金屬礦山地下開采中深孔爆破工藝技術(shù)優(yōu)化

吳松平

（中國黃金集團(tuán)江西金山礦業(yè)有限公司，江西 德興 334213）

中深孔爆破技術(shù)是礦山開采過程中最常用的一種生產(chǎn)技術(shù)，具有效率高、作業(yè)時間短的特點(diǎn)，在礦山開采過程中發(fā)揮了重要的作用。但是中深孔爆破技術(shù)對起爆方式、炮眼深度計(jì)算等技術(shù)要點(diǎn)要求比較高，需要做好技術(shù)應(yīng)用管理，有效發(fā)揮中深孔爆破技術(shù)在礦山生產(chǎn)中的優(yōu)勢。

1 中深孔爆破技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)闡述

近年來，我國金屬礦山開采的質(zhì)量和效率都在大大提高，這其中離不開金屬礦山生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)工藝的支持。鑿巖爆破一直以來都是礦山生產(chǎn)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，中深孔爆破技術(shù)在礦塊回采中的應(yīng)用，不僅能夠有效解決礦山開采的難度，而且還提升了礦山生產(chǎn)的效率。具體的說，中深孔爆破技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)主要包括以下幾個方面。

1.1 安全高效

礦山開采過程中，中深孔爆破技術(shù)的應(yīng)用不僅能夠節(jié)約爆破器材，而且還減少了釬具的損耗。另外，中深孔爆破技術(shù)的應(yīng)用最主要的是提高了炮眼利用率，根據(jù)相關(guān)分析，在應(yīng)用中深孔爆破技術(shù)的礦山開采過程中，炮眼利用率至少提高了20%，礦山生產(chǎn)的效率大大提高。同時，中深孔爆破技術(shù)相對來說應(yīng)用的爆炸材料也比較少，爆破的安全系數(shù)高，礦山生產(chǎn)的安全性得到相應(yīng)的保障。

1.2 降低生產(chǎn)成本

采用了中深孔爆破技術(shù)的鑿巖爆破生產(chǎn)速度大大提高，中深孔爆破技術(shù)的應(yīng)用能夠有效減少回采過程中使用的設(shè)施設(shè)備的成本，例如通風(fēng)設(shè)施、掘進(jìn)機(jī)械等使用成本會大大降低，整個礦塊回采的工期會減少，相應(yīng)的人力、財(cái)力和物力成本都會得到有效控制。

1.3 為后續(xù)施工打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)

礦山生產(chǎn)過程中深孔爆破技術(shù)的應(yīng)用能夠在保證人員、設(shè)備不變的前提下減少礦塊回采的時間，為下一步礦山開采工作開展奠定良好基礎(chǔ)。

2 影響中深孔爆破技術(shù)應(yīng)用效果的因素分析

中深孔爆破技術(shù)在礦山生產(chǎn)中具有十分明顯的優(yōu)勢，但是在具體應(yīng)用過程中，如果沒有對各個方面因素進(jìn)行控制，就有可能對中深孔爆破的效果產(chǎn)生不良影響，具體的說，影響中深孔爆破效果的因素主要有以下幾個方面。

2.1 中深孔鑿巖施工

中深孔鑿巖施工的質(zhì)量和效果對裝藥、爆破、落礦以及礦石運(yùn)搬、礦石回收都會產(chǎn)生直接的影響，同時中深孔鑿巖施工還會對中深孔爆破的成本、爆破安全性以及人工勞動強(qiáng)度等產(chǎn)生影響。通常情況下，礦山中礦體各個水平的中深孔施工工期相對來說都比較長，并且在中深孔施工過程會受到礦山地質(zhì)條件、臨近中段水平爆破震動等相關(guān)因素的影響出現(xiàn)不同程度的施工損壞，有的中深孔甚至出現(xiàn)了堵塞、錯位等問題[1]，這不僅導(dǎo)致了中深孔爆破裝藥的藥量大大減少，更重要的是對中深孔爆破的質(zhì)量產(chǎn)生了不利影響。

2.2 爆破器材質(zhì)量存在問題

爆破器材的質(zhì)量與中深孔爆破的效果息息相關(guān)，如果爆破器材質(zhì)量存在問題，前一排的中深孔沒有正常起爆，后一排的中深孔沒有爆破的自由面，導(dǎo)致爆破異常，死炮懸頂。

2.3 人為因素的影響

爆破操作人員的身體素質(zhì)、專業(yè)能力以及工作經(jīng)驗(yàn)等會對中深孔爆破的效果產(chǎn)生影響，不同的操作人員，得到的爆破效果是不同的，為了保障中深孔爆破的效果，必須要對個人裝藥操作方法和習(xí)慣進(jìn)行規(guī)范，根據(jù)實(shí)際工作觀察分析，在中深孔爆破的具體實(shí)施過程中，經(jīng)常存在以下幾個方面的問題。一是相關(guān)準(zhǔn)備工作不足。在裝藥之前，沒有對炮孔孔壁的完整度進(jìn)行查驗(yàn)，沒有及時發(fā)現(xiàn)深孔中相互貫通、堵孔或者與上水平貫穿等問題，沒有進(jìn)行炮孔疏通，對于貫通孔、與上水平貫穿孔等沒有采取必要的防護(hù)措施就直接裝藥，爆破的安全性難以保障；二是相關(guān)細(xì)節(jié)管理不到位。受到個人判斷角度存在差異以及人為操作水平的限制，在中深孔爆破的現(xiàn)場，沒有對頂板、片幫浮石進(jìn)行徹底的撬除，在爆破過程中，由于臨近爆破區(qū)發(fā)生震動，掉落的浮石有可能會砸壞甚至是砸斷導(dǎo)爆管，產(chǎn)生拒爆，拒爆后只能在第二天進(jìn)行爆破，但是這個時間段內(nèi)，中深孔中的炸藥受潮，爆炸的性能和效果會受到一定的影響；三是客觀條件的制約。礦山巷道的空間是十分有限的，對中深孔的裝藥空間比較小，在裝藥過程中經(jīng)常會出現(xiàn)人員站立不穩(wěn)導(dǎo)致裝藥施力不足、裝藥量不夠以及裝藥密度不達(dá)標(biāo)等問題[2]；四是對裝藥設(shè)備的不良影響。在裝藥過程中，由于人為操作不當(dāng)導(dǎo)致裝藥器的低風(fēng)調(diào)節(jié)出現(xiàn)問題，低風(fēng)調(diào)節(jié)不合適，造成裝藥抽拔輸藥管的時候出現(xiàn)了夾管、跑管的問題，這直接影響到中深孔裝藥的密度，對爆破效果產(chǎn)生不利影響。

2.4 中深孔爆破的自由面

爆破自由面指的是在藥包附近的被爆破的巖體與空氣之間的接觸截面。自由面在中深孔爆破中發(fā)揮著十分重要的作用，是形成爆破漏斗的主要因素之一。目前在礦山生產(chǎn)過程中，中深孔爆破仍然以人工裝藥為主，因此在裝藥過程中，很容易受到主觀意識的影響，對中深孔的爆破自由面判斷不足，在組織中深孔爆破的時候出現(xiàn)了超前爆破的現(xiàn)象，也就是說中深孔的爆破不能對自由面進(jìn)行充分的利用，爆破效果不理想。

2.5 爆破補(bǔ)償空間

爆破補(bǔ)償空間是影響爆破效果的關(guān)鍵要素之一，如果爆破補(bǔ)償空間不足，那么就會對排炮的爆破產(chǎn)生壓制，不利于中深孔爆破能量的釋放，影響中深孔爆破的整體效果[3]。因此，在開展中深孔爆破之前，必須要留出足夠的補(bǔ)償空間，并且前一排中深孔爆破的效果會對后一排爆破效果產(chǎn)生直接的影響，例如前一排爆破效果不佳，就會導(dǎo)致后一排中深孔爆破的抵抗線增加，補(bǔ)償空間會相應(yīng)的減少，降低后一排爆炸的可能性，進(jìn)而形成一種超擠壓爆破，爆破的效果和安全性難以保證。

3 礦山地下開采中深孔爆破工藝技術(shù)優(yōu)化的對策和措施

為了保證中深孔爆破的安全和質(zhì)量，切實(shí)發(fā)揮中深孔爆破技術(shù)在礦山地下開采過程中的重要作用，建議從以下幾個方面采取措施，對礦山地下開采中深孔爆破工藝技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化。

3.1 創(chuàng)造有利的爆破條件

為中深孔爆破創(chuàng)造有利的條件是保證中深孔爆破效果和質(zhì)量的重要基礎(chǔ)，具體的說，需要在以下幾個方面采取措施。

一是在礦山地下開采生產(chǎn)的現(xiàn)場，要對中深孔爆破的現(xiàn)狀進(jìn)行科學(xué)的評估，結(jié)合現(xiàn)場的實(shí)際情況，為中深孔爆破留出足夠的補(bǔ)償空間；另外，在應(yīng)用中深孔爆破技術(shù)進(jìn)行爆破之前，出礦量必須達(dá)到相應(yīng)的要求，也就是說補(bǔ)償空間的系數(shù)至少要大于20%，這樣才能夠充分發(fā)揮中深孔爆破的技術(shù)優(yōu)勢；二是根據(jù)中深孔爆破補(bǔ)償空間的大小，對中深孔爆破的方式、爆破裝藥量等進(jìn)行科學(xué)合理的調(diào)整和優(yōu)化；三是保證垂直切割邊界有充足的自由面，減少因自由面不足導(dǎo)致的夾制作用；四是同一排的中深孔要采用同一段別進(jìn)行起爆，這樣能夠充分利用自由面，保證起爆的效果；五是深孔要使用導(dǎo)爆管、雷管以及導(dǎo)爆索聯(lián)合起爆的方式，這樣能夠保證爆破傳爆的可靠性；六是要及時清理和處理不合格的中深孔，深孔的裝藥量要符合相關(guān)的設(shè)計(jì)要求；七是在深孔裝藥之前，要對爆破器材的質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格的檢查，嚴(yán)禁不合格的爆破器材應(yīng)用在中深孔爆破當(dāng)中，影響爆破的質(zhì)量和安全。

3.2 改進(jìn)中深孔爆破的技術(shù)參數(shù)

根據(jù)礦山的實(shí)際情況對中深孔爆破的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化是保證中深孔爆破技術(shù)優(yōu)勢的關(guān)鍵。具體的說，要做好以下幾個技術(shù)參數(shù)的改進(jìn)。一是要對最小抵抗線進(jìn)行優(yōu)化。礦石破碎的內(nèi)在動力會產(chǎn)生爆破應(yīng)力波和爆轟氣體，其中爆破應(yīng)力波會讓礦巖產(chǎn)生裂隙，而爆轟氣體則會利用列席進(jìn)一步破碎礦巖。爆破應(yīng)力波的作用效果是隨著與爆源中心距離的大小而改變的，距離爆源中心距離越近，爆破應(yīng)力波越大，隨著距離增大，爆破應(yīng)力波呈現(xiàn)衰減態(tài)勢[4]，根據(jù)這一點(diǎn)，可以將爆破應(yīng)力波分為沖擊波作用區(qū)、壓縮波作用區(qū)以及彈性波作用區(qū)三個部分。其中，礦巖的破碎主要發(fā)生在沖擊波作用區(qū)以及壓縮波作用區(qū)，這兩個區(qū)的作用范圍通常情況下是藥包半徑的10倍至15倍，超出區(qū)域范圍的只能是通過爆炸生氣體使巖體產(chǎn)生拋擲進(jìn)而破碎；二是改進(jìn)炮孔的密集系數(shù)。礦巖的爆破依靠的是氣體的推力以及反向應(yīng)力波的作用，因此當(dāng)孔底距比較小的時候，炮孔之間會形成一個弱面，中深孔爆破過程中產(chǎn)生的爆破能量會從薄弱面產(chǎn)生逸散，爆破能量的作用得不到充分發(fā)揮，造成類似光面爆破的效果，過早產(chǎn)生的能量逸散還會導(dǎo)致礦巖局部區(qū)域未能完全破碎、爆破后大塊較多等問題。因此，必須要根據(jù)實(shí)際情況，對孔底距、最小抵抗線等進(jìn)行調(diào)整，改進(jìn)炮孔的密集系數(shù)；三是確定炸藥消耗量。炸藥消耗量也是影響中深孔爆破效果的重要因素之一，如果消耗量較大，那么就有可能造成爆破炸藥浪費(fèi)的問題，而如果炸藥的消耗量較少，那么有可能造成爆破不徹底、爆破達(dá)不到預(yù)期等問題，對后續(xù)的爆破效果也會產(chǎn)生一定不良的影響。

對于炸藥消耗量，通常情況下是根據(jù)q=Q/A進(jìn)行計(jì)算，其中，Q代表的是A炸藥量，而A代表的是體積，根據(jù)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)，q的值大約在0.3至0.4之間。

3.3 優(yōu)化中深孔爆破的工藝

優(yōu)化中深孔爆破工藝主要從以下幾個方面采取措施。一是要合理選取起爆間隔的時間。微差爆破不僅能夠降低地震爆破效應(yīng)，而且還能夠改善爆破塊度、提升爆破的質(zhì)量，但是微差爆破的效果取決于微差時間的合理控制[5]。

從爆破能力利用角度來分析，一方面要從應(yīng)力殘余作用的角度出發(fā)，先爆破的藥包與后爆破的藥包之間相互連貫，選取的爆破微差時間大約為5ms至35ms，另一方面，要從巖石相互撞擊作用角度出發(fā)，要給予相應(yīng)的時間讓巖體充分的爆開，為下一排爆破創(chuàng)造足夠的自由面，同時時間要縮短到前一排巖體正在運(yùn)動中、后一排巖體完全爆開，兩排運(yùn)動中的巖體再次發(fā)生撞擊，下一步的破碎，降低爆破后的大塊的產(chǎn)生，微差選取的時間為20ms至50ms；二是要對炮孔的裝藥密度進(jìn)行加強(qiáng)。這里主要的是要通過人為操作優(yōu)化加強(qiáng)炮孔的裝藥密度。一方面，要對相關(guān)人員進(jìn)行專業(yè)知識、相關(guān)技能的培訓(xùn)，提升中深孔爆破操作人員的專業(yè)能力和水平，保證其能夠在中深孔爆破過程中嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行裝藥。另一方面，要對每個炮孔的裝藥量進(jìn)行嚴(yán)格的統(tǒng)計(jì)，及時發(fā)現(xiàn)裝藥量不達(dá)標(biāo)的情況并進(jìn)行補(bǔ)充；三是要確保炮孔填塞。每一個炮孔在完成裝藥之后，都要進(jìn)行及時的填塞，這樣能夠加強(qiáng)爆破氣體的作用，改善和提升爆破的質(zhì)量。

3.4 加大人員培訓(xùn)力度

上文分析中提到，人為因素是影響中深孔爆破效果的重要因素之一，因此為了保證中深孔爆破工藝優(yōu)勢的發(fā)揮，必須要加強(qiáng)人員的培訓(xùn)。一方面，要加大中深孔爆破技術(shù)人員的培訓(xùn)工作，按照理論和實(shí)踐相結(jié)合的思路，通過專題講座、經(jīng)驗(yàn)交流等途徑提升專業(yè)人員的能力。另一方面，要加強(qiáng)安全培訓(xùn)。尤其是要對中深孔爆破相關(guān)細(xì)節(jié)進(jìn)行安全技術(shù)培訓(xùn)，保證爆破的安全和爆破質(zhì)量。

4 結(jié)語

中深孔爆破在金屬礦山地下開采中發(fā)揮著十分重要的作用，必須要結(jié)合礦山的實(shí)際情況，為中深孔爆破創(chuàng)造有利條件，并且改進(jìn)相關(guān)參數(shù)、優(yōu)化爆破工藝、加強(qiáng)人員培訓(xùn)，不斷提升和優(yōu)化中深孔爆破技術(shù)工藝，為礦山開采生產(chǎn)提供可靠的技術(shù)支持。