爆破技术在采矿工程的应用探讨

海 祥

（江西铜业集团东同矿业有限责任公司，江西 抚州 331812）

爆破技术一般在采矿工程中应用的比较频繁，主要是利用具有非常大能量爆炸的炸药对物体上进行破坏的行为。近几年来，在科学技术的支持下，越来越多的爆破技术在采矿工程的建设中被广泛应用，爆破技术应用在采矿工程中是具有一定原理的，在大量炸药的外力作用下瞬间产生高热气体，从而在矿山结构中引发爆炸，满足了采矿工程建设的需求。

1 爆破技术在采矿工程中应用的原理

1.1 爆炸和炸药的应用原理

爆炸是一种由物质向物理变化或是化学变化过渡的现象，在变化的过程中能放出巨大的能量对周围的环境和结构产生破坏，声音、光和热等各种效应也同时产生[1]。将爆破技术应用在采矿工程中，首先就要调查清楚各种烟花爆炸的种类和含量，将烟花爆炸种类与采矿现场的实质勘测进行对照，以此确定最终合适的爆炸种类。目前在市场上的爆炸种类主要有三种：物理爆炸、化学爆炸和核爆炸，采矿工程在明确爆炸种类后，还要清楚地了解和确定炸药爆炸的具备条件，一是必须具备足够的放热反应，二是必须具备高速进行的反应，三是必须具备能够产生大量的气体。只有具备了这三个条件，炸药才能发挥出其最大的作用。

除此之外，在使用炸药之前还要了解它的化学反应，爆炸只是炸药的四种反应形式之一，它主要是由热分解、燃烧、爆炸和爆轰等四种反应形式组成，这四种反应形式可以互相转化，在最佳时机能达到爆破的最佳效果。

1.2 爆破技术的表现形式和操作步骤

爆破技术的表现形式有很多，主要有声音、光、热、震动、尘土、沙石和坍塌等表现形式。因此，在采矿工程使用爆破技术之前必须要进行详细的地址勘测，了解和掌握有效的地址勘测，对采矿工程的顺利进行具有重要的作用[2]。在清楚地了解地址勘测的情况后，再进行具体的施工和组织设计，从而使得爆破的过程得以顺利进行，接着就是将具体的设计与各种大型的爆破工程的评价相结合，综合所有的情况后再对矿山工程进行具体的施工，具体施工的流程主要是钻眼——装炸药——沿线——检查——爆破，完成这些操作流程后，要验收矿山的爆破工程以及进行详细的评价，使得矿山工程的质量得到有效的保证。

2 爆破技术在采矿工程中的应用

2.1 地下矿场爆破技术

爆破技术在采矿工程的应用方向主要有三种，分别是地下矿场开采、露天矿场开采和爆破工程等。在地下矿场进行爆破技术的方式主要有井下掘进爆破和采场爆破，在使用井下掘进爆破的方式时，首先要了解和分析它的爆破特点和应该重点防范的内容；其次就是设计好爆孔的布置形式以及爆破顺序，并且在设定井下掘进爆破的参数时要具有规范性和标准性；最后在光面爆破和天井深巷爆破掘进的要求下，顺利完成井下掘进爆破的操作。

在进行井下掘进爆破时，首先要了解它的特点，并根据它的特点来进行具体的操作。在爆破的过程中要采取有效的爆破处理措施，使得爆破的准确性以及相应进尺尺寸的要求得到有效的保证，将其特点进行结合得出一套科学有效的爆破方案，根据爆破方案将不同类型的炮眼进行科学合理的布置，进而有效保证和提高断面展示时达到了井巷掘进的爆破效果[3]。井下掘进爆破的开展必须要严格地按照国家规定的相关要求执行，规格设计也要满足设计要求和施工规范要求。在设置爆炸的时候，要充分的考虑它的集中性，以保证爆炸时它的跨度能够均匀，炮眼布置的规范性和合理性能够有效提高它的使用效率，从而降低了不必要的成本开支。

炮孔布置的形式以及起爆的顺序在爆炸操作中非常的重要（如图1 所示）。掏槽孔、辅助口和周边口是炮孔的布置形式，合理有效地布置各种各样的炮孔，能够使起爆的顺序得以顺利地进行和完善。有效的掏槽孔设计能够发挥出其最优价值，其主要能够将工作面的部分岩石破碎并有效的抛出去，在很大程度上降低了安全事故的发生，在岩石破碎抛出的同时，还能够形成第二个自由面，保证应用的爆破技术满足了采矿工程建设的需求。周边空布置能够有效地控制井巷横断面形状和相应的横断面方向，从而满足了爆破设计在井巷横断面的尺寸、形状和方向上的需求，为进一步有效开展炮孔布置工作奠定良好的基础。

图1 爆破布置应用形式示意图

要严格遵守炮孔起爆的操作顺利。炮孔起爆的规范性顺序有利于保证采矿工程的顺利实施，也有利于在起爆时保证爆破的安全性，将既定爆炸的爆破效果有效地实现，因此，要非常重视和遵守炮孔起爆顺利的布置。在一般情况下，炮孔起爆的顺序主要是从掏槽孔、辅助口和周边孔进行安排和布置，所有的顺序布置妥善后，才可以进行第二组的起爆顺序，第二组的起爆顺序也要科学合理地安排，在充分利用第一组起爆顺序的布置基础上，对起爆顺序进行先后次序的合理安排，从而有效的形成了有利于起爆顺利进行的爆孔自由面。一次性爆孔实施的数目越多，其相应的爆孔段数目也越多，在自由面充分利用的基础上，能够有效降低振动对空气的冲击力度，这个操作也在很大程度上有效地降低了冲击波的强度和产生的噪音。

2.2 井巷掘进爆破参数

炮孔直径的大小对很多相关的参数都有着直接的影响作用，比如凿岩的生产效率、炮孔的数目、单位的消耗量、爆破块度、井巷以及周壁的平整些等都会受到炮孔直径大小的直接影响。因此，炮孔直径的设置在爆破的过程中必须是完全符合爆炸能量的需求，当炮孔直径增大到一定程度时，爆炸的能量能够有效的集中到一起，在很大程度上有效提高了爆炸的速度和爆轰的稳定性。如果炮孔的直径增大到超出了爆炸能量的需求，就不利于提升凿岩速度，使得凿岩速度逐渐地降低，同时也会相继地减少了炮孔数目，进而导致岩石破碎的质量显著降低，因此，在设计炮孔的直径时不宜过大[4]。炮孔直径大小的设计是根据大断面井巷的面积进行设定的，如果大断面井巷的面积是6.5m2以上的，就可以采用37mm～44mm 左右的药卷进行爆破；如果小断面井巷的面积是4.5m2以上的，加上它的岩石非常的坚硬，就可以采用24mm～31mm 直径的具有高强威力的炸药，使得爆破效果达到预期的设定。正常的炮孔直径比相应的药卷直径要大一些，所以控制的范围在6mm～10mm 左右就好，并且采用氩气装钥匙孔体积就可以将其利用效果发挥出最大化。

在平巷中决定炸药单位消耗量的时候，岩石坚固的系数和掘进断面面积都可以用来参照和确定。但是在实际的生产过程中，大部分都是根据已有的经验进行确定，在一般情况下，根据辅助孔的孔距主要控制在350mm～650mm，周边孔主要是650mm～750mm，周边孔与轮廓线之间的距离可以控制在100mm～200mm 左右，而且顶上板孔要向下和向外倾斜5 左右，底下板孔也要同时向上向外倾斜5 左右，同时两边的孔底都要落在距离轮廓线90mm 左右的地方。

2.3 采场爆破技术特点

地下采场比井巷掘进爆破形成的自由面数量还要多，在炮孔数量、封矿面积和爆破量等方面的数量都是比较大的。进行地下采场爆破时，爆破的用药量较大，但是产生的炸药单位消耗量却比较低，再加上爆破方案和起爆顺利的设计异常的繁杂，因此，在爆破的过程中，科学合理的组织工作是非常有必要的。在开展地下采场爆破工作时，必须要保证和提高爆破作业的安全性，使得每米的封矿量大，大块的岩石碎块比较少，在进行第二次爆破的时候爆破量就比较小；使得粉末碎块的矿石较少，降低矿石的损失和材料消耗量，进而有效地保证了地下采场爆破的效果和质量。

2.4 VCR 采矿法爆破技术

VCR 采矿爆破技术是一个新型的有效的爆破方式，它是在利文斯顿爆破漏斗理论的基础上进行创造和发明的，它的爆破方式异常的新意和有效，是现阶段被人们广泛接受和应用的爆破技术[5]。它的使用方式是在上巷道和下巷道的内部按照合适的孔距进行凿岩，在直径较大的深孔道下部切割一个与上巷道的十字顶部平台，随后就可以装入药包，药包的长度最好不要超过炮孔直径的5、6 陪，然后按分层沿着巷道自下而上的崩落具有一定厚度的矿石，最终将采矿工程的整个作业顺利完成。

3 总结

总之，将有效的爆破技术应用在采矿工程的建设中具有非常重要的作用和意义。它在很大程度上影响和促进了我国煤矿产业的可持续发展。因此，我们国家要针对爆破技术在采矿工程中的原理和应用，再结合具体的地址勘测情况，进行科学合理的设计方案，保证和提高采矿作业在爆破过程中的安全性和有效性，进而有效提升采矿工程的工作效率和质量。