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中深孔爆破技术在井下铁矿开采中的应用研究陈欢

发表时间：2020/10/14 来源：《基层建设》2020年第19期作者：陈欢

[导读] 摘要：在煤矿井下掘进过程中，应用以往传统的爆破技术不利于井下采煤作用，而应用中深孔爆破技术，则可以大幅度提高工作效率，有效减少掘进成本。

        敦德矿业有限公司
        摘要：在煤矿井下掘进过程中，应用以往传统的爆破技术不利于井下采煤作用，而应用中深孔爆破技术，则可以大幅度提高工作效率，有效减少掘进成本。所以在铁矿山得到了广泛的应用，而且在其他金属矿山的应用比重也在逐步增加，对其的研究是很有必要的。本文探讨了中深孔爆破技术在井下铁矿开采中的应用。
        关键词：中深孔爆破技术；井下铁矿开采；应用
        伴随着井下开采工程量的增多，进一步推动了中深孔爆破技术。同时，岩体力学、爆炸力学、弹性力学也得到了广泛应用，爆破技术发展迅速，比如：中深孔爆破技术，为井下铁矿开采施工创造了条件，保证井下铁矿开采工作的顺利进行。
        1 深孔爆破技术概念
        最早期应用深孔爆破是作为爆破土石方的，但是因为其具有众多优点而逐渐应用到井下铁矿开采中。深孔爆破技术的灵活性较高，确保质量的情况下还可以提高经济效益，可以在不同实际工程内发挥自身优势。深孔爆破时，需要对最小抵抗线进行一定的控制，防止出现向后拉裂或爆破侧裂的现象，并达到减少震颤、噪声以及飞石量的目的。相关技术人员需要考虑怎样在确保爆破质量的同时，尽量减少炸药的使用量，同时有效对钻孔、装载、二次破碎等工序进行控制，达到降低成本的目的。所以在井下铁矿深孔爆破过程中，要对爆破参数进行科学合理的选择以及优化工艺，是很有必要的。
        2 井下开采中深孔爆破参数
        2.1炮孔深度及直径
        工程中所使用的中深孔钻机的直径一般为80-200mm，而具体的直径D还取决于使用的钻机类型及岩石特性。一旦选择了钻机型号，其孔径即为定值，常用的中深孔孔径有150mm、100mm、80mm、45mm等。然而对于井下铁矿开采一般使用较小的炮孔直径，即80mm-100mm。
        2.2最小抵抗线
        最小抵抗线是井下铁矿开采中深孔爆破技术的一项重要参数，施工人员必须保证最小抵抗线满足规定的要求，一旦最小抵抗线参数偏离设定值时都会严重影响到整个工程的爆破效果。最小抵抗线过低就会导致整个爆破施工需要耗费大量的炸药，增加爆破施工的成本，但是如果最小抵抗线过大就会造成爆破施工产生大量的底根，并且石块的体积较大，无法达到预期的爆破效果。同时如果最小抵抗线设置不合理还很容易造成飞石量增加，进而给施工人员的安全带来巨大的威胁，因此施工人员必须根据井下铁矿开采的实际情况合理科学的设置最小抵抗线参数。
        2.3炮孔间距及排距
        炮孔间距一般用字母a 表示，具体是指中深孔爆破中同排相邻两个炮孔之间的实际距离，其中a=mw，参数m 代表抛空的密集系数，其数值高于1，并且随着孔径的增大，该参数的取值也应该增加。炮孔排距一般用字母b 表示，主要是指同一排炮孔之间的实际距离。
        2.4炸药单耗要求分析
        炸药单耗主要是指单位体积岩石达到预期爆破效果需要消耗的炸药系数，该系数在实际选取中受到很多因素的影响，例如起爆方法、岩石硬度、炮孔深度和直径等等，这就需要施工人员根据现场施工的实际情况选择最佳的参数，其中井下铁矿石开采过程中选取的炸药单耗范围为0.4-0.69/m3。
        2.5装药方式
        现阶段为了提高井下铁矿开采爆破施工的效率和质量，很多开采企业已经利用了机械化的装药方式，这极大地克服了传统装药方式的不足之处，极大地提供了装药工作的效率和质量水平，而且能够保证整个装药施工的连贯性，进而提高了井下铁矿开采施工的效率水平。
        2.6炮孔堵塞
        炮孔的堵塞长度与炸药的利用率以及爆破效果有直接的关系，适当的堵塞长度可以有效地减小冲击波的能量损失。实施爆破中如果堵塞长度过长就会导致爆破部位的上部出现大块岩石，防止则会出现冲炮现象而降低下部岩石的破碎质量。

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        2.7微差起爆
        在中深孔爆破中通过设置各排炮孔之间的起爆时间差（毫秒间隔），可以有效地降低爆破产生的振动，从而降低危害。同时微差起爆可以使前后的冲击波相互叠加而提升碎石质量，即降低了炸药的单耗，同时也节约了爆破成本。
        3 巷道掘进爆破
        巷道掘进爆破技术主要应用在作业区不受威胁的施工环境中，这种爆破技术的对象为岩石断面。这种爆破技术具有显著的优点，那就是爆破自由面只有一个，而且爆破所需要的炸药量较少，进而降低施工企业的井下铜矿开采工程的成本。施工人员在采用巷道掘进爆破技术来开展井下铜矿开采爆破工作时必须注意细节和施工流程，首先施工人员必须根据现场岩石的参数确定炮眼的功能和数量，其次还应该在施工之前确定爆破的参数和起爆的顺序，最后还应该选择科学的施工方式。巷道掘进爆破技术的炮眼具有不同的功能，例如崩落眼、掏槽眼、周边眼以及底眼等实际爆破功能都存在着显著差异，而且不同的炮眼所采用的施工方式也不同。因此施工人员应该根据爆破施工的实际需求选择最佳的炮眼类型，并且制定科学合理的施工方案，明确施工方式和爆破的各种参数信息，以便于保证后期爆破施工的效率和质量。
        4 光面爆破
        光面爆破技术是巷道掘进中另外的一种爆破技术。此方法首先应用在瑞典，并广泛利用在巷道掘进中来控制深度。该爆破技术的显著特征是确保开挖的作业面平整光滑，基本上不破坏周围岩石的稳定性。在巷道掘进中，光面爆破眼通常是最后才会起爆，这样做是能够使岩石彻底的崩落，最大限度的为巷道的成形提供卸载。在进行光面爆破前的预留岩层可以自由的移动，这样就对周围岩石的破坏就大大降低了。光面爆破主要是形成巷道的轮廓，因此我们通常也称其为轮廓爆破或成型爆破。
        光面爆破就是在巷道四周岩石上布置炮孔间距比较小且相互平行的炮眼。装药时要严格控制每个炮孔的药量，可以选择不连续装药或者是爆速比较低的炸药，并与其他炮孔一起起爆，从而在岩石四周形成巷道轮廓，也就是巷道掘进中周边孔的作用。光面爆破的爆破机理，学术界有不同的观点，但是大家都比较赞同冲击波和爆炸产生气体共同作用理论。
        光面爆破要取得好的爆破效果，需要采取以下措施：采用连续装药，控制药量；炸药选用密度比较小或者是爆炸速度比较低；要合理布置周边孔的数目，不要太密也不要太稀疏；必须与其它炮孔一起起爆，从而获得良好的爆破效果。通过光面爆破，使巷道的轮廓线比较清楚，能符合工程的需要，同时使巷道四周岩石壁比较稳固，不会出现塌方等等。其优点可以概括如下：
        （1）可以使掘进巷道周围的岩面平整，爆后留下的孔壁的痕迹是很清晰的，孔壁的不平整度一般在6～11cm，可以满足设计要求，并且工程的质量和进度都可以得到提高。
        （2）周围的岩面不会受到明显的破坏，并为巷道和其它工程的开挖提高良好条件。
        （3）工作自由面不会有危石、险石，对安全施工提供保障，若在周围岩面地质状况不好的地方施工，一般也不会触发冒顶、滑坡及塌方事故的发生。
        （4）使岩石壁上的应力集中减少，缓解岩石的应力释放压力，对井下巷道岩石的危害防止起到很大的作用，比方说，可以显著地降低爆破的地震效应，减少爆破飞石和冲击波带来的危害等。
        综上所述，近年来我国井下资源开采工程量增加，这极大地刺激了中深孔爆破技术的发展，并且促使中深孔爆破技术的研究也更加的深入。需要注意的是，在应用中深孔爆破技术之前，要合理选择正确的参数，要严格按照相关的安全规定规范操作，要由专用的技术人员执行爆破工作，务必保证爆破过程的安全可靠。
        参考文献：
        [1]煤矿掘进中深孔爆破技术的有效运用[J]. 王家有. 中国石油和化工标准与质量. 2019(21)
        [2]露天采矿生产中深孔爆破技术的应用[J]. 闫飞飞. 河南科技. 2020(05)
        [3]煤矿掘进中深孔爆破技术的有效运用研究[J]. 张永明. 当代化工研究. 2019(01)
        [4]岩巷快速掘进中的中深孔爆破技术应用分析[J]. 闫帅. 能源与节能. 2019(09)