精细爆破在矿山的实践与应用

张梓松　龚海波　韩东山

摘要：针对传统爆破作业普遍存在凿岩精度低、爆破效果差、事故率高等问题，结合矿山爆破作业特点，将精细爆破的理念引入矿山爆破。本文首先简要介绍了精细爆破的定义及其发展现状，其次分别从精细化设计、精细化施工、精细化管理三个方面进行论述，并结合精细爆破技术在黑岱沟露天矿和山东唐口煤矿的应用情况作了进一步阐述。结果表明，与传统爆破相比，采用精细爆破技术，在施工效率、爆破效果、安全环保等方面具有明显优势。最后对我国未来精细爆破技术的发展进行简单介绍。

关键词：精细爆破;精细化设计;施工

1精细爆破的定义

精细爆破，即通过定量化的爆破设计，精心的爆破施工和精细化的爆破管理，对炸药爆炸能量释放以及介质破碎、抛掷等过程的控制，既达到预期的爆破效果，又实现爆破有害效应的控制，最终实现安全可靠，技术先进，绿色环保及经济合理的爆破作业。

精细爆破不仅仅是爆破作业，而且是一种理念，是一种系统工程。该技术体系所追求的不是其中某一个具体技术构成的单个功能，而是各技术组成相互联系所形成的整体功能。

2精细爆破概述

2.1“精细爆破”的定义

精细爆破是工程爆破中一种新的爆破方法，不但秉承了传统控制爆破的优点，在此基础上还提出了更高的要求。精细爆破是指通过定量化的爆破设计、精心的爆破施工和精细化的管理，对炸药爆炸能量释放与介质破碎、抛掷等过程的精密控制。其目的是为了既能达到良好的爆破效果，又能使有害效应得以控制，最终实现安全可靠、绿色环保、效益最优的爆破作业。

精细爆破不仅仅是一种简单爆破新技术，还是一种广泛的理念。精细爆破涵盖了设计、施工、管理、安全、环保、经济等多个方面的内容，随着科学技术的发展，也在不断地吸收最新理论和科研成果，融合发展，使其内涵不断丰富。

2.2精细爆破的发展现状

精细爆破自被提出至今已有十余年时间，精细爆破正逐步被我国工程爆破行业所熟知和推广应用。精细爆破在解决实际工程问题方面的优良性，让精细爆破技术在越来越多的工程领域得以应用，特别是在矿山开采中获得了广泛的应用，一些矿山现已将精细化爆破技术用于实践，如内蒙古白云鄂博铁矿在方案设计时采用了三维激光扫描仪对规划爆区进行扫描，高新技术的引进很大程度上提高了布孔精准度;位于非洲赞比亚北部铜带省的谦比希铜矿为提高凿岩效率和精度，在凿岩过程中应用了精细爆破的理念，将DD422I智能凿岩台车用于凿岩钻孔，凿岩效率提高的同时，炮孔利用率也有所提高，据统计炮孔利用率高达94%，凿岩精度的提升，有效缓解了超欠挖现象，精细化施工为精细爆破提供了便利条件。

3定量化的爆破设计

3.1岩石性质对爆破工艺的影响

鹿泉金隅鼎鑫一分公司矿山岩体由多种类型岩石构成，但大部分强度较高，普氏系数6～10，极限抗压强度平均87MPa。炸药用量、爆破效果与岩石性质直接相关，岩石的物理性质主要有密度、孔隙率、岩石的风化程度、岩石的波阻抗等，岩石有较高的抗压强度、较小的抗剪、抗拉强度。炸药爆炸后产生一个非常强的冲击载荷，持续时间短，但加载速率极高，使得岩石扭曲变形，力学性质改变，从母岩剥落。虽然爆破岩石的屈服极限，变形模量还缺少系统的定量数据，但是结合实际情况，最大限度地反映岩石的可爆性，选取合理的爆破参数，优化爆破施工工艺，才能改善爆破效果，提高装载效率，获得更多经济效益。

金隅鼎鑫一分公司矿山台阶开采高度为10m，采用3排孔微差松动爆破，耦合装药，爆破器材为数码电子雷管，主炸药选用2号岩石膨化硝铵炸药，起爆药包使用乳化炸药。

3.2爆破参数的确定

（1）台阶底盘抵抗线W。按照W=（0.6-0.9）H，W=k×d，结合矿山实际，确定底盘抵抗线5m。

（2）孔深L与超深h。在每个炮孔装药量一定的条件下，超深越大，填塞长度就越大，直接用于破碎台阶岩石上部非装药区（即炮孔填塞区）炸药量减少，就会在爆堆表面形成一层岩石大块，装车效率降低。因此，在可能条件下，应力求减小超深。根据本矿多次实验总结，确定超深h=2m，孔深L=12.5m。

（3）孔距a和排距b。根据a=mW，选取炮孔密集系数m为1.2～1.5。根据爆破试验取a=6m。布孔方式为三角形布孔，排距b根据排距与孔距关系b=0.866×a得5m，同时，依据大孔距小排距可以有效改善爆破效果的理论，并通过工程实践，确定排距为4m。

3.3特殊地形下的爆破

以上是正常规则采面的爆破参数，对于不规则的地形，特别要完善：邻近轮廓面的爆破设计及计算，爆破孔网参数与装药计算，装药结构设计及计算，起爆系统与起爆网络设计方法，段间毫秒延期计算。简而言之，即对每一个炮孔都准确设计装药量，比如最靠近边坡前排孔，必须考虑既要把所爆岩体推出去，不留地根，又要考虑炮孔不能太靠前，造成抵抗线太小或者因岩体裂隙较发育造成飞炮;时刻关注爆堆装车情况，如果中夜班装车时超挖造成炮孔上面抵抗线变小，要及时调整炸药量，避免爆破飞石;如果因台阶凹进造成炮孔中部薄弱面，则可以分层间隔装药，把炸药装在炮孔底部和上部，而在炮孔中间薄弱环节则用岩粉阻隔，避免爆破时炸药能量由此集中释放，形成爆破事故;当炮孔底部抵抗线过大，则要采取预拉底或者打密孔;附近有需要保护的建筑物或不能移动的设备，附近有公路或村庄等等，则需要打预裂孔，挖减震沟来降低振动，还要增大填塞高度来避免爆破飞石等等，对这样的炮孔，在計算药量、网络设计、起爆方式方面更需精细化，从而避免爆破事故。

4结语

随着学科之间交叉理论研究的不断深入和智能化时代的到来，爆破作业必将朝着精细化的方向发展，精细爆破的提出不仅得到了学术界的一致认可，在爆破行业界也得到了推广与应用。精细爆破技术在采矿行业中已经得到了广泛的应用，同时在大型水电建设、建筑物拆除、城市隧道开挖、围堰拆除等大型项目中也存在着巨大的发展前景。

参考文献

[1]李延龙，胡国斌，蒋先尧，等.凿岩台车钻孔定位技术及应用2020，86（3）：465-7456