張?zhí)m生，郝顯福

（1.甘肅廠壩有色金屬有限責(zé)任公司廠壩鉛鋅礦，甘肅 隴南 742500；2.西北礦冶研究院（甘肅省深井高效開(kāi)采與災(zāi)變控制工程實(shí)驗(yàn)室），甘肅 白銀 730900）

就采礦技術(shù)而言，也常常根據(jù)礦場(chǎng)的采礦環(huán)鏡的不同而不同。一般來(lái)講，全通常采礦的模式分通過(guò)回采礦房時(shí)所形成的采空區(qū)，然后利用礦柱和礦巖本身的強(qiáng)度進(jìn)行維護(hù)空?qǐng)霾傻V法、回采礦房時(shí)，隨回采工作面的推進(jìn)，逐步用充填料及支架充填采空區(qū)來(lái)防止圍巖片落的填充采礦法和隨回采工作面的推進(jìn)，同時(shí)崩落圍巖來(lái)填滿采空區(qū)爆破采礦法三種主流方法。而第三種崩落采礦就需要爆破采礦的大量應(yīng)用。

1 國(guó)內(nèi)外爆破采礦技術(shù)的應(yīng)用情況

（1）國(guó)外常見(jiàn)的采礦爆破方案及應(yīng)用的技術(shù)。在世界各國(guó)的礦產(chǎn)開(kāi)采行業(yè)當(dāng)中，采用爆破手段時(shí)應(yīng)用的炸藥基本上都是銨梯炸藥、水膠炸藥、乳化炸藥、被筒炸藥等幾種爆破物。眾所周知，瑞典科學(xué)家諾貝爾于1867年5月，在歷經(jīng)重重困難阻礙，克服失去親人的痛楚后，終于獲得了英國(guó)的炸藥專利，完成了真正意義上的可用的近代炸藥硝化甘油。經(jīng)過(guò)工程實(shí)踐和后人不斷的總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，通過(guò)將硅藻土作為穩(wěn)定劑的硝化甘油進(jìn)行脫氮處理，最終演化成了膠質(zhì)硝化甘油，這種膠質(zhì)硝化甘油在安全性和穩(wěn)定性方面完全滿足了工業(yè)生產(chǎn)的安全需求，成為新一代工業(yè)礦用炸藥。另一方面，以硝酸銨為主要成分的各種硝基粉狀炸藥及相關(guān)合成和存儲(chǔ)技術(shù)也漸漸成熟。隨著時(shí)間推移到第三次工業(yè)革命，由電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)穩(wěn)定合成工藝的銨油炸藥和漿狀炸藥二十世紀(jì)五十年代先后問(wèn)世，以硝銨為原料的液化銨油的穩(wěn)定量大大降低了炸藥合成難度；根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景，乳化油炸藥甚至液氧也曾作為炸藥在二十世紀(jì)七十年代被某些礦山所應(yīng)用。根據(jù)礦產(chǎn)開(kāi)采工業(yè)對(duì)于硝銨類炸藥的廣泛運(yùn)用。西方國(guó)家根據(jù)使用條件分為普通礦用炸藥和煤礦用安全炸藥兩類。普通礦用炸藥適用于露天礦和鐵鋁礦、金銅礦等不存在瓦斯或煤塵爆炸危險(xiǎn)的礦坑中。其中，硫化炸藥等部分炸藥品種只能用于露天礦。煤礦專用安全炸藥由于主要應(yīng)用于含有瓦斯或煤塵爆炸隱患的礦井，必須在炸藥中摻雜一定比例的消焰劑來(lái)防止炸藥產(chǎn)生的明火引爆煤塵或瓦斯。

（2）我國(guó)外爆破采礦技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)狀。相較于外國(guó)在爆破采礦技術(shù)方面百花齊放的發(fā)展現(xiàn)狀，我國(guó)在爆破采礦技術(shù)，特別是礦用炸藥的存儲(chǔ)技術(shù)和研發(fā)技術(shù)，不論從安全性還是有效性方面都與歐美等外國(guó)同專業(yè)的最高水平存在較大差距。由于改革開(kāi)放市場(chǎng)化需要與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)對(duì)接，我國(guó)的爆破開(kāi)采技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)向西方國(guó)家的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)全面靠攏。包括炸藥使用標(biāo)準(zhǔn)、各種地質(zhì)礦坑礦洞的爆破孔鉆孔深度和鉆孔距離以及炸藥存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)管理標(biāo)準(zhǔn)等，都逐漸放棄之前大規(guī)模使用的蘇聯(lián)式標(biāo)準(zhǔn)，轉(zhuǎn)而采用國(guó)際主流標(biāo)準(zhǔn)。但是，相較于外國(guó)普遍采用的硝銨類炸藥，我國(guó)更多采用銨梯炸藥、銨油炸藥、銨松蠟炸藥、漿狀炸藥（水膠炸藥）、乳化油炸藥、硝化甘油炸藥等[1]。在引爆方式上也以導(dǎo)爆索、導(dǎo)爆管及電雷管引爆為主。近些年來(lái)，隨著我國(guó)在無(wú)線通信領(lǐng)域取得飛躍，無(wú)線通信系統(tǒng)提供的較大的通信帶寬和較遠(yuǎn)的信號(hào)覆蓋距離也讓大范圍內(nèi)的遙控引爆成為可能。從而為爆破采礦作業(yè)帶來(lái)更高的安全性。

2 爆破技術(shù)在采礦行業(yè)應(yīng)用特點(diǎn)

（1）采礦技術(shù)的爆破原理。前面提到，根據(jù)礦場(chǎng)開(kāi)采環(huán)境的不同，使用的爆破工具（炸藥）的不同，而選擇不同的受力結(jié)構(gòu)進(jìn)行爆破，所以選擇的爆破技術(shù)也不盡相同。總體而言，都是通過(guò)引爆爆炸物產(chǎn)生劇烈爆炸從而產(chǎn)生巨大的動(dòng)能，再通過(guò)事先研究選擇好的傳導(dǎo)媒介傳導(dǎo)至礦體，使其產(chǎn)生劇烈震動(dòng)，并破壞其受力結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生坍塌和粉碎，以此來(lái)達(dá)到獲得礦體內(nèi)部物質(zhì)的目的。但是很多種類的礦產(chǎn)資源分布在巖石層，甚至地幔層以下，而且開(kāi)采作業(yè)還會(huì)受到地形地貌、附近建筑物、當(dāng)?shù)氐耐临|(zhì)、地下水含量等不同因素影響。為了做到把爆破過(guò)程中產(chǎn)生的煙塵、噪聲降低到最小程度，要做好以下三個(gè)方面的技術(shù)準(zhǔn)備工作，第一方面，通常要對(duì)爆破現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行踩點(diǎn)測(cè)繪和土壤、巖石標(biāo)本采樣，分析爆破目標(biāo)整體的受力結(jié)構(gòu)，確定其重心來(lái)為制定爆破方案提供依據(jù)。第二方面，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)繪和采集得到的數(shù)據(jù)分析，選擇合適的引爆點(diǎn)和爆炸物進(jìn)行爆破。第三方面，在符合起爆位置產(chǎn)生的動(dòng)能剛好可以粉碎結(jié)構(gòu)支撐并且充分考慮爆炸物化學(xué)特性的前提下，選擇合適的引爆方式來(lái)引爆爆炸物。

（2）爆破作業(yè)的安全性。鑒于爆破采礦作業(yè)使用爆炸物從事生產(chǎn)的特殊性，不論在過(guò)去還是當(dāng)下，國(guó)內(nèi)還是國(guó)外，都是典型的高風(fēng)險(xiǎn)作業(yè)，特別是煤礦等爆炸性、毒性、甚至放射性強(qiáng)的爆炸物運(yùn)用的情況下。因此，各個(gè)國(guó)家的安全生產(chǎn)監(jiān)督管理部門重點(diǎn)蹲點(diǎn)和檢查的行業(yè)，針對(duì)礦業(yè)生產(chǎn)企業(yè)的規(guī)章制度和行為規(guī)范也遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于其他生產(chǎn)企業(yè)和單位。在安全保障方面，爆破采礦技術(shù)在人身安全和次生自然災(zāi)害這兩點(diǎn)上需要格外注意，首先，對(duì)于人為因素導(dǎo)致的安全隱患要做到堅(jiān)決避免，起爆作業(yè)前，應(yīng)做好充分的預(yù)想和預(yù)判，對(duì)可能存在的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)要事先準(zhǔn)備好應(yīng)急方案；例如，在潮濕環(huán)境下爆破作業(yè)時(shí)，爆炸物或?qū)П趴赡苁艹睙o(wú)法引爆，或者爆破產(chǎn)生的動(dòng)能未達(dá)到預(yù)定目標(biāo)?；蛘咂鸨c(diǎn)風(fēng)向及風(fēng)力突然改變導(dǎo)致起爆目標(biāo)的受力結(jié)構(gòu)發(fā)生改變等。在進(jìn)行爆破作業(yè)時(shí)，必須嚴(yán)格按照相關(guān)安全管理規(guī)定，人員撤離至指定區(qū)域，引爆中線點(diǎn)周圍的危險(xiǎn)區(qū)域提前清場(chǎng)。對(duì)于煤礦礦井等特殊環(huán)境下，根據(jù)瓦斯涌出量等級(jí)和其他開(kāi)采條件，選擇指定的炸藥品種進(jìn)行爆破作業(yè)。在爆破作業(yè)完成之后，相關(guān)人員也不應(yīng)立即進(jìn)入爆炸區(qū)域，防止受力結(jié)構(gòu)不均衡不穩(wěn)定，從而產(chǎn)生二次坍塌。

3 爆破采礦技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

（1）深孔、淺孔爆破法。深孔、淺孔爆破法是我國(guó)在對(duì)鋁鐵礦、金銅礦等金屬礦物的開(kāi)采時(shí)采用的傳統(tǒng)爆破方法。淺孔爆破通常指爆破孔直徑較小的爆破作業(yè)技術(shù)，其爆破孔一般在30mm～75mm上下，爆破的孔深度一般也在5m以下，特殊情況下可達(dá)8m左右，如用鑿巖臺(tái)車鉆孔，孔深還可適當(dāng)增加。由于淺孔爆破技術(shù)具有機(jī)動(dòng)性好，使用靈活、準(zhǔn)備工作相對(duì)來(lái)講比較簡(jiǎn)單、且技術(shù)相對(duì)簡(jiǎn)單易于把握和掌控等特點(diǎn)，在埋藏條件復(fù)雜，采下礦石品味要求較高、降低貧化率的需求較大的礦床廣泛使用。主要應(yīng)用在生產(chǎn)規(guī)模不大的露天礦或采石場(chǎng)、硐石、隧道掘鑿、二次爆碎、新建露天礦山包處理、山坡露天單壁溝運(yùn)輸通路的形成及其它一些特殊爆破環(huán)境。但由于在爆炸物裝填、連接引線、起爆等幾個(gè)重要環(huán)節(jié)中容易出現(xiàn)漏洞，存在較大安全隱患，容易造成爆炸事故等原因。注定淺孔爆破技術(shù)無(wú)法適應(yīng)大規(guī)模生產(chǎn)的需求。與淺孔爆破技術(shù)相對(duì)應(yīng)，深孔爆破就是用鉆孔設(shè)備鉆鑿較深的鉆孔，作為礦用炸藥的裝藥空間的爆破方法。露天礦的深孔爆破主要以臺(tái)階的生產(chǎn)爆破為主。深孔爆破，是露天礦應(yīng)用廣泛的一種爆破方法。爆破孔的深度一般為15m～20m。其爆破孔徑通常在75mm～310mm之間，常用的孔徑為200mm～250mm。深孔爆破具有一次爆破的巖礦數(shù)量大、可以靈活的同其他爆破技術(shù)手段相結(jié)合的特點(diǎn)。深孔爆破根據(jù)爆破現(xiàn)場(chǎng)的需要，可以分為深孔有垂直深孔和傾斜深孔兩種，其中，垂直深孔多為沖擊式穿孔機(jī)所穿鑿，傾斜深孔多為牙輪鉆機(jī)或潛孔鉆機(jī)所穿鑿，其傾斜度一般為了75°至80°。由于和潛孔爆破相比，深孔爆破一次性爆破當(dāng)量在80噸～100噸左右，同時(shí)具有較高的安全性，因此，深孔爆破技術(shù)被廣泛用于大型礦山的開(kāi)溝、剝離、采礦等生產(chǎn)環(huán)節(jié)。其爆破量約占大型礦山總爆破量的九成以上。

（2）多排孔微差擠壓爆破法。近年來(lái)，由于各類礦產(chǎn)需求的逐步增加，挖掘機(jī)斗容量和露天礦生產(chǎn)能力也急劇增加，要求露天礦的正常采掘爆破每次的爆破量也越來(lái)越多。因此，必須采用一次爆破量較大的爆破方法，才能適應(yīng)新型挖掘機(jī)械的需要。目前我國(guó)一次爆破量較大的爆破方法是采用多排孔微差爆破和多排孔微差擠壓爆破方法，這兩種方法能一次爆破5～10排炮孔，爆破礦巖量可達(dá)30萬(wàn)～50萬(wàn)噸。采用極短時(shí)間內(nèi)按照預(yù)先設(shè)定的爆破次序，依次引爆各個(gè)爆破孔內(nèi)的炸藥來(lái)完成爆破作業(yè)。因此，多排孔微差擠壓爆破法具有爆破量巨大，爆破作業(yè)時(shí)間較短，效率較高、碎巖塊體積小等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用與露天石礦的開(kāi)采。

（3）等離子采礦技術(shù)。等離子采礦技術(shù)又稱等離子破巖掘進(jìn)采礦技術(shù)，屬于近年來(lái)隨著等離子技術(shù)逐漸成熟并應(yīng)用到礦產(chǎn)開(kāi)采行業(yè)的新興爆破技術(shù)，此項(xiàng)技術(shù)主要通過(guò)電能的作用，將爆破孔內(nèi)的電解液轉(zhuǎn)變成高壓、高溫等離子氣體，然后等離子氣體會(huì)快速膨脹從而形成沖擊波，產(chǎn)生類似于炸藥的爆破效果。通過(guò)等離子氣體爆破可以產(chǎn)生的壓力可超過(guò)2GPa，這樣高的壓力完全可以使花崗巖、玄武巖地質(zhì)結(jié)構(gòu)的礦坑破碎。由于該項(xiàng)技術(shù)不需要使用有毒且不穩(wěn)定的硫化物及硝基炸藥，所以通過(guò)等離子技術(shù)體實(shí)施爆破作業(yè)可以極大的改善作業(yè)環(huán)境，減少傳統(tǒng)爆破對(duì)圍巖和環(huán)境的沖擊和破壞。更由于其具有使用相對(duì)安全和操作快捷便利等特點(diǎn)，而受到廣大礦產(chǎn)開(kāi)采從業(yè)者的歡迎。其具體操作流程和傳統(tǒng)炸藥操作基本類似，首先通過(guò)勘探和測(cè)繪確定爆破孔位置及爆破孔的深度，并通過(guò)鉆孔設(shè)備進(jìn)行鉆孔作業(yè)。接下來(lái)將電解液代替?zhèn)鹘y(tǒng)炸藥逐步注入到爆破孔內(nèi)，并在保障其利用具有重復(fù)性的前提下插入電極。最后，接通電源，在電流作用下，注入爆破孔內(nèi)的電解液逐漸轉(zhuǎn)化為等離子氣體，并具有高溫高壓的特點(diǎn)，當(dāng)產(chǎn)生的等離子其他溫度和壓強(qiáng)超過(guò)礦體所能承受的極限，爆破工作隨即完成。

4 結(jié)語(yǔ)

爆破技術(shù)作為采礦工程的一項(xiàng)重要手段，其發(fā)展也直接關(guān)系到采礦的效率，如果在采礦工程中對(duì)爆破技術(shù)沒(méi)有加以高度重視，極有可能帶來(lái)嚴(yán)重的安全隱患，從而給礦工們的生命財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)威脅，同時(shí)也會(huì)給社會(huì)造成不利的影響。因此，積極的改進(jìn)采礦工程中的爆破技術(shù)是至關(guān)重要的。本文針對(duì)在采礦工程中幾項(xiàng)重要的爆破技術(shù)進(jìn)行介紹并展開(kāi)分析。希望可以為相關(guān)從業(yè)者帶來(lái)幫助。