甘濟(jì)堂

[摘要]鑿巖爆破工作是采礦工程中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，爆破技術(shù)的改進(jìn)有利于提高礦石和巖石的開采效率。文章對等離子爆破技術(shù)、低引燃性礦用炸藥、定向爆破炸藥、激光和光纖起爆系統(tǒng)、鑿巖劈裂技術(shù)、電子雷管爆破技術(shù)分別作了簡單介紹。這些爆破技術(shù)在我國的礦山有一定的推廣應(yīng)用價(jià)值。

[關(guān)鍵詞]采礦工程 爆破技術(shù) 等離子爆破技術(shù) 低引燃性礦用炸藥 電子雷管、發(fā)展與應(yīng)用

[中圖分類號] P633.2[文獻(xiàn)碼] B [文章編號] 1000-405X（2014）-7-10-2

我國的采礦業(yè)有著悠久的歷史，采礦工程中比較廣泛使用的技術(shù)是爆破技術(shù)，爆破技術(shù)在我國的經(jīng)濟(jì)建設(shè)和發(fā)展中占據(jù)著重要的地位。傳統(tǒng)的爆破采礦技術(shù)一般都存在較大的危險(xiǎn)，常常會(huì)造成安全事故和巨大的經(jīng)濟(jì)損失。我國的礦山無論在其生產(chǎn)規(guī)模和開采技術(shù)等方面，都與世界上采礦較為先進(jìn)的國家相比，存在著一定的差距。為了縮小這些差距，我們應(yīng)及時(shí)地了解采礦工程中不斷發(fā)展的新技術(shù)，并盡快地做好引進(jìn)、消化和推廣的工作。這對發(fā)展我國的采礦工程有著積極的促進(jìn)作用，采礦工程中包括了很多工序，鑿巖爆破就是其中的一項(xiàng)主要內(nèi)容。爆破技術(shù)的改進(jìn)，不僅有助于安全生產(chǎn)，而且也能提高開采效率。因此，研制和引進(jìn)新型爆破器材和爆破技術(shù)，對礦業(yè)的發(fā)展具有實(shí)際意義。

目前，世界許多國家都對爆破技術(shù)開展了深入的研究，其中有些研究項(xiàng)目已取得了突破性的進(jìn)展。根據(jù)我國礦山的特點(diǎn)，下面介紹幾種便于在薄礦脈開采中推廣應(yīng)用的新的爆破技術(shù)和爆破器材。

1等離子爆破技術(shù)

等離子爆破技術(shù)是采用電能代替化學(xué)能對硬巖進(jìn)行爆破作業(yè)。該項(xiàng)技術(shù)是將大量的電能儲(chǔ)存在高效的蓄能電容器組內(nèi)，通過起爆的遙控起動(dòng)器控制觸發(fā)電路，完成大電流開關(guān)裝置的開啟與閉合，再由同軸電纜與設(shè)置在巖石孔上可承受巨大作用力的同軸爆破電極相聯(lián)接。起爆時(shí)，儲(chǔ)存在電容器組里的大量電能，可在幾微秒的短時(shí)間內(nèi)，向封閉在孔底300～500mm處的電解質(zhì)釋放電能，如此大量的電能使得電解質(zhì)轉(zhuǎn)換成高溫、高壓的電離氣體和等離子體，其間的壓力高達(dá)200MPa，這些電離氣體或等離子體急劇膨脹，最終造成巖石破碎。

此種爆破技術(shù)在起爆瞬間所形成的高溫、高壓的離子氣體迅速膨脹形成強(qiáng)大的沖擊波，從而在巖體內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力場，導(dǎo)致類似于化學(xué)炸藥產(chǎn)生的爆破效果，但沒有生成有害氣體，因而對采礦作業(yè)環(huán)境的改善起到了積極的作用。

目前，等離子爆破技術(shù)尚處于研究階段。研究者們正在積極研制一種可重復(fù)使用的電極，這種電極不僅能承受較大的爆破作用力，而且可重復(fù)使用400次，這對降低爆破成本、提高爆破作用效率都起到了重要的作用。長遠(yuǎn)的目標(biāo)是研制一種連續(xù)的挖掘機(jī)械，它可在井下硬巖的礦山進(jìn)行鉆孔、爆破和裝運(yùn)作業(yè)。它不僅可使開采成本降低，而且，由于爆破對圍巖損壞較少，就提高了圍巖的穩(wěn)固程度，還能節(jié)省大量的支護(hù)費(fèi)用。

2低引燃性礦用炸藥

我國的礦山廣泛地應(yīng)用銨油炸藥進(jìn)行礦床開采的爆破作業(yè)，因?yàn)殇@油炸藥是一種價(jià)格低廉、性能良好的爆炸劑。但是銨油炸藥爆炸時(shí)對礦塵有較高的引燃性，特別是對一些高硫礦床的開采，其引燃性更大。美國礦山局一直在研究適用于礦塵爆燃多發(fā)性礦區(qū)的炸藥和安全爆破方法。研究的焦點(diǎn)是乳化炸藥和水膠炸藥。他們對包括水膠炸藥和乳化炸藥在內(nèi)的各種炸藥進(jìn)行了LakeLynn平峒臼炮（LLCG）試驗(yàn)，以評價(jià)這些炸藥對礦塵的相對引燃性，比較的對象為銨油炸藥和其他炸藥。再將LLCG測得的、對礦塵引燃性低的炸藥產(chǎn)品進(jìn)行現(xiàn)場評價(jià)。該項(xiàng)試驗(yàn)表明，乳化炸藥和水膠炸藥對硫化礦山的礦塵引燃性較低。在礦塵爆燃多發(fā)性的高硫礦山使用乳化炸藥和水膠炸藥，有效地降低了硫化礦塵的引燃性，成功地預(yù)防了爆破誘發(fā)的硫塵二次爆燃事故。該試驗(yàn)還表明，對高硫礦山應(yīng)選用爆炸溫度低、爆炸后產(chǎn)生的熾熱微粒量少的炸藥較為適宜。因此，在炸藥的配方中應(yīng)盡量減少鉛粉的用量。炸藥爆炸后鋁粉不但能產(chǎn)生熾熱微粒，而且還能產(chǎn)生氫氣，氫氣與空氣能形成爆炸性混合物。該混合物爆燃后亦可引燃預(yù)分散在空氣中的礦塵。

因此，在我國的高硫化的礦山中，可以借鑒上述經(jīng)驗(yàn)，選用乳化炸藥或水膠炸藥代替銨油炸藥，可以有效地預(yù)防因炸藥爆炸而引燃礦塵的事故發(fā)生。

3定向爆破炸藥

通常來說，我們在使用炸藥時(shí)基本上都是不定向的，也就是說炸藥爆炸后產(chǎn)生的能量可以向多個(gè)方向傳遞。但是最近幾年，隨著定向爆破技術(shù)的提升，定向爆破技術(shù)已經(jīng)取得一定程度的進(jìn)展。比較典型的例子是芬蘭謝卡公司所研制出來的能錐，非但可以對礦石溜井中的懸掛塊引發(fā)金屬彈，還能夠準(zhǔn)確地對懸掛礦石實(shí)施爆破破碎，而且操作比較安全。該能錐一般有三種重量規(guī)格，分別是3.2kg、6.9k2和21.5kz，最大發(fā)射距離有200米之遠(yuǎn)。定向爆破技術(shù)還可以加強(qiáng)藥包的爆破效果，從而使得炸藥能量作用到爆破工作最關(guān)鍵的部位，充分加大了炮孔的進(jìn)尺，并且還能在巷道掘進(jìn)孔網(wǎng)邊眼內(nèi)進(jìn)行定向爆破，這樣可以最大程度減少掘進(jìn)施工的超欠挖量。

4激光和光纖起爆系統(tǒng)

我們知道，這種起爆系統(tǒng)雖然由激光和光纖兩部分構(gòu)成，但它們都是受到同一臺激光裝置控制，并通過光纖母線和光纖腳線對激光雷管裝置進(jìn)行照射，從而使它起爆。作為一種新型起爆系統(tǒng)，激光與光纖起爆系統(tǒng)、電起爆系統(tǒng)最大的不同在于，它引用了激光來做雷管起爆的能量，這樣就減少了很多雜散的電流對起爆系統(tǒng)構(gòu)成的不良影響，從而避免了很多因?yàn)殡姸斐傻恼`爆事故。因?yàn)榧す馐遣扇」饫w傳送方式，所以周圍人群不容易遭到激光照射的不良影響，而且還可以根據(jù)這種激光裝置，滿足遠(yuǎn)距離起爆等要求，可見這種起爆方法是非常安全的。一般而言，這種激光裝置主要是由精度較高而且體積較小的脈沖激光裝置構(gòu)成。它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)具體表現(xiàn)為激光點(diǎn)火、續(xù)燃功能和延時(shí)功能良好，因此該方式完全且不必使用較敏感的起爆藥，其安全性能極高。根據(jù)大量的試驗(yàn)知道，在啟用激光和光纖起爆系統(tǒng)進(jìn)行爆破之后，現(xiàn)場不會(huì)產(chǎn)生拒爆或火藥殘留的不良現(xiàn)象，而且該方式起爆效果跟傳統(tǒng)的電雷管起爆效果基本一致，并且安全性、可靠性較之更高。

5鑿巖劈裂技術(shù)

鑿巖劈裂技術(shù)是一種機(jī)械開挖技術(shù)，它需要鉆鑿基本的炮孔，然后將劈裂機(jī)上的劈裂桿置于孔內(nèi)。當(dāng)劈裂機(jī)工作時(shí)，楔形裝置被拉拔成羽狀，迫使其相對于孔壁朝徑向移動(dòng)，放射狀載荷可靠地把劈裂機(jī)固定住，當(dāng)推力桿向孔底推進(jìn)時(shí)，即對巖石施加軸向載荷，并產(chǎn)生應(yīng)力場，引起巖石破壞，從裂隙處將巖石劈下來，完成巖石的破碎作業(yè)。劈裂機(jī)作業(yè)的無強(qiáng)裂振動(dòng)性對周圍的采礦環(huán)境影響最小，從而降低了對通風(fēng)和地壓控制的要求。具有體積小、重量輕、多功能的特性，能滿足不同開采方法的要求。鑿巖劈裂技術(shù)能精確地沿著設(shè)計(jì)的幾何形態(tài)進(jìn)行開挖，從而大大地減少了上下盤巖石的混入量，是一種適宜于極薄礦脈開采的理想開采設(shè)備。

6電子雷管爆破技術(shù)

電子雷管爆破技術(shù)比普通的雷管更具安全性和穩(wěn)定性。普通雷管爆破技術(shù)是利用特殊的化學(xué)物質(zhì)燃燒進(jìn)行時(shí)間延遲，電雷管爆炸式利用自身的微型電子定時(shí)電路來對爆破的時(shí)間進(jìn)行操控。電子雷管在制造時(shí)就增加了延期的程序，在爆破的過程中只要一次排放雷管的順序就可以用固定的延遲時(shí)間來進(jìn)行起爆；并且這個(gè)延遲時(shí)間是可以通過人為來控制的，爆破人員設(shè)定時(shí)間后就可以自動(dòng)由起爆器傳遞到電子雷管中。電子雷管具有精密度比較高，安全性能較好，爆破質(zhì)量較好等諸多優(yōu)點(diǎn)，是進(jìn)行采礦的技術(shù)優(yōu)選方法之一。

7總結(jié)

綜合爆破采礦技術(shù)的發(fā)展趨勢，它能夠有效的提高采礦的開采效率和采礦生產(chǎn)的安全作業(yè)程度，同時(shí)能夠減小工作人員的工作壓力，加快我國采礦行業(yè)的發(fā)展。但是，在采礦的過程中，采礦單位要對實(shí)施爆破采礦技術(shù)可能會(huì)發(fā)生的安全問題進(jìn)行仔細(xì)的研究和分析，要根據(jù)具體的情況采取適當(dāng)?shù)慕鉀Q措施，在問題發(fā)生的時(shí)候能夠即時(shí)的解決。不論使用哪一種爆破技術(shù)都要保證采礦的安全性和可靠性，要采取必要的預(yù)防措施，這樣才能夠向整個(gè)社會(huì)提供充足的礦產(chǎn)資源，并促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]程裕淇主編，中國區(qū)域地質(zhì)概論，北京：地質(zhì)出版社，1994.

[2]國家地質(zhì)總局物探大隊(duì)九O二隊(duì)進(jìn)行1：50萬航空磁測時(shí)覆蓋了本區(qū)。該項(xiàng)工作編制了航磁異常圖及相應(yīng)報(bào)告，1975年.

[3]青海省區(qū)調(diào)綜合地質(zhì)大隊(duì)在測區(qū)進(jìn)行了1：20萬《開木棋陡里格幅》區(qū)域礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查報(bào)告，1982-1985年.

[4]青海省物、化勘院開展東昆侖1：20萬化探掃面工作，化探報(bào)告1989年.

[5]青海省柴達(dá)木綜合地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院大灶-黑刺溝地區(qū)報(bào)告，2012.