浅析矿山地下开采中深孔爆破工艺技术的优化

张平发

（赤峰中色白音诺尔矿业有限公司，内蒙古 赤峰 025473）

赤峰中色白音诺尔矿业有限公司是一家铅锌采选企业，矿区采场采用的主要开采技术为无底柱空场采矿法，其关键工艺参数是矿块每50m为一阶段，每15m为一分段。每一分段中沿矿脉分布的巷道为沿脉，以穿透矿脉走向的巷道作为穿脉。各穿脉之间的间距设定为12m～18m，同时每隔60m～100m便设有一道溜井。溜井呈穿脉相互交错的形式进行分布。随着矿石回采，崩落的岩石、矿石构成覆盖层[1]。回采是通过穿脉上凿的扇形深孔，在其中填入炸药进行爆破操作，爆破崩落的零散矿石通过铲运机作用下运输到溜井。接着，在电机车作用下将溜井底部的矿石运输到破运系统。

1 影响中深孔爆破效果的因素

1.1 中深孔凿岩施工

中深孔凿石施工质量水平与矿石放矿效果、矿石回收、劳动强度、爆破落矿、回采爆破装药、爆破成本、装药安全性等因素都有着直接关系。当前，矿区Ⅰ-III矿体各中深孔施工周期较长，且同时受到地质条件、爆破震动、地压水平等多种因素的影响，造成中深孔受到一定的破坏，导致中深孔错位、堵塞的情况，中深孔炸药装量减少，直接影响到爆破水平[2]。

1.2 人为因素

由于劳动强度、操作习惯、个人体能等因素直接影响到中深孔炸药装量，从而直接影响到中深孔爆破效果。因此，规范个人装药操作是提升中深孔炸药装量、保证中深孔爆破质量的关键。现场调查发现，采区中深孔炸药装填操作过程中，主要存在这样几个问题：

首先，中深孔炸药填充前未对孔壁是否完全等情况进行系统的调查和分析，未能确认中深孔是否存在堵孔、连通、贯穿等情况，未能对中深孔进行疏通操作，也未能对贯通孔、贯穿孔进行相应的防护，便直接进行炸药装填、爆破操作。

其次，因个人技能水平、判断失误等因素的影响，导致顶板、浮石撬除不彻底，且因为爆破区域震动因素的影响造成浮石滑落，导致导报被砸裂而拒爆。一旦出现拒爆的情况，就只能在第二天爆破，而停留在孔内的炸药则可能出现受潮的情况，从而直接影响到爆破成效。

1.3 中深孔爆破自由面

在进行爆破操作时与炸药充分接触的岩体界面，称为“爆破自由面，”对爆破有着直接的影响，是造成爆破漏斗的主要原因。当前，白音诺尔矿区中深孔爆破操作中，中深孔炸药填充采用人工填充的方式，因为个人认知水平、技能水平等的影响，对爆破自由度缺乏科学判断，导致爆破提前，造成在爆破过程中无法充分发挥爆破自由面的作用，从而直接影响到中深孔爆破效果。

2 采取的技术措施

2.1 改进技术参数

（1）最小抵抗线的优化

爆破应力波、爆轰气体是导致矿石破碎的主要动力，在爆破应力波的作用下，在岩石表明形成裂隙，而爆轰气体则将爆破应力波形成的岩石裂隙进一步扩大。随着爆破应力波和爆源中心距离的不断增加，爆破应力波不断减弱。爆破应力波作用范围包括冲击波作用区、弹性波组排用区、压缩波作用区等[3]。矿岩破碎区是在压缩波、冲击波作用区基础上形成的，其作用范围是炸药作用范围的十倍、十五倍，在该作用区以外区域的岩体，只能在爆轰气体作用下，形成抛掷效果。通过实地调查和经验总结，认为W=2.2m。

（2）炮孔密集系数的改进

矿岩爆破是在气体推力、反向应力波作用下实现的，在孔距较小的情况，炮孔之间就会产生一个弱面，爆破产生的能量就会在该弱面作用下形成散逸的情况，导致爆破能力无法获得有效应用，产生光面爆破，造成爆破产生的能量，提早出现散逸，这些都是造成爆破块较大、部分区域未能完全爆破的主要因素。根据公式m=L/W确定参数，公式中的W是最小抵抗线，L是孔底距[4]。

（3）炸药消耗量的确定

炸药消耗量也是关系到爆破结果的重要因素，炸药消耗量较小，将导致爆破不彻底或者无法达到预期爆破效果，对后期的爆破也有较大影响。而如果炸药消耗量较大，将导致炸药的大量浪费。确定炸药消耗量的计算公式为q=Q/A，公式中的Q指的是炸药量，A是体积，大量的市政经验指出，q一般在0.3～0.4之间[5]。

2.2 优化爆破工艺

（1）起爆间隔时间的合理选取

微差爆破能有效避免或者减少地震爆破效应，且能够起到提升爆破效果等效用，因此应当保证爆破微差科学性。就爆破能量使用而言，首先，应当从残余应力角度入手，保证爆破药包和爆破后药包之间的连贯性，从而达到优化爆破块度、扩大爆破效果的目的。通过对大量实证案例的分析发现，最佳的爆破微差时间在5ms～35ms；同时，就岩石相撞的角度而言，应当有足够的时间保证岩体能够爆裂，从而为下一排的爆破操作提供足够的爆破自由面，并将时间减少到前排岩体运动中。后排岩体爆裂后，两排岩体将再次出现撞击，并形成更大的破碎。为减少爆破后的大块，将微差爆破时间控制在20～50ms的范围中。综合前文所述，结合相关的实践经验，前五排爆破微差时间大约是25ms，符合采场爆破操作要求。

（2）加强炮孔的装药密度

加强在职员工的专业技能和知识培训，提升员工技能水平，在中深孔爆破炸药装填过程中，必须根据有关标准进行装填，每个中深孔的药量都必须充分进行调查、分析，确定炸药用量，如果中深孔炸药填充量有所不足，则应当及时进行补充，从而保证爆破效果，提升爆破质量。

（3）确保炮孔填塞

炸药填充完成后，应及时填塞，提升爆破气体作用，并进一步提升并扩大爆破效果。

3 结语

随着时代的进步及矿山的日益发展，不断优化中深孔爆破技术是我们不懈追求的目标。因此，在目前中深孔爆破参数的基础上，要努力克服困难，继续优化中深孔爆破效果，从而为矿山的节约生产经营成本。为此，在以后的生产实践中，应该不断探索更有价值的经验和方法，为建设现代化矿山和提高矿山产能做出应有的贡献。