張則祿

（山西中條山集團(tuán)胡家峪礦業(yè)有限公司，山西 運(yùn)城 043700）

地下礦山的開采規(guī)模擴(kuò)大、深度增加，都會造成相應(yīng)的技術(shù)難題。而露天開采資源的逐漸確實(shí)，以及生態(tài)環(huán)境遭受破壞和市場變化，各大礦產(chǎn)采用地下連續(xù)開采技術(shù)工藝，改善井下作業(yè)條件，以機(jī)械化方式加快生產(chǎn)，通過縮減回采周期便于深部低壓的有效管理，以集中化開采方式縮減成本投入，有利于礦產(chǎn)開采效益的進(jìn)一步擴(kuò)大。深孔爆破技術(shù)是適應(yīng)不同地質(zhì)條件的開采技術(shù)，以其應(yīng)用優(yōu)勢值得進(jìn)一步研究推廣。

1 概況

1.1 深孔爆破技術(shù)

深孔爆破最早應(yīng)用于土石方，以其應(yīng)用優(yōu)勢逐漸推廣于地下礦山開采。深孔爆破技術(shù)更具靈活性，能夠在保質(zhì)保量的基礎(chǔ)上提升經(jīng)濟(jì)效益，適應(yīng)于不同的工程項目。深孔爆破需要控制好最小抵抗線，避免發(fā)生向后拉裂、爆破側(cè)裂等問題，將震顫、噪音、飛石等控制在最小范圍內(nèi)。技術(shù)人員不僅要保障爆破質(zhì)量，也需要控制好炸藥用量，使鉆孔、裝載等施工流程的應(yīng)用更加科學(xué)、合理，進(jìn)一步縮減應(yīng)用成本。地下礦山深孔爆破需要更要注重具體參數(shù)的合理選擇，通過不斷優(yōu)化技術(shù)工藝，達(dá)到預(yù)期效果[1]。

1.2 金屬礦地下連續(xù)開采基本情況

采礦，需要對地下礦床通過三個工藝流程的結(jié)合使用，以礦堆的采準(zhǔn)、切割、回采完成礦石的開采。采礦方式主要有地上和地下兩種開采方式。金屬礦山中的地下開采形式較為普遍，且呈增長趨勢，逐漸完成了各個開采工序的機(jī)械化，將許多人工作業(yè)方式解脫出來，朝著自動化方向發(fā)展。我國現(xiàn)階段采用的地下采礦技術(shù)中，地下連續(xù)開采較為先進(jìn)，主要表現(xiàn)為兩種方式。一是礦體硬度偏小的情況下需要連續(xù)、平行地開展施工流程；礦體硬度較大的情況下需要將開采過程劃分為多個施工段，在做好協(xié)調(diào)工作的前提下，針對性地平行施工。國外可用于地下采礦的設(shè)備齊全、配套完整，具有較高的機(jī)械化水平，實(shí)現(xiàn)了鑿巖、裝藥、轉(zhuǎn)運(yùn)的全過程機(jī)械化作業(yè)，已經(jīng)解放了人工操作的體力勞動，向無軌化、自動化、液壓化技術(shù)方向發(fā)展。在國際先進(jìn)采礦技術(shù)中，地下無軌采礦工藝具有代表性。采礦設(shè)備的無軌化、液壓化標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)。利用無人駕駛、機(jī)器人等高新技術(shù)，都是自動化的重要表現(xiàn)。

1.3 礦體種類和質(zhì)量

金屬礦主要表現(xiàn)為黑色（鐵礦為主）、有色（鋁、銅、鉛、鋅等）、貴金屬（金、銀）三大類別。鐵礦的價值普遍偏低，主要采用露天開采形式，對于埋藏深的一類鐵礦，需要采用崩落法、空場法等地下開采方式。在鐵礦開采中使用膠結(jié)充填法，需要投入大量的生產(chǎn)成本，甚至偏高于礦石本身價值，經(jīng)濟(jì)效益也會直接受到影響。一般情況下，有色金屬和貴金屬一類的礦山以充填法更為適用，能夠使礦石更好地避免發(fā)生損失和貧化，做產(chǎn)生的成本支出明顯高于此類礦山的價值量，必然成為礦山開采的經(jīng)濟(jì)效益。同時，礦石的品位、雜質(zhì)數(shù)量等因素都是衡量其質(zhì)量優(yōu)劣的重要標(biāo)準(zhǔn)[2]。

2 影響中深孔爆破效果的因素

2.1 中深空鑿巖施工

中深空鑿巖施工會影響到礦石的爆破落礦、放礦效果、回收和回采爆破裝藥、爆破成本量、人工勞力、裝藥安全性等環(huán)節(jié)的整體狀況。在礦體水平深孔施工時間少，且地壓和地質(zhì)條件、水平爆破震動的影響性，都會對中深孔造成損壞，甚至出現(xiàn)堵塞、錯位等問題，進(jìn)而使深孔中的炸藥用量不同程度地減少，影響到爆破質(zhì)量。

2.2 爆破器材質(zhì)量不合格

爆破器材質(zhì)量與后期的爆破效果直接相關(guān)。如果爆破器材出現(xiàn)質(zhì)量問題，往往會造成中深孔的前一排爆破很難正常啟動，后一排不具備自由面，很難達(dá)到爆開要求，由此建立起一道巖墻。

2.3 人為因素

人員的體力和操作習(xí)慣，決定了個人的操作習(xí)慣和過程存在很大差異，裝藥后的具體爆破效果也會有所不同。這也需要更加規(guī)范每一個技術(shù)人員的裝藥方式，以良好的操作習(xí)慣和方法為基礎(chǔ)，通過跟蹤監(jiān)督裝藥全過程，保障中深孔的裝藥和爆破質(zhì)量，對施工過程中可能存在的問題和不足進(jìn)一步強(qiáng)化。

（1）裝藥前技術(shù)人員需要仔細(xì)觀察炮孔孔壁是否完好，中深孔的貫通、孔洞堵塞、貫穿上水平等問題未能及時發(fā)現(xiàn)，對炮孔和上水平貫穿孔為做好安全防護(hù)的情況下直接裝藥[3]。

（2）個人經(jīng)驗(yàn)判斷、人為操作能力都會對現(xiàn)場狀況造成影響，撬除頂板、片幫浮石的不徹底，周邊導(dǎo)爆管會因爆破區(qū)域的震動發(fā)生砸斷、砸壞或拒爆情況，其中存在的拒爆問題需要再次爆破，孔洞內(nèi)填充的炸藥會不同程度地受潮，進(jìn)而限制炸藥爆能，使爆破效果受到很大影響。

（3）巷道空間特點(diǎn)決定了可用于裝藥的空間很小，裝藥人員不能安穩(wěn)立于礦堆之上，人力的作用明顯受限，成為裝藥施力不足的重要原因，中深孔填充的炸藥量不能達(dá)到預(yù)期要求，無法保障其中的裝藥密度。

（4）人為操作方式和認(rèn)知理念，會造成裝藥過程中所用裝藥器底風(fēng)調(diào)節(jié)狀況存在很大不同，或者是調(diào)節(jié)效果呈現(xiàn)明顯的不適合，輸藥管的抽拔過程中的夾管、跑管等問題也會時常發(fā)生，中深孔內(nèi)可用的炸藥量很難保持良好的分布密度，影響到爆破效果。

（5）各類新型鉆機(jī)的研發(fā)和利用，使爆破設(shè)備進(jìn)一步優(yōu)化，極大地改善了中深孔爆破質(zhì)量，使礦山開采中應(yīng)用的中深孔爆破技術(shù)表現(xiàn)出更大的應(yīng)用優(yōu)勢。

2.4 中深孔爆破自由面

中深孔爆破中藥包所在的巖體和空氣接觸面，稱為爆破自由面，對爆破破壞有著很大作用，也是爆破漏斗的成因之一。現(xiàn)在許多礦區(qū)仍然采用人工裝藥方式，個人的經(jīng)驗(yàn)判斷、認(rèn)知角度、專業(yè)技能等，都會使中深孔爆破自由面無法做出正確的判斷，存在超前爆破等不合理行為，爆破過程中所涉及的自由面較為有限，必然影響到爆破效果。

2.5 爆破補(bǔ)償空間

為了保障爆破效果，技術(shù)人員需要更加關(guān)注爆破補(bǔ)償空間，如果空間不足會在排炮爆破過程中產(chǎn)生一定的壓制作用，不能充分釋放出中深孔的爆破能量，直接影響到整體的爆破效果。所以，預(yù)先針對中深孔爆破設(shè)立補(bǔ)償空間，在確保其足夠后，結(jié)合前一排對后一排產(chǎn)生的爆破作用進(jìn)行全面考慮。一般情況下，前一排中深孔爆破無法達(dá)到預(yù)期效果，后一排會產(chǎn)生更多的抵抗線，如果抵抗線過大必然會影響到預(yù)期補(bǔ)償空間的大小，后一排中深孔的可爆性也因此明顯下降，形成超擠壓爆破狀態(tài)。長此以往，只會造成惡性循環(huán)，中深孔爆破也就需要采取更多、更適合的處理辦法來解決。

3 中深孔爆破技術(shù)的應(yīng)用

3.1 掏槽準(zhǔn)備

掏槽施工，需要預(yù)先編制一整套的施工計劃制動施工過程。合理的掏槽施工，是礦山巖體能夠粉碎徹底的重要條件，進(jìn)而優(yōu)化后期的工作環(huán)境，例如炮眼的大小和質(zhì)量，直接關(guān)系到礦山的掘進(jìn)效率。我國用于礦山開采的主要有直眼、斜眼、混合三種掏槽方法，需要以具體的情況選擇更加適宜的掏槽方式，深孔爆破環(huán)境是確定掏槽方法時必須考慮的因素，進(jìn)而保障開采效率。同時，相關(guān)工作人員必須做好相應(yīng)的安全防護(hù)措施，為施工進(jìn)展奠定基礎(chǔ)。

3.2 炮孔深度及直徑

80mm～200mm是工程常用的深空鉆井直徑，以鉆機(jī)類型、巖石特性為基礎(chǔ)確定直徑大小。一般情況下，鉆機(jī)的型號，就表示孔徑大小的確定，以此將深孔孔徑固定為150mm、100mm、45mm不等；80mm～100mm是井下鐵礦開采可用的最小炮孔直徑。

3.3 最小抵抗線

中深孔爆破需要以最小抵抗線w作為重要參數(shù)，要求大小合適，控制爆破效果。炮孔前排所設(shè)的抵抗線過小，需要使用大量炸藥，延長了鉆孔時間，并產(chǎn)生很多飛石，影響到進(jìn)度；炮區(qū)會因抵抗線過大導(dǎo)致推出困難，后沖和拉裂現(xiàn)象更易發(fā)生，使爆破進(jìn)度逐步減緩下來。最小抵抗線的設(shè)定，一般需要從炸藥威力、巖石硬度、炮孔角度和直徑等全面考慮，但卻很難實(shí)現(xiàn)量化，只能以已有的爆破經(jīng)驗(yàn)為主要依據(jù)。

3.4 選擇起爆方式

工作人員必須堅持全面考慮礦山的地質(zhì)條件、掘進(jìn)進(jìn)度等狀況，依據(jù)具體情況選擇合適的起爆方式，保障起爆效果。反向爆破是現(xiàn)階段主流起爆方式中應(yīng)用較廣泛的一種，要求鉆孔底部科學(xué)設(shè)置炸藥點(diǎn)，保障起爆過程的安全性，確保爆破力度向外大面積傳播，使爆破效率明顯提升。爆破所用炸藥的具體使用量，要準(zhǔn)確分析出深孔的具體特點(diǎn)，更好地保障爆破效果。

4 中深孔爆破的注意問題

4.1 起爆器質(zhì)量不達(dá)標(biāo)

起爆器質(zhì)量直接關(guān)系到深孔爆破效果。起爆器質(zhì)量不達(dá)標(biāo)、技術(shù)不合格，是深孔爆破各類問題形成的主要原因。經(jīng)過長時間的使用，起爆器的電容容量通常會普遍降低，進(jìn)而影響到電壓值，使起爆條件不能符合實(shí)際需求，甚至出現(xiàn)拒爆等情況。

4.2 雷管腳線

深孔爆破需要以雷管腳線的有效接觸為前提，但是腳線金屬線斷裂、雷管絕緣層損壞等問題時常存在于實(shí)際操作中，造成雷管的不穩(wěn)定，在起爆之后發(fā)生拒爆、誤爆等不合理情況，增大了其中的風(fēng)險隱患。

5 優(yōu)化深孔爆破技術(shù)的方法

5.1 炮孔封堵質(zhì)量

我國現(xiàn)今許多銅礦的爆破都以機(jī)械化為主要的裝藥方式，需要更加注意對炮孔堵塞長度的控制，以便于使炸藥得到有效利用，保障爆破效果。堵塞質(zhì)量的控制，首先需要堵塞方式的適宜性，進(jìn)而控制沖擊破產(chǎn)生后的能量損耗，使炮孔中的炸藥使用量有所減少。

5.2 起爆網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)路聯(lián)結(jié)

井下爆破效果與起爆網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)結(jié)和敷設(shè)狀況息息相關(guān)。炮眼的有效利用，需要在聯(lián)結(jié)起爆網(wǎng)絡(luò)時，逐一確定雷管所用膠布是否緊密、聯(lián)結(jié)網(wǎng)絡(luò)是否完整和有序、導(dǎo)爆管質(zhì)量是否受損等情況。

5.3 優(yōu)化裝藥方法

確定裝藥方法，必須以井下現(xiàn)場巖體為基礎(chǔ)進(jìn)行間隔裝藥，保障爆破效果。間隔裝藥，需要規(guī)避其中的薄弱部位，在炸藥分段處理后，確保在炸藥礦巖中分布均勻，以爆破的最大阻力點(diǎn)作為炸藥安裝的首選位置；每段所用炸藥量必須適度，將不裝藥部分控制在約1m，其中填充巖粉、上下段安裝起爆雷管，以上下兩段的同批同段為基本條件，確保起爆時間的統(tǒng)一，防止發(fā)生盲炮問題。封堵長度要以設(shè)計要求為標(biāo)準(zhǔn)，控制在許可范圍內(nèi)。多排孔爆破中采用的空間交錯裝藥方式，能夠錯開各孔的裝藥段，使礦巖中的炸藥能量分布更加均勻，全面提升炮區(qū)的破碎效果。

5.4 保障炮孔裝藥密度

針對技術(shù)人員建立完善的知識技能培訓(xùn)機(jī)制，全面提升員工的專業(yè)技術(shù)能力，確保中深孔爆破嚴(yán)格遵循裝藥技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)完成裝藥過程，對每一次的藥量裝填都要做好統(tǒng)計，需要對炮孔藥量及時補(bǔ)充，使爆破質(zhì)量得到改善。

5.5 現(xiàn)場施工管理

爆破現(xiàn)場的管理，要求技術(shù)人員以實(shí)際狀況進(jìn)行設(shè)計，對爆破方案、孔位、起爆網(wǎng)絡(luò)、施工安全等問題提高重視度，做好相應(yīng)的技術(shù)交底。施工過程中的鉆孔環(huán)節(jié)進(jìn)行全過程監(jiān)管，保障鉆孔質(zhì)量，在施工人員準(zhǔn)確了解設(shè)計要求中明確的孔網(wǎng)參數(shù)后開展鉆孔流程。鉆孔之后的質(zhì)量檢驗(yàn)也很重要，對孔深、孔洞的光滑順暢度等因素逐一確認(rèn)，在發(fā)現(xiàn)不合格炮孔后必須返工處理，確保鉆孔質(zhì)量符合規(guī)范化要求。

6 結(jié)語

國內(nèi)外學(xué)者在深孔爆破技術(shù)方面的研究工作已經(jīng)有了很大進(jìn)展，而新學(xué)科的引入，使爆破技術(shù)的應(yīng)用中更加全面地考慮了彈性、巖體、斷裂力學(xué)等。爆破技術(shù)中的很多因素都不能被量化，或者以經(jīng)驗(yàn)性公式表現(xiàn)出來，而科研工作的深入，使炮孔封堵質(zhì)量、起爆網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)路聯(lián)結(jié)、裝藥方法、現(xiàn)場施工管理等環(huán)節(jié)進(jìn)一步優(yōu)化，為爆破精度的提升奠定了堅實(shí)的基礎(chǔ)。