爆破技术在采矿工程中的应用探索

谢焕舜

（本溪钢铁（集团）歪头山铁矿，辽宁 本溪 117000）

1 爆破技术概述

（1）爆破技术简介。爆破技术顾名思义，就是爆炸和破坏，即利用炸药爆炸的力量来对某种物体的原结构进行破坏。爆破技术所涉及的学科较多，涵盖力学、物理学、化学、数学、工程地质以及材料动力学等等。工程爆破技术的能量源是炸药，其蕴含着巨大的能量。通常来说，一公斤的普通工业炸药能够将物体原有的结构进行完全的破坏，被爆破的物质经过炸药的作用会呈现出流体或弹塑性体状态。据不完全测算，一公斤普通炸药其能够释放3520000焦耳能量，在化学反应作用下能够产生472000000次方千瓦的功率，温度能够高达3000℃，可见其释放的能量是巨大的。

（2）爆破技术的应用。爆破在很多行业中被广泛的应用，诸如采矿、隧道挖掘等等，通过炸药爆炸产生的能量对原有的结构进行破坏，得到人们预想的结果。从而爆破技术得到了广泛的应用，尤其是在矿山开采、石方开挖等工程中，爆破技术对于这类工程是不可或缺的，是工程得以实施的前提。炸药和起爆器材是爆破工程的必备材料。水胶炸药、硝胺类炸药是我国爆破技术中常用的两种炸药类型；起爆器材的种类则相对丰富多样，导爆索、数码电雷管以及导爆管雷管等都是常用的起爆器材。

（3）爆破采矿技术的原理。炸药爆炸必须同时具备三个条件，一是发生放热反应，这也是告诉自动进行的首要条件，二是反应高速进行，由此才能带来更大的能量，三是生成大量的气体，这也是做功的介质。依托于外力的作用将炸药爆炸，爆炸过程中产生大量的热量并释放，形成高热的气体，从而利用爆炸过程中产生的强烈冲击力，击破矿石，这就是爆破采矿技术的工作原理。爆破工作中最重要的就是安全问题，爆破过程中炸药爆炸是主要安全事故，为此需要采取有效的安全防护措施避免炸药意外爆炸，只有不断完善爆破技术，降低爆破的风险性，才能够更好地推广爆破技术工业生产及人们生活中的应用。

2 爆破技术在采矿工程中的应用

（1）中深孔爆破技术。中深孔爆破技术是当前国内主要采用的一种爆破方式，主要应用在采矿、铁路开挖、水利工程以及矿山剥离等工程中。一般来说，对于中小型露天矿山开采，主要推广的技术就是中深孔爆破技术，将开采技术和凿岩穿孔设备应用于中小型露天矿山。根据露天矿山地形地貌和生产规模的不同，资金投入的差异等采用不同的开采方式，诸如采用中深孔简易台阶、标准台阶以及轻型钻机的矮台阶等方式开采。爆破过程中，爆破技术可以采取多段微差爆破的形式，主要以非电起爆系统为主。露天矿山的条件不同，而中深孔爆破开采技术种类较多，刚好契合，为露天矿山安全技术改造提供了有力的支持，提供了多种技术途径和操作手段；为开采提供了较高的安全保障和良好的作业条件，由此推动了开采能力的提升，提高了生产效率，同时还兼具爆破量大、飞石少、爆破器材配送便利等多个优点，有效地提升了综合效益。中深孔爆破技术的应用，颠覆了以往浅孔爆破的方式。在实际的应用中不宜将安全平台设计过大，要注意前排药量要比后排的小，减小抛掷距离，确保爆破松散度并有效控制飞石距离。

（2）等离子爆破技术。炸药爆破是传统的爆破技术中最常见的形式，但炸药爆炸时产生的有害气体对环境产生不良影响，污染环境。今天，我们追求地是可持续发展，在人们环保意识日益攀升的状态下，爆破技术的应用必须要关注环境保护的问题，尽量降低爆破技术给环境带来的污染。等离子爆破技术就是通过利用电能取代化学能，从而实现对岩石的破坏。工作原理如下：通过在蓄能电容器中储存巨大的电能，通过遥控器触发电路的充分利用，从最大电流开关装置进行启动并工作，此外还有有效完成闭合工作。在起爆情况下，电容器能够向着封闭的炮孔底释放出巨大的电能。释放出来的电能能够有效地转化电解质，将电解质转化为等离子，其压力能够达200MPa。等离子在加速膨胀的状态下能够击碎岩石。等离子爆破技术具有多方面的优势，其不仅不生成有害气体，还能够保护采矿环境。

（3）数码电子雷管爆破技术。数码电子雷管与普通雷管无论是技术性能还是使用方法等方面有优势，普通雷管的使用原理是依托于化学物质燃烧的作用来实现时间的延期，而电子雷管则是通过在自带微型电子芯片定时实现延期。在实际爆破中，爆破员将按爆破设计预先编好的顺序对数码雷管进行授时，使相邻炮孔按顺序合理地完成延期间隔起爆。数码雷管的延期时间可根据爆破现场实际需要做出适当调整。电子雷管的每一发都有一个防护滤波器，该滤波器与环形线一同实现共同工作，从而有效地规避安全隐患。另外数码雷管能够在线检测避免出现漏连或遗失。

电子雷管爆破技术当前已被广泛应用到采矿工程中，其所具有的精密度高、爆破质量优良等推动了该技术在采矿工程的广泛应用。

（4）激光和光纤起爆系统。激光和光纤起爆系统是由两部分构成的，分别为激光起爆系统和光纤起爆系统，但其控制源相同，是由同一台激光装置来进行控制的。其引爆原理是通过光纤母线和光纤脚线进行照射来实现引爆。激光和光纤起爆系统是一种新型起爆系统，已经在采矿工程中进行了广泛的应用。激光照射对于人的不良影响较小，该方法还可以进行远距离起爆，这些都是该起爆方法的优点。激光和光纤起爆系统的应用过程中，激光点火和续燃的性能都比较高，在安全性方面也更高，施工现场很少产生火药残留的情况，整体效果与电雷管效果基本一致，因此在采矿工程中被提倡。

（5）水胶炸药爆破技术。当前在我国采矿行业中，铵油炸药是使用最为普遍的一种炸药，因为铵油炸药价格低、性能好，在业内获得了广泛的好评和应用。但是，铵油炸药具有一个显著的缺点即可燃性极高，在爆炸过程中可能引燃爆炸产生的粉尘，从而导致安全事故，尤其是开采含硫量较高的矿床时，引燃的几率则急剧攀升。因此，需要对该技术进行创新和改进，降低炸药的相对引燃性。水胶炸药则有效地弥补了这一不足，能够有效地避免二次爆燃事故的发生，因此可以在采矿工程中加大水胶炸药的推广力度，在含硫量较高的煤矿采掘工作中采用水胶炸弹来进行爆破，从而避免燃烧事故的发生，提升煤矿开采的安全性。

3 爆破技术在采矿工程中的应用策略

（1）对爆破技术和爆破器材进行合理的选择。爆破技术的有效应用离不开新技术和新器材的支持，要想推动爆破技术在采矿工程中的有效应用，发挥爆破技术的真正作用，就需要从选择正确的爆破技术和合理的爆破器材入手，这也是一项关键性的策略。在实际的工作过程中，采矿企业首先要做好矿产勘察工作，对地形、地貌以及矿产类型进行勘察，然后根据勘察结果选择最为适用的爆破技术，应用高效且适用的爆破器材。其次，采矿企业要在运行中建立起完善的规章管理制度，针对不同的爆破技术、爆破器材都建立起使用规范，以提升操作的规范化，从而降低安全风险，作业前还需要做好安全教育培训工作，确保绝对的安全性。最后，爆破作业开展中要做好爆破器材的检查工作，确保外观完整、性能正常、质量合格，要做好详尽的检查以提升操作的安全性。对于雷管、起爆具这类引爆物品，要对其各项指标都进行检测，要对炸药的参数进行检验，确保爆炸强度、爆炸范围以及爆炸速度，从而做好相应的准备。一切准备工作就绪后再开展爆破工作。

（2）确定飞石安全范围。爆破工作必然带来大量的飞石，这是爆破不可避免的问题，为此要做好飞石安全范围的确定工作，这也是爆破工作中的一项重要内容，直接关乎人身安全问题。对于飞石安全范围的确定，一是要设立爆炸覆盖，就是指在爆破工作开展之前，应用草垫、铁丝网等强韧性材料对爆区进行覆盖，从而为飞石提供一个缓冲，从而提升爆破的安全性。二是要设立警戒区，所谓的警戒区就是飞石安全范围区，通过委派专人进行看管并放置标牌说明，从而抵挡飞石溅落，降低飞石溅落的风险，保护人员和财产的安全，推动爆破工作安全水平的提升。

（3）做好质量管理工作。树立质量意识对于提升爆破安全管理水平有着重要的意义。在实际的爆破工作中，爆破管理人员及现场技术人员首先应当树立其质量意识，对于爆破作业要进行严格的检查和考核，提升作业的规范化水平，通过提升管理水平来降低风险；其次，爆破工作要做好爆破人员的安全管理和业务培训和考核工作，确保经过培训且考核合格的人员才能够从事爆破实际操作，推动安全管理水平的提升。最后，企业要积极构建完善的爆破质量管理体系，并根据该体系来建立起质量管理工作，实现对爆破各个环节的严格管控。

（4）合理选择起爆方式和延期时间。整体来看，爆破技术应用过程中引爆药包主要有两种方式，分别为雷管和导爆索引爆工业炸药。在实际应用过程中，我们需要根据采矿工程的现场实际情况选择合适的引爆方式，爆破过程中还需要对延期时间进行合理的选择，从而确保爆破的效果，提升爆破的安全性。

4 总结

爆破技术对于我国矿业开采有着重要的意义，伴随新技术的发展，爆破新技术不断地被发明，环保性、安全性越来越高，有力的推动资源节约型、环境友好型社会的建设，面对当前矿区环境相对较差、新技术未得到有效普及的现状，我们要积极推动爆破技术的发展，并推动其在实际矿业开采过程中的应用，同时也要立足于矿业开采的实际情况，对爆破技术进行不断的开发和改进，更好地推动矿业开采工作的发展。