浅谈矿山开采中深孔爆破技术

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  【摘 要】 爆破是露天矿山开采作业的主要形式,其具有操作灵活、简便快捷、低耗高效的特点,在国民经济建设众多领域中广泛应用。利用深孔爆破技术,不仅可以减少矿山事故,也可以提高开采的安全系数。本文就结合笔者多年工作经验,就矿山开采中深孔爆破技术进行了简要的探讨与分析。
  【关键词】 矿山开采;爆破技术;安全
  一、深孔爆破的概念
  最先采用深孔爆破技术的就是土石方工程,在其技術成熟之后才应用于地下采矿工程。深孔爆破运用于煤矿掘进,不仅可以使工作效率提升,也使经济效益得到了提高。
  深孔爆破应对不同程序的要求应进行综合考虑,从根本上改善经济指标以及爆破质量,以达到降低工程成本的作用。如果想要爆破质量达到要求,必须具备四个特点:一是爆堆的松散度适中;二是没有底根;三是大小达到标准;四是破碎的岩块质量好。爆破过程应将抵抗线控制在最小范围内,以使飞石、振动、噪音的数量以及爆破的危害降到最低。
  改善爆破技术的指标主要指在炸药使用量减少的前提下,能够使爆破产量有所提升,在使碎石的条件得到改善的前提下,控制部分后续工序,使综合成本降到最低。所以,施工时应该选择合理的爆破参数,并优化施工工艺,这样才能获得好的效果。
  二、爆破安全管理策略
  爆破安全管理的主要目标是分析和消除爆破实施过程中各种危险因素,但爆破中危险因素牵涉面广泛而复杂,任何一个因素的背后都可能与其他因素有关联,一个偶然事件背后存在某种必然的联系。归纳起来,影响爆破安全的因素包括作业人员、爆破器材、爆破设计、爆破管理、爆破施工、爆破设备等,可进一步归纳为生产因素(爆破安全管理制度、爆破设计、爆破器材、爆破设备、现场警戒等)、管理及作业人员因素(安全意识、操作技术、突发事件处理手段等)。管理及作业人员因素的控制可从完善安全生产责任制和加强教育培训入手,生产因素的控制应建立并健全爆破安全管理体系。《爆破安全规程》(GB6722-2011)是指导露天矿山爆破安全管理的标准文件,它概括了爆破安全管理内容,主要包括爆破工程分级管理标准、爆破设计、安全评估与安全监理方面等,并对爆破作业、安全允许距离等内容作了详细规定。其中爆破设计不仅关系到爆破质量、效果,还关系到爆破安全。安全评估是采用科学的方法对爆破安全进行评价。安全距离则是爆破设计与安全评估的重要依据。因此,本文主要从爆破设计、爆破技术等方面进行分析和讨论。
  (1)爆破设计措施
  爆破设计的主要内容是合理确定各项爆破参数,由于不同矿区岩石结构、矿石性质、开采方式有很大差别,因此爆破参数需要根据实际情况进行选择。爆破参数选择的依据主要是地质勘察资料和以往采矿的经验。从爆破安全角度看,爆破参数中与安全关系最密切的是一次起爆药量、装药结构、起爆方法等,目前硫铁矿多采用微差起爆技术,由一次起爆药量过大而引起强烈地震波的现象已大为改善,但是云硫矿区随着采场高程不断下降,排间微差起爆技术仍会产生明显震感,引起周边群众的投诉,加上国产毫秒雷管精度达不到要求,跳段现象时有出现,总体爆破效果较差。针对这一问题,云硫矿采用高精度毫秒导爆管雷管,以逐孔微差爆破方式,准确控制各炮孔的起爆时间,在减弱地震波的同时大块率减小,爆破效果与安全性能得到提升,群众投诉也大为减少。在装药结构方面,深孔台阶爆破形式主要有全耦合装药、不耦合装药和复式装药三种。多年来,云硫矿一直采用散装乳化炸药装填,炸药流动性好,可实现完全耦合装药,比不耦合装药效果好,大块率低,根底少。但采用复式装药(即下部2/3为完全耦合装药,上部1/3为不耦合装药)以后,炸药单耗降低10%以上,爆破效果与完全耦合装药相当,安全性能也有保障。通过以上事例说明,优化爆破设计是实现生产效益与安全效益协调发展的有效措施,通过合理选择爆破参数不仅有利于提高爆破质量,对安全爆破也有很大帮助。
  (2)矿山开采中应用的深孔爆破技术
  1、等离子技术
  传统的爆破技术多是火药类的爆破,对环境产生的影响很大,随着绿色理念的深入人心,这种传统的火药爆破方式已经不能适应时代的发展,而火药的爆炸规模和爆破力度难以准确控制。笔者发现,在以往的采矿工程爆破中,这种爆破方式很容易对工程中的其他岩体造成破坏,影响开采工程的进程。针对这种情况,国际上已经有了等离子的爆破技术,这种技术运用了电力爆炸的原理,将大量的电能通过可控的设备集中在一个点上,远程控制其爆破的能量和时间。经研究发现,等离子爆破方式产生的爆破力高达200MPa,是完全不逊于火药威力的,而且等离子爆破方式的可控性也弥补了火药爆破的不足,是值得采用的一种方式。
  2、工程中探索精确爆破的手段
  我国的爆破技术与发达国家还存在有一定的差距,爆破中容易伤及附近的岩体,为工程的顺利开展构成障碍,这就要求采矿工程人员在实际中探索精确爆破的手段。笔者通过查阅资料和实际采访发现,多次爆破是精确爆破的有效手段。首先,爆破者要先用深孔爆破等方式将需破岩体和附近分开,然后再对需破岩体进行爆破,避免了爆破对附近岩体的伤害,从而保证了爆破的准确性。另外爆破人员还可以通过计算机预先判定爆炸物的威力,根据需要爆破的面积来控制爆炸物的数量,以保护工程内的其他岩体。采矿是一个具有一定安全隐患的产业,而爆破就更增加了采矿的危险性,精确爆破能够在一定程度上控制爆破的威力和范围,是提高采矿业安全系数的一个可行的手段。
  3、光学引爆的应用
  光学引爆是利用激光和机器发出的光纤来引爆的,这种方式可以远程操控,而且不受周围磁场、电波以及噪音的影响,可靠性强;另外激光设备可以重复使用,不会增加成本,其安全性也相对更高,在采矿业的爆破环节中是值得推广的一种引爆方式;最后,这种利用激光进行引爆的方式,其效果与雷管引爆并没有什么不同,而激光的精确度和可控性甚至还高于雷管,因而在推广中无须担心在技术方面存在的问题,从这一层面来说,光学的引爆方式也应该被我们所认同和采用。   4、加强深孔爆破的措施
  ①加强技术指导
  在运用深孔爆破技术的最初阶段,特别需要专业的技术人员进行现场指导,依据相关资料,对现场存在的问题以及潛在的问题进行记录,并且加以完善。
  ②加强施工现场的监督与管理工作
  每个班组在进行煤矿掘进工作时,应该与技术人员协商,确定好打眼的准确位置,打眼时一定要确保定人、定位以及定职责。同时应让安检人员对具体情况进行总结,然后进行调整,以使管理达到要求。
  ③加强施工人员的专业技术
  应该针对施工人员的基本情况,举办适合的技术培训,施工人员一般具有一定的操作基础和实践经验,但是由于他们文化水平不高,还不能胜任一些难度系数较高的工作,所以应该加强施工人员的专业知识和技能,并且提高他们的岗位以及责任意识,这不仅可以使工作效率有所提高,也使其责任理念有所提升。
  ④改良深孔爆破技术
  随着机械化的进步,机械装药方式逐步取代传统的方式,从而使效率低以及劳动强度大的状况有所改善。运用机械装药不仅使速度有所提升,也使矿井中有水时,装药不连贯的情况有所改善。我国很多大型煤矿企业都采用机械方式进行装药,不仅使效率得到提高,也使爆破效果得到改善。炮孔内合理的堵塞长度可以使爆破效果得到增强,也使炸药利用率有所提高,运用机械装药方式,保障了炮孔的堵塞质量。
  三、结语
  总而言之,深孔爆破可以根据不同地貌以及矿山情况对煤矿进行掘进,它可以通过多种方式,与一些先进手段比如开凿技术或者是凿岩装备相结合,以多段微差的爆破方式进行煤矿的开采。矿山爆破环节大量接触危险品,极易引起爆炸伤亡事故,因此,要重视施工中的安全管理措施的加强,才能切实保障爆破安全,于国于民都是有益的。
  参考文献:
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