关于影响露天矿山中微差爆破技术的要点

胡召响

摘 要：深孔微差爆破技术在生产中的应用，提高了爆破的产能。即使大坡度的露天矿，也可以应用大型的开采设备，低风险投入，高效益和安全操作，在中小型的矿场中也可使用。本文从微差爆破的原理和实际操作采矿、爆破的多项工作等研究在露天矿山的开采过程中，研究应用中深孔微差爆破的几点影响要素；根据实际起草的爆破计划，参数设置，最小的排距，装药方式，堵塞的深度以及需爆破矿石的特点等。经过多次的实践检验，改进爆破方法，提高效率，降低矿山企业开采的成本，对同类地质下其他矿山开发，有借鉴作用。

关键词：微差爆破控制；深孔爆破；露天石矿

中图分类号：TD235.37 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）21-0230-02

1 微差爆破的实验原理

微差爆破，又名毫秒延时爆破，以毫秒为单位的时间间隔控制药包爆炸的先后次序。这种因为时间差的爆破，创造附加的自由面，增强其辅助功能；爆炸的应力波，相互影响，开采的石块大小相近，两个波源的相互作用，减弱对工作平面的震动，降低破坏，利于维护。

2 矿石特点对爆破效果的作用

差异的地质环境形成不同的岩石结构，具有不同的特点。矿石爆破就会对不一样的矿石产生的效果不同。岩石爆破性，是特定岩石在外在爆炸中的表现能力。是岩石固有的物理力学特征，炸药的化学反应和爆破技术的整体作用效果反应。它是岩石特有的内在的本身属性，是岩石多属性的整合体、表现为岩石在爆炸中抵抗能力，并决定爆破的成效。

2.1 矿石组成部分、晶体的内聚力和缝隙对爆破的影响

矿石都是由固体颗粒形成，颗粒之间存在缝隙。一旦矿石受到高温高压高冲击的时候，矿石的物理形态和内部颗粒排列发生改变，也就是矿石特点的改变。通常来说小颗粒大密度的矿物，形成的矿石硬度大，比较坚韧，其爆破性越差，也会耗费药包。当岩石密度变大，岩石硬度和爆破的抵抗作用就变大，爆碎以及抛移同一批的矿石，所需要的能量会更多。而沉积岩相对于一般矿石有所不同，不仅受到矿物的组成部分影响，更多的与胶结物，以及颗粒体积有关。胶结成分的性质则影响着矿石的可爆破性。比如，在沉积岩的胶结成分含有硅质，比含有铁氧化物，碳酸钙，常见黏土的岩石，其爆破性更差，矿石结构更稳固，更不容易被开采。当然这也与胶结物的含量有关，含量高的铁氧化物有可能会比低含量的硅质更难爆破。另外，矿石也是经过时间积累和自然力量的改变，岩石会风化，变质，结构更紧密，硬度更强，这样的矿石同样不易被爆破。从矿石的各个成分来说，每种成分具有不同的结晶骨架，而成分之间的排列结构，整体对外表现。化学性质稳定的成分，其分子内在聚力比较强。晶体分子相互的内聚力，结构排布和晶体性质的不足，决定了矿石的硬度。一般来说，成分晶体的内力弱于分子内部化学键的聚力。晶体颗粒较大，其内力越不稳定，爆破发生时，比分子更容易破坏。

矿石的形成必然渗入其他的杂质，形成缝隙，气泡，细微的裂口。内部的细小缺陷决定矿石的特质，明显的缝隙就直接破坏矿石的稳固，有利于爆破。当然这种缝隙不仅说的是矿石形成过程中的间隙，还含有做工生产，延时爆破叠加产生的裂缝，像断层，褶面，纹理，岩层的连接面等。

矿石的形成必然渗入其他的杂质，形成缝隙，气泡，细微的裂口。内部的细小缺陷决定矿石的特质，明显的缝隙就直接破坏矿石的稳固，有利于爆破。当然这种缝隙不仅说的是矿石形成过程中的间隙，还含有做工生产，延时爆破叠加产生的裂缝，像断层，褶面，纹理，岩层的连接面等。

2.2 岩石重度和孔隙率以及岩石物理力学性质对爆破的作用

岩石容重（重度）是在地心引力下的单位体积下岩石的重量，当然单位体积包含内部的缝隙杂质水泡。因此岩石的密度，各成分的堆积都会直接影响容重。岩石孔隙率，指的是块状岩石中空隙（所有非固态的部分）的体积在自然状态下占岩石表面总体积的比率。是单位岩石储存流动物质的能力表述，用百分比来记录表示。一般情况下岩石的孔隙率为5%到48%。岩石受到外界压迫时候，会减少空隙或者流体的体积，其孔隙率会降低。重度较大的岩石需要更大的冲击力量破坏其稳定结构，克服地心的吸引力。孔隙率变大时候，应力波的传递就会受到影响，爆破作用减弱。

因为爆破最直接就是力的作用，不同的岩石在力作用下表现不同的特性，弹性，脆性抗压性抗拉性等。塑性弹性的岩石在强力作用下，会变形，要想将其爆破，需要很大的能量。脆性的岩石则相反，很容易就被破坏，效果彻底，容易爆破。岩石的强度也影响着爆破结果。岩石强度主要体现在抗压，抗粘和抗拉几个方面。矿石的爆破主要是高压和扭曲冲击，通常高压下的拉伸冲击是主要部分，所以抗压对爆破的影响作用较弱，在實际生产中可以忽略。

2.3 爆炸产生的气体也有影响

岩石爆破产生的应力波和衍生气体，加强应力波的传播和缝隙的扩张，缝隙和岩石层面的各种缺陷相互影响形成网面裂纹，使得岩石破坏成大小相近的小块。所以说，爆炸产生的气体在爆破过程中很重要。因为气体比应力波施加影响的时间长，并且具有相对稳定的压力值，可以说气体在爆破过程是一个相对静态的过程。这样就可以根据参数设置，设计出不同的爆破模型实验生产。

3 爆破参数的设置对爆破效果的作用

3.1 排距如何影响爆破

针对同批同质的矿石爆破，岩石结构，埋药深度，位置以及炸药的质量数量相同，爆破效果将由抵抗线的设置和孔距的大小决定，不同的参数，将产生很大不同的结果。当前排距参数过大，爆破中容易造成根底遗留，大块的碎石较多，反冲影响较大。当然，要是太小，就会造成碎块容易抛，甚至飞石，也会消耗更多的炸药，增加钻孔的操作难度。因此在排距的选定时候，不能随意，选取合理的长度。根据岩石的特性，层理和间隙的大小，当前排线方向上的阻碍较小时，应选择长一点的排距，节省药包，爆破易于操作；阻力较大时，选择短一点的排距，作用效果直接。当然在实际工作时，也要考虑到台面的规则程度，大小，台阶和炸药的质量效果。

3.2 雷管的装药结构如何影响爆破

孔内如何装药也会直接影响矿山爆破的效果。根据炸药药包的直径和炮管直径关系，分为耦合（直径相等，没有间隙）不耦合装药（直径不同，有空隙）；根据炸药在炮管里的放置方式可以为连续（连续装满，无间隙）间隔装药（分段填药，存在间隙或其他间隔物）。

当炮孔直径等于药包直径时候，叫偶合。药包爆炸后形成波纹压缩圈，作用于矿石，矿石的小颗粒也集中来源于压缩圈之内。不耦合装药，其缝隙也会产生波，和爆炸的冲击波有所抵消，就会减弱压缩圈效果，小颗粒的开采量减少。因此，根据开采矿石的目的，来确定需要小颗粒或者减弱小颗粒的生产量。

微差爆破技术生产应用中，因级配受限，炮孔之间的距离应略小。如果采用连续无间隙的装药方式，堵塞就要取得较大数值，如此在炮口的顶部容易大块料堆积，矿石尺寸不均。鉴于这种情况，我们考虑间隔装药，避免顶部的大块不均。有时，遇到泥夹带，难度大的曲层分布，我们用间隔装药，药包上下爆破，岩粉末填充泥夹带，避免爆破能量的浪费。

现实矿石爆破，为了减少炮孔顶部的飞石，和增强爆生气体和应力波的作用效果，我们考虑加长炮孔堵塞的长度。然而，一旦孔塞太长，占用炮孔较大，就会使孔口处大块过多；孔塞太短，易飞石。所以我们要根据排距的长度计算出合理的孔塞长，一般是2.5～3m之间。

4 小 结

由以上从矿石本身特性和爆破参数设置以及爆破过程的空气，应力波等因素分析，我们更好把握爆破的可控因素。除外，还要考虑到实践中的爆破工艺，矿山真实情况等，制定科学的方案设计，提高爆破效率。

参考文献

[1]蔡 翔.露天矿台的控制爆破技术.低碳地产，2015（19）.

[2]梁为民.不耦合装药对爆破的影响因素.北京理工大学报，2012，32（12）.

[3]聂志炎.微差爆破技术在露天矿中的应用.露天采矿技术，2007（2）.

[4]田云生.露天采矿微差爆破技术的实验研究.矿业研究与开发，2005（6）.

收稿日期：2018-6-15