆破作用的主要影響就是礦巖的破碎程度和礦巖的可崩性，具體的影響程度受節(jié)理裂痕的張開程度、頻率以及產(chǎn)狀等因素決定，而且節(jié)理面的具體方位和具體間距隱形著礦巖最終的形狀和塊度，例如在層狀礦巖的爆破過程中抵抗線大于層間距，爆塊多為板狀塊形狀。下圖為節(jié)理對爆破影響的示意圖：

3.7 軟弱夾層、風(fēng)化層對爆破作用的影響

軟弱夾層的地質(zhì)結(jié)構(gòu)在實(shí)際爆破的過程中主要影響爆破的質(zhì)量和爆破的效果，而且存在著一定的安全隱患，我們?yōu)榱巳〉酶玫牟判Ч梢哉齼r(jià)炸藥的消耗量，使沖擊能力和應(yīng)變能力得到提高，藥包位置和夾層填充物在某種程度上決定者爆破的效果。風(fēng)化層對爆破主要的影響就是施工過程中的冒落現(xiàn)象，地質(zhì)結(jié)構(gòu)的垮塌和沖炮現(xiàn)象為風(fēng)化層對爆破主要影響的體現(xiàn)，同時(shí)存在者一定的施工安全問題、降低了最終的爆破的效果[4]。

4 結(jié)語

礦體周圍的地質(zhì)構(gòu)造決定了爆破的質(zhì)量以及爆破的安全性。在任何時(shí)候，礦產(chǎn)資源的開采都必須把人民的人身安全放在首位，其次是對地質(zhì)環(huán)境的保護(hù)。炸藥的用量必須控制在地質(zhì)結(jié)構(gòu)所能承受的范圍之內(nèi)。科學(xué)爆破，正確的開采自然資源，才能促進(jìn)人類經(jīng)濟(jì)綠色發(fā)展。