爆破采礦技術的發展及實際應用研究

李榮且

（1.保利新聯爆破工程集團有限公司，貴州 貴陽 550002；2.中交一公局第四工程有限公司，廣西 南寧 530032）

1 我國爆破采礦技術的發展現狀

我國在爆破采礦技術，特別是礦用炸藥的存儲技術和研發技術，不論從安全性還是有效性方面都與歐美等外國同專業的最高水平存在較大差距。由于改革開放市場化需要與國際標準對接，我國的爆破開采技術標準向西方國家的行業標準全面靠攏。包括炸藥使用標準、各種地質礦坑礦洞的爆破孔鉆孔深度和鉆孔距離以及炸藥存儲標準和相關管理標準等，都逐漸放棄之前大規模使用的前蘇聯式標準，轉而采用國際主流標準。但是，相較于外國普遍采用的硝銨類炸藥，我國更多采用銨梯炸藥、銨油炸藥、銨松蠟炸藥、漿狀炸藥（水膠炸藥）、乳化油炸藥、硝化甘油炸藥等。在引爆方式上也以導爆索、導爆管及電雷管引爆為主。

近些年來，隨著我國在無線通信領域取得飛躍，無線通信系統提供的較大的通信帶寬和較遠的信號覆蓋距離也讓大范圍內的遙控引爆成為可能。從而為爆破采礦作業帶來更高的安全性。

2 爆破采礦技術帶來的安全隱患

2.1 地震危害

基于現階段的應用經驗可以了解到，爆破采礦技術在應用過程中，其開采位置主要集中在地層深處，該區段的地質條件在實際應用中具備較強的特殊性。例如，該區段位置處會受到土應力、土壓力作用，處于高度負荷的狀態，完成區段爆破后，其平衡態會被打破，并在短時間內得到釋放，從而對不同巖層結構帶來較大的破壞性，在聯鎖反應下也會形成爆破地震，對上層土壤、地表建筑穩定性帶來較大的影響性，從而增加了爆破過程的危險性。

2.2 沖擊波危害

爆破采礦技術在應用過程中，也會在爆炸的瞬間對外釋放出非常大的能量，但是礦井巷道內空間比較狹小，其瞬間產生的沖擊波也會沿著狹窄巷道進行集中釋放，并隨著釋放距離的延長逐漸減弱。期間所經過的設備、人員均會帶來較大的危害性，這樣需要提前擬定好相應的安全防護措施，以提高巷道作業環境的安全性。

2.3 飛石危害

從爆破作業情況來看，飛石所帶來的危害性非常大，屬于作業期間危險系數最高的危害。在爆炸工作完成后，爆炸沖擊會賦予飛石非常大的動能，初始速度非常快，臨近中心的飛石，初始速度甚至會超過步槍子彈的發射速度，具備極強的穿透性。而且爆破作業后產生的飛石總量較多，其擴散方向無法確定，在此情況下會給臨近的機械設備、人員帶來非常嚴重的安全威脅，這也需要在施工前做好非常充足的安全措施，確保開采活動的順利進行。

2.4 噪聲危害

在爆破采礦技術的應用過程中，噪音也會帶來較大的危害。在爆破施工中所產生的噪音具有的固性，來源于爆破后沖擊波在巷道內傳遞、擊打圍巖、擊打機械產生的高分貝噪音，對采礦人員身體帶來較大影響。對此在開采過程中，也需要做好相應的防護工作，如配備耳塞、隔音棉等額，從而降低噪聲帶來的危害性。

3 爆破采礦技術的實際應用

3.1 淺孔爆破技術

該技術主要是指爆破孔直徑相對較小的爆破作業技術，從實際應用情況來看，所設置的爆破孔直徑控制在30mm～75mm，其涉及到的爆破孔深度也會控制在5.0m以內，在遇到特殊情況時，其深度可能會達到8.0m，例如，目前使用較多的鑿巖臺車在鉆孔時，對于周圍圍巖的影響性較低，因此其鉆孔深度也可以適當提高，滿足特殊作業要求。該技術在實際應用中，具備了機動性良好、靈活性強、準備工作比較簡單等優勢，在一些對原礦石品質要求較高、埋藏條件比較復雜的礦區中應用較多。需要注意的是，該技術在應用中，很容易在爆炸物裝填、爆炸引線、炸藥引爆等環節出現失誤，其安全隱患發生幾率相對較高，也是需要重點關注的內容。

3.2 深孔爆破技術

該技術主要是指爆破孔直徑相對較大的爆破作業技術，從實際應用情況來看，所設置的爆破孔直徑控制在75mm～310mm，目前使用較多的爆破孔直徑在200mm～250mm，其涉及到的爆破孔深度也會控制在15.0m以上，在遇到特殊情況時，其深度可能會達到20.0m。該爆破技術在應用過程中，其能夠爆破的巖礦數量相對較大，而且能夠和其他技術結合在一起進行使用，具備較強的兼容性。目前技術在應用中使用的深孔有垂直深孔與傾斜深孔兩類，以傾斜深孔為例，所使用牙輪鉆機來進行鉆取，其傾斜度控制在75°至80°，以得到可靠的鉆進深孔。

3.3 多排孔微差擠壓爆破技術

在礦產需求量不斷增多的背景下，礦產生產要求也在不斷提高，這也增加了開采過程的爆破量，這也需要搭配爆破量較大的爆破方法來完成作業。多排孔微差擠壓爆破技術在應用中，會在預設區域依次布設好爆破孔，經過計算后向其中添加適量的炸藥，合理安排材料爆破次序，引爆后確保炸藥可以按次序依次完成爆破作業。一般情況下，單次作業時每一次能夠完成5～10排炮孔的爆破工作，所能夠爆破的巖石總量在30萬～50萬噸。該方法在應用中，具備了作業時間較短、工作效率較高、爆破后碎石體積較小等特點，多用在露天石礦開采活動中。

3.4 等離子采礦技術

該技術作為一類新型爆破技術，在實際應用中，其主要的作用原理在于利用電能的作用，將爆破孔內的電解液轉換為高壓、高溫狀態的等離子氣體，而等離子氣體也會在短時間內迅速膨脹轉換為沖擊波，從而帶來類似炸藥爆炸后所帶來的效果。基于以往實驗資料可以了解到，等離子氣體爆破所產生的瞬時壓力可突破2GPa，在超強壓力下能夠將質地堅硬的花崗巖、玄武巖破壞，從而在短時間內完成既定的開采任務。相較于其他爆破技術，該技術在應用中并不需要使用硫化物或者硝基炸藥，可以有效減少對環境的污染性，同時也具備操作便捷、安全性高等特點，目前在許多領域中都得到了應用推廣。

3.5 激光和光纖爆破技術

目前國內資源開采已從淺層開始向深層過渡，所遇開采地形復雜度、不穩定性也在不斷提升，對于爆破技術的應用要求也在提高。激光和光纖爆破技術在應用中，主要原理是利用激光穿透性、能量性來完成起爆任務，從而最大限度保護巷道內作業人員生命安全。技術在應用中，可以充分規避掉雜亂電流所帶來的不利影響，而且在出現斷燃的情況后，也可以實現遠距離續燃操作，確保了參與爆破任務人員的生命財產安全。需要注意的是，技術自身的操作要求相對較高，這也對操作人員綜合能力提出了相關要求，也是技術推行期間需要注意的內容。

3.6 堵塞爆破技術

相較于上述其他的爆破技術，堵塞爆破技術的使用時間相對較長，其袋應用體系的完善度相對較高。在技術應用中，其應用原理在于利用炸藥對炮孔進行填堵處理之后，會利用常用爆破介質對其進行處理，隨后也會對水炮孔具體的工作情況進行跟蹤，而且在炸藥得到防水處理之后，可以確保結構和孔壁之間的迅速關聯。而且炸藥放置在孔洞內進行注水時，也可以將爆破用炸藥運輸到合適位置，能夠有效降低炮孔出現封堵的問題，進而提升爆破效率與爆破質量，同時這也為爆破活動的順利進行奠定了基礎。

3.7 精準爆破技術

從實際應用情況來看，該爆破技術多應用在一些大型爆破開采活動中，例如，一些需要開鑿土方量較大礦區，為了在確保開挖效率和開挖過程的安全性，需要基于精準計算結果來設置精準爆破路線。按照已經擬定好的輪廓線，進行深孔的布設，隨后借助預裂的方法來完成深孔預裂處理，從而完成該位置的精準爆破工作，提高爆破結果的可靠性。該技術在實際應用中，具備開采速度快、開采質量高、對周圍影響性小等特點，目前多用于一些大型礦山的開采活動，而前期數據計算質量也將影響到后續工作的開展速度和效果[1]。

3.8 無限分段起爆網絡技術

在實際應用中，該技術的應用原理在于，在區域內布設若干個爆破點，各階段都會保持相應的關聯性，隨后利用網絡來完成分段爆破，達到最終的爆破結果。該技術在實際應用中，因為存在較多的爆破點，其對應的安全風險也在提升，為確保開采過程的安全性，也需要做好安全防護處理，降低安全風險發生幾率。根據已有應用經驗，在技術應用中其劣勢在于進行起爆處理前，無法對起爆設備、起爆儀器進行近距離檢查，這也增加了檢查結果的容錯率。對此，也需要對其進行質量檢查，以營造良好的起爆空間[2]。

3.9 水膠炸藥爆破技術

除上述提到的應用技術外，水膠炸藥爆破技術也是經常使用到的作業技術。該技術在應用中，會將錢油炸藥作為技術應用期間的主要載體，填充到炮孔中之后，按常規介質條件來完成爆炸處理，達到既定的爆炸要求。需要注意的是，該技術在應用中使用到的錢油炸藥，在爆炸后的粉塵也具備一定的可燃性額，尤其是在含硫豐富度較高的礦層中，很容易出現爆炸燃燒的情況。為了高效解決這一問題，也需做好炸藥引燃性調整，以提高作業結果的安全性。

4 結語

綜上所述，從目前行業發展情況來看，爆破采礦技術已經取得了良好發展，通過梳理技術發展及實踐要點，對于加快技術體系完善速度，提升爆破技術應用價值有著積極地意義。