爆破采矿技术的发展及实际应用研究

李荣且

（1.保利新联爆破工程集团有限公司，贵州 贵阳 550002；2.中交一公局第四工程有限公司，广西 南宁 530032）

1 我国爆破采矿技术的发展现状

我国在爆破采矿技术，特别是矿用炸药的存储技术和研发技术，不论从安全性还是有效性方面都与欧美等外国同专业的最高水平存在较大差距。由于改革开放市场化需要与国际标准对接，我国的爆破开采技术标准向西方国家的行业标准全面靠拢。包括炸药使用标准、各种地质矿坑矿洞的爆破孔钻孔深度和钻孔距离以及炸药存储标准和相关管理标准等，都逐渐放弃之前大规模使用的前苏联式标准，转而采用国际主流标准。但是，相较于外国普遍采用的硝铵类炸药，我国更多采用铵梯炸药、铵油炸药、铵松蜡炸药、浆状炸药（水胶炸药）、乳化油炸药、硝化甘油炸药等。在引爆方式上也以导爆索、导爆管及电雷管引爆为主。

近些年来，随着我国在无线通信领域取得飞跃，无线通信系统提供的较大的通信带宽和较远的信号覆盖距离也让大范围内的遥控引爆成为可能。从而为爆破采矿作业带来更高的安全性。

2 爆破采矿技术带来的安全隐患

2.1 地震危害

基于现阶段的应用经验可以了解到，爆破采矿技术在应用过程中，其开采位置主要集中在地层深处，该区段的地质条件在实际应用中具备较强的特殊性。例如，该区段位置处会受到土应力、土压力作用，处于高度负荷的状态，完成区段爆破后，其平衡态会被打破，并在短时间内得到释放，从而对不同岩层结构带来较大的破坏性，在联锁反应下也会形成爆破地震，对上层土壤、地表建筑稳定性带来较大的影响性，从而增加了爆破过程的危险性。

2.2 冲击波危害

爆破采矿技术在应用过程中，也会在爆炸的瞬间对外释放出非常大的能量，但是矿井巷道内空间比较狭小，其瞬间产生的冲击波也会沿着狭窄巷道进行集中释放，并随着释放距离的延长逐渐减弱。期间所经过的设备、人员均会带来较大的危害性，这样需要提前拟定好相应的安全防护措施，以提高巷道作业环境的安全性。

2.3 飞石危害

从爆破作业情况来看，飞石所带来的危害性非常大，属于作业期间危险系数最高的危害。在爆炸工作完成后，爆炸冲击会赋予飞石非常大的动能，初始速度非常快，临近中心的飞石，初始速度甚至会超过步枪子弹的发射速度，具备极强的穿透性。而且爆破作业后产生的飞石总量较多，其扩散方向无法确定，在此情况下会给临近的机械设备、人员带来非常严重的安全威胁，这也需要在施工前做好非常充足的安全措施，确保开采活动的顺利进行。

2.4 噪声危害

在爆破采矿技术的应用过程中，噪音也会带来较大的危害。在爆破施工中所产生的噪音具有的固性，来源于爆破后冲击波在巷道内传递、击打围岩、击打机械产生的高分贝噪音，对采矿人员身体带来较大影响。对此在开采过程中，也需要做好相应的防护工作，如配备耳塞、隔音棉等额，从而降低噪声带来的危害性。

3 爆破采矿技术的实际应用

3.1 浅孔爆破技术

该技术主要是指爆破孔直径相对较小的爆破作业技术，从实际应用情况来看，所设置的爆破孔直径控制在30mm～75mm，其涉及到的爆破孔深度也会控制在5.0m以内，在遇到特殊情况时，其深度可能会达到8.0m，例如，目前使用较多的凿岩台车在钻孔时，对于周围围岩的影响性较低，因此其钻孔深度也可以适当提高，满足特殊作业要求。该技术在实际应用中，具备了机动性良好、灵活性强、准备工作比较简单等优势，在一些对原矿石品质要求较高、埋藏条件比较复杂的矿区中应用较多。需要注意的是，该技术在应用中，很容易在爆炸物装填、爆炸引线、炸药引爆等环节出现失误，其安全隐患发生几率相对较高，也是需要重点关注的内容。

3.2 深孔爆破技术

该技术主要是指爆破孔直径相对较大的爆破作业技术，从实际应用情况来看，所设置的爆破孔直径控制在75mm～310mm，目前使用较多的爆破孔直径在200mm～250mm，其涉及到的爆破孔深度也会控制在15.0m以上，在遇到特殊情况时，其深度可能会达到20.0m。该爆破技术在应用过程中，其能够爆破的岩矿数量相对较大，而且能够和其他技术结合在一起进行使用，具备较强的兼容性。目前技术在应用中使用的深孔有垂直深孔与倾斜深孔两类，以倾斜深孔为例，所使用牙轮钻机来进行钻取，其倾斜度控制在75°至80°，以得到可靠的钻进深孔。

3.3 多排孔微差挤压爆破技术

在矿产需求量不断增多的背景下，矿产生产要求也在不断提高，这也增加了开采过程的爆破量，这也需要搭配爆破量较大的爆破方法来完成作业。多排孔微差挤压爆破技术在应用中，会在预设区域依次布设好爆破孔，经过计算后向其中添加适量的炸药，合理安排材料爆破次序，引爆后确保炸药可以按次序依次完成爆破作业。一般情况下，单次作业时每一次能够完成5～10排炮孔的爆破工作，所能够爆破的岩石总量在30万～50万吨。该方法在应用中，具备了作业时间较短、工作效率较高、爆破后碎石体积较小等特点，多用在露天石矿开采活动中。

3.4 等离子采矿技术

该技术作为一类新型爆破技术，在实际应用中，其主要的作用原理在于利用电能的作用，将爆破孔内的电解液转换为高压、高温状态的等离子气体，而等离子气体也会在短时间内迅速膨胀转换为冲击波，从而带来类似炸药爆炸后所带来的效果。基于以往实验资料可以了解到，等离子气体爆破所产生的瞬时压力可突破2GPa，在超强压力下能够将质地坚硬的花岗岩、玄武岩破坏，从而在短时间内完成既定的开采任务。相较于其他爆破技术，该技术在应用中并不需要使用硫化物或者硝基炸药，可以有效减少对环境的污染性，同时也具备操作便捷、安全性高等特点，目前在许多领域中都得到了应用推广。

3.5 激光和光纤爆破技术

目前国内资源开采已从浅层开始向深层过渡，所遇开采地形复杂度、不稳定性也在不断提升，对于爆破技术的应用要求也在提高。激光和光纤爆破技术在应用中，主要原理是利用激光穿透性、能量性来完成起爆任务，从而最大限度保护巷道内作业人员生命安全。技术在应用中，可以充分规避掉杂乱电流所带来的不利影响，而且在出现断燃的情况后，也可以实现远距离续燃操作，确保了参与爆破任务人员的生命财产安全。需要注意的是，技术自身的操作要求相对较高，这也对操作人员综合能力提出了相关要求，也是技术推行期间需要注意的内容。

3.6 堵塞爆破技术

相较于上述其他的爆破技术，堵塞爆破技术的使用时间相对较长，其袋应用体系的完善度相对较高。在技术应用中，其应用原理在于利用炸药对炮孔进行填堵处理之后，会利用常用爆破介质对其进行处理，随后也会对水炮孔具体的工作情况进行跟踪，而且在炸药得到防水处理之后，可以确保结构和孔壁之间的迅速关联。而且炸药放置在孔洞内进行注水时，也可以将爆破用炸药运输到合适位置，能够有效降低炮孔出现封堵的问题，进而提升爆破效率与爆破质量，同时这也为爆破活动的顺利进行奠定了基础。

3.7 精准爆破技术

从实际应用情况来看，该爆破技术多应用在一些大型爆破开采活动中，例如，一些需要开凿土方量较大矿区，为了在确保开挖效率和开挖过程的安全性，需要基于精准计算结果来设置精准爆破路线。按照已经拟定好的轮廓线，进行深孔的布设，随后借助预裂的方法来完成深孔预裂处理，从而完成该位置的精准爆破工作，提高爆破结果的可靠性。该技术在实际应用中，具备开采速度快、开采质量高、对周围影响性小等特点，目前多用于一些大型矿山的开采活动，而前期数据计算质量也将影响到后续工作的开展速度和效果[1]。

3.8 无限分段起爆网络技术

在实际应用中，该技术的应用原理在于，在区域内布设若干个爆破点，各阶段都会保持相应的关联性，随后利用网络来完成分段爆破，达到最终的爆破结果。该技术在实际应用中，因为存在较多的爆破点，其对应的安全风险也在提升，为确保开采过程的安全性，也需要做好安全防护处理，降低安全风险发生几率。根据已有应用经验，在技术应用中其劣势在于进行起爆处理前，无法对起爆设备、起爆仪器进行近距离检查，这也增加了检查结果的容错率。对此，也需要对其进行质量检查，以营造良好的起爆空间[2]。

3.9 水胶炸药爆破技术

除上述提到的应用技术外，水胶炸药爆破技术也是经常使用到的作业技术。该技术在应用中，会将钱油炸药作为技术应用期间的主要载体，填充到炮孔中之后，按常规介质条件来完成爆炸处理，达到既定的爆炸要求。需要注意的是，该技术在应用中使用到的钱油炸药，在爆炸后的粉尘也具备一定的可燃性额，尤其是在含硫丰富度较高的矿层中，很容易出现爆炸燃烧的情况。为了高效解决这一问题，也需做好炸药引燃性调整，以提高作业结果的安全性。

4 结语

综上所述，从目前行业发展情况来看，爆破采矿技术已经取得了良好发展，通过梳理技术发展及实践要点，对于加快技术体系完善速度，提升爆破技术应用价值有着积极地意义。