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[摘 要]当前我国的自然资源开采进入到了一个瓶颈期，一方面，国家对于自然资源的保护与利用开始做出了合理的规划，不像过去一样的盲目、野蛮的开采；另一方面，由于资源的有限性，一些大规模的露天作业情景将越来越少的应用到实践中，取而代之的就是地下的采矿，其中最为重要的就是作为物资运输与人员进出通道的立井挖掘工作，而现在我国可开发的矿物在冻土地区是比较多的，所以，掌握立井冻土掘进爆破技术，对于我们国家的矿产行业的发展是极为有利的。笔者在文中对于立井冻土掘进爆破技术的应用原理以及实践做了简单阐释，希望读者通过文章的阅读，能够对该项技术有基本的了解。
[关键词]自然资源 瓶颈期 立井冻土爆破
中图分类号：X37 文献标识码：X 文章编号：1009―914X（2013）25―0512―01
一、立井冻土掘进爆破技术的现状
我国对于立井冻土的开掘方式，从最初的钻探性开掘到后来的大规模爆破式开采，再到今天最常用的钻眼爆破，经历了一个世纪左右的时间。在今天几乎所有的冻土掘进都是通过钻眼爆破的方式完成的，由于其施工简单、维护方便、操作灵活、耗能相对小、噪音相对低、功率相对高等优点，决定了其更适合于当今矿产行业的发展。
二、简述立井冻土爆破的原理
1.自由面的控制
在立井冻土爆破的实施环节中，对于自由面的控制是最为重要的一点，这是为了在爆破的过程中，对于爆破产生的破坏力做最大程度的控制。具体就是根据炮眼的间距，也就是炮眼的密实度以及冻土内应力的作用结合完成的。因为这里的炮眼间距是可调整的，所以对于自由面的控制主要就是调整炮眼间距。在实际的施工经验以及实验室中得到的实验结果中显示出，炮眼中装药处于抵抗线之下时，爆破形成的漏斗半径将会增大，这样各个炮眼间的区域会出现凸起的现象，形成了一个新的自由面，这就相当于扩大了原有的自由面，为下一步的爆破提供了便利的条件。应力波可以在新生的自由面中进行传导，爆破能的释放将更有效果，同时也能够抑制其他方向上裂缝的产生。
2.应力波的反射作用对爆破的积极效果
对于爆破应力波在自由面中释放能量的控制，在施工中是必须进行掌握的，因为释放的能量会使自由面附近处于一个拉伸的状态，而这种拉伸的程度决定着对冻土的破坏程度。如果拉伸的程度较大，则能量的损耗较多，能量的转化不完全，对于应力波的反射比较到位，具体的表现为抵抗线较大，而对于介质的反射拉伸破坏比较弱；如果拉伸的程度较小，也就是在传导应力波的过程中能量损失较小，经过的自由面范围较短，抵抗线较小，而破坏性是比较大的，对于自由面的反射拉伸作用很强，自由面附近的冻土层会遭到很大程度的破坏。所以，在爆破的时候要适当的调整炮眼的密度以及装药的多少，这样能够更加有效的进行冻土层的爆破掘进。
3.冻土层应力状态的调整
立井冻土掘进技术的应用，完全是依赖于炮眼的布置来进行的。而通过炮眼的布置改变冻土层的构想，是解决冻土掘进的又一个思路。根据炮眼起爆时候的形态多为同心圆，可以对于一个炮眼做多次爆破，并且可以由临近的炮眼发生相互的应力波作用，降低周围冻土层的荷载或是拉伸度，最终形成大块的爆破现象。这种方法首先要实施预爆破，就是先采取小范围的爆破方式，并且应用小间距的炮眼分布，对于冻土的应力以及爆破的方向做出预判。之后在进行正式的爆破处理，随着抵抗线的减小，炮眼间距的增大，炮眼周围的冻土层的裂缝以及间隙也会发生不断的改变，再继续增加炮眼的数量以及炸药的强度，达到一定的数值，就会使冻土层完全的破坏。这样既能够使要施工的冻土层达到了破坏的效果，又不会对其他的地区产生破坏的影响，是一种比较科学的施工方式，也是符合科学发展观的。
有的区域并不注意科学施工，而是采取野蛮的施工方式，最终会导致土壤的应力大幅度的改变，承重结构也发生了变化，在进行立井以及巷道开挖的过程中，会出现很大的安全隐患，是不提倡的。
三、立井冻土掘进爆破的实际应用
1.钻眼
立井冻土掘进爆破施工中，最重要的施工程序就是钻炮眼，钻眼的质量决定了施工能否顺利进行，也会决定爆破的效果。一般会采用的方式是将硬度较大的金属制作的刀具组合应用，形成螺旋前进的机构，有必要的时候可以加入金刚石等成分，进行冻土的钻探，最后形成一个空心圆柱的空间，这也就是我们要得到的炮眼。在施工之前，首先要注意冻土的类型，冻土的硬度以及冻土的含水量是多少，冻土层颗粒的大小等等因素，进而确定冻土钻眼的推力和钻探刀具的钻速。每一种冻土都有与之适应的最佳钻速。如果达到了最佳钻速，就可以使钻眼的效率大大的提高，如果钻速过大，则可能导致钻孔内的土屑不能够及时的排出钻孔而导致钻孔内壁出现不光滑，而如果钻速过低，可能会导致钻眼的速度大幅降低，影响工程的进度，也容易损伤钻头。因此，确定最佳钻速是很有必要的。
在设备的选择上，可以使用煤炭行业经常应用的煤电钻，由于煤层比冻土层硬度稍高，而国内对于冻土层专用的设备又比较少，这种煤电钻在冻土的施工中是很常见的。电钻使用的时候，可以根据土层的不同对于钻头进行适当的调整，采用高强度的钢，增加钻杆强度。如果在施工中不止是冻土层，还有一些接近地表的页岩等岩石层，则需要对电钻的功率以及钻头进行针对性的调整，提高其推力以及排粉能力。在实际的工作中，证明了煤电钻的噪音较低、粉尘较少，机器的造价低、自重轻，是理想的钻眼设备。
在钻眼的过程中，如果遇到了性质不稳定的冻土层，也就是在小范围内，冻土层的硬度与应力荷载都是不同的，不能够及时的调整钻速和推力，就很容易出现泥包钻头的情况。如果出现了这样的情况，可以认定为周围的冻土层都是这样一种状态，在钻眼的时候采用“一”字型的钻头，而不去采用“十”字型钻头，在钻头下探一定的深度后，拔出钻头，进行钻孔内的除尘，并用大功率的风机吹干钻孔，以免堵塞钻孔。钻杆宜采用麻花钻杆进行施工，这样有利于施工的过程中排出粉尘，提高钻速，提升工作效率。
2.爆破材料的处理与爆破技术
对于冻土层中使用的炸药，一般都选用2#岩石硝铵炸药，在装药的时候，速度要快，这样可以缩短炸药的冷却时间，达到最佳的爆炸效果。硝铵炸药的工作温度可以在-36摄氏度土壤中以及-14摄氏度的空气中有效的进行爆破，但是也不排除在实际操作的过程中出现延迟爆破的现象，因为现在的爆破技术都是通过电力来控制的，在电力的传输过程中，可能由于低温而增大了原有的电阻值，导致电流的强度以及电压不足，造成了炸药的延迟爆破，而延迟爆破是非常危险的。所以这里要注意的一是控制电阻值，在爆破之前进行测量；二是要对炸药的量进行控制，尽量放入少量的炸药确保引爆。这样能够避免瞎炮的产生。
根据冻土层的特点实施掘进爆破，利用380V的交流电设计爆破参数。一般采用掏槽型圆锥直眼的炮眼，这样可以最大程度的避免冻土对于炸药的影响。连线方式采用反向并联，控制每段的起爆量大致处于同一水平，同时起爆，破坏冻土层的应力结构。
结论
矿产能源是我们国家未来建设的重要推动力量，也是我们国家综合国力的重要保证。对于矿产资源的开发，要符合可持续发展的观点，注意科学合理的开采，有序有效的利用。文中提到的冻土掘进爆破技术，可以解决我国多数地区的冻土层，这样也就可以使我们国家在冻土层下的矿产资源得到有效的利用，这对于我们国家的发展有着战略上的重要意义。
参考文献
[1] 孟国良，金勇. 基于爆破漏斗试验装药量的计算公式[J]. 煤矿爆破. 2010（04）
[2] 郭俊，张双全，杨正凯. 特厚冲积层冻结法凿井井壁位移实测研究[J]. 中州煤炭. 2011（07）
[3] 何洪瑞. 浅谈煤矿掘进技术[J]. 中小企业管理与科技（上旬刊）. 2011（09）
[关键词]自然资源 瓶颈期 立井冻土爆破
中图分类号：X37 文献标识码：X 文章编号：1009―914X（2013）25―0512―01
一、立井冻土掘进爆破技术的现状
我国对于立井冻土的开掘方式，从最初的钻探性开掘到后来的大规模爆破式开采，再到今天最常用的钻眼爆破，经历了一个世纪左右的时间。在今天几乎所有的冻土掘进都是通过钻眼爆破的方式完成的，由于其施工简单、维护方便、操作灵活、耗能相对小、噪音相对低、功率相对高等优点，决定了其更适合于当今矿产行业的发展。
二、简述立井冻土爆破的原理
1.自由面的控制
在立井冻土爆破的实施环节中，对于自由面的控制是最为重要的一点，这是为了在爆破的过程中，对于爆破产生的破坏力做最大程度的控制。具体就是根据炮眼的间距，也就是炮眼的密实度以及冻土内应力的作用结合完成的。因为这里的炮眼间距是可调整的，所以对于自由面的控制主要就是调整炮眼间距。在实际的施工经验以及实验室中得到的实验结果中显示出，炮眼中装药处于抵抗线之下时，爆破形成的漏斗半径将会增大，这样各个炮眼间的区域会出现凸起的现象，形成了一个新的自由面，这就相当于扩大了原有的自由面，为下一步的爆破提供了便利的条件。应力波可以在新生的自由面中进行传导，爆破能的释放将更有效果，同时也能够抑制其他方向上裂缝的产生。
2.应力波的反射作用对爆破的积极效果
对于爆破应力波在自由面中释放能量的控制，在施工中是必须进行掌握的，因为释放的能量会使自由面附近处于一个拉伸的状态，而这种拉伸的程度决定着对冻土的破坏程度。如果拉伸的程度较大，则能量的损耗较多，能量的转化不完全，对于应力波的反射比较到位，具体的表现为抵抗线较大，而对于介质的反射拉伸破坏比较弱；如果拉伸的程度较小，也就是在传导应力波的过程中能量损失较小，经过的自由面范围较短，抵抗线较小，而破坏性是比较大的，对于自由面的反射拉伸作用很强，自由面附近的冻土层会遭到很大程度的破坏。所以，在爆破的时候要适当的调整炮眼的密度以及装药的多少，这样能够更加有效的进行冻土层的爆破掘进。
3.冻土层应力状态的调整
立井冻土掘进技术的应用，完全是依赖于炮眼的布置来进行的。而通过炮眼的布置改变冻土层的构想，是解决冻土掘进的又一个思路。根据炮眼起爆时候的形态多为同心圆，可以对于一个炮眼做多次爆破，并且可以由临近的炮眼发生相互的应力波作用，降低周围冻土层的荷载或是拉伸度，最终形成大块的爆破现象。这种方法首先要实施预爆破，就是先采取小范围的爆破方式，并且应用小间距的炮眼分布，对于冻土的应力以及爆破的方向做出预判。之后在进行正式的爆破处理，随着抵抗线的减小，炮眼间距的增大，炮眼周围的冻土层的裂缝以及间隙也会发生不断的改变，再继续增加炮眼的数量以及炸药的强度，达到一定的数值，就会使冻土层完全的破坏。这样既能够使要施工的冻土层达到了破坏的效果，又不会对其他的地区产生破坏的影响，是一种比较科学的施工方式，也是符合科学发展观的。
有的区域并不注意科学施工，而是采取野蛮的施工方式，最终会导致土壤的应力大幅度的改变，承重结构也发生了变化，在进行立井以及巷道开挖的过程中，会出现很大的安全隐患，是不提倡的。
三、立井冻土掘进爆破的实际应用
1.钻眼
立井冻土掘进爆破施工中，最重要的施工程序就是钻炮眼，钻眼的质量决定了施工能否顺利进行，也会决定爆破的效果。一般会采用的方式是将硬度较大的金属制作的刀具组合应用，形成螺旋前进的机构，有必要的时候可以加入金刚石等成分，进行冻土的钻探，最后形成一个空心圆柱的空间，这也就是我们要得到的炮眼。在施工之前，首先要注意冻土的类型，冻土的硬度以及冻土的含水量是多少，冻土层颗粒的大小等等因素，进而确定冻土钻眼的推力和钻探刀具的钻速。每一种冻土都有与之适应的最佳钻速。如果达到了最佳钻速，就可以使钻眼的效率大大的提高，如果钻速过大，则可能导致钻孔内的土屑不能够及时的排出钻孔而导致钻孔内壁出现不光滑，而如果钻速过低，可能会导致钻眼的速度大幅降低，影响工程的进度，也容易损伤钻头。因此，确定最佳钻速是很有必要的。
在设备的选择上，可以使用煤炭行业经常应用的煤电钻，由于煤层比冻土层硬度稍高，而国内对于冻土层专用的设备又比较少，这种煤电钻在冻土的施工中是很常见的。电钻使用的时候，可以根据土层的不同对于钻头进行适当的调整，采用高强度的钢，增加钻杆强度。如果在施工中不止是冻土层，还有一些接近地表的页岩等岩石层，则需要对电钻的功率以及钻头进行针对性的调整，提高其推力以及排粉能力。在实际的工作中，证明了煤电钻的噪音较低、粉尘较少，机器的造价低、自重轻，是理想的钻眼设备。
在钻眼的过程中，如果遇到了性质不稳定的冻土层，也就是在小范围内，冻土层的硬度与应力荷载都是不同的，不能够及时的调整钻速和推力，就很容易出现泥包钻头的情况。如果出现了这样的情况，可以认定为周围的冻土层都是这样一种状态，在钻眼的时候采用“一”字型的钻头，而不去采用“十”字型钻头，在钻头下探一定的深度后，拔出钻头，进行钻孔内的除尘，并用大功率的风机吹干钻孔，以免堵塞钻孔。钻杆宜采用麻花钻杆进行施工，这样有利于施工的过程中排出粉尘，提高钻速，提升工作效率。
2.爆破材料的处理与爆破技术
对于冻土层中使用的炸药，一般都选用2#岩石硝铵炸药，在装药的时候，速度要快，这样可以缩短炸药的冷却时间，达到最佳的爆炸效果。硝铵炸药的工作温度可以在-36摄氏度土壤中以及-14摄氏度的空气中有效的进行爆破，但是也不排除在实际操作的过程中出现延迟爆破的现象，因为现在的爆破技术都是通过电力来控制的，在电力的传输过程中，可能由于低温而增大了原有的电阻值，导致电流的强度以及电压不足，造成了炸药的延迟爆破，而延迟爆破是非常危险的。所以这里要注意的一是控制电阻值，在爆破之前进行测量；二是要对炸药的量进行控制，尽量放入少量的炸药确保引爆。这样能够避免瞎炮的产生。
根据冻土层的特点实施掘进爆破，利用380V的交流电设计爆破参数。一般采用掏槽型圆锥直眼的炮眼，这样可以最大程度的避免冻土对于炸药的影响。连线方式采用反向并联，控制每段的起爆量大致处于同一水平，同时起爆，破坏冻土层的应力结构。
结论
矿产能源是我们国家未来建设的重要推动力量，也是我们国家综合国力的重要保证。对于矿产资源的开发，要符合可持续发展的观点，注意科学合理的开采，有序有效的利用。文中提到的冻土掘进爆破技术，可以解决我国多数地区的冻土层，这样也就可以使我们国家在冻土层下的矿产资源得到有效的利用，这对于我们国家的发展有着战略上的重要意义。
参考文献
[1] 孟国良，金勇. 基于爆破漏斗试验装药量的计算公式[J]. 煤矿爆破. 2010（04）
[2] 郭俊，张双全，杨正凯. 特厚冲积层冻结法凿井井壁位移实测研究[J]. 中州煤炭. 2011（07）
[3] 何洪瑞. 浅谈煤矿掘进技术[J]. 中小企业管理与科技（上旬刊）. 2011（09）