浅谈采矿爆破作用原理

浅谈采矿爆破作用原理

[摘要]山地矿业开采中，前中期进行爆破作业是必不可少的一环。对爆破作用的原理进行细致的研究和分析，并结合先进科学技术加以优化，对矿业爆破的发展具有重要作用，不可忽视。

[关键词]采矿爆破原理

1前言

文章对爆破技术进行了简要介绍，对采矿中相关爆破方式的作用原理进行了详细阐述，通过分析，并结合自身实践经验和相关理论知识，对爆破技术在采矿工程中的应用进行了探讨，具有一定的借鉴意义。

2爆破技术的概述

爆破作为一门科学技术应用很广，最常见的是在采矿开山，修铁路、公路用钻爆法来开掘隧道。它是利用炸药爆炸产生的巨大能量破坏某种物体的原结构。特别是石方开挖、矿山开采等工程中尤为不可缺。目前，我国常用的爆破采矿技术中应用的炸药有硝铵类炸药、硝化甘油炸药、水胶炸药等，其中硝铵类炸药的应用最为广泛。常用的起爆器材有电雷管、导爆索、导爆管等。

爆破采矿技术的基本原理为：炸药在外力的作用下发生爆炸，同时释放出大量热量并形成高热气体，利用炸药爆炸时产生的冲击力击破矿石。由于炸药爆炸时很容易造成安全事故，所以必须按照爆破的技术操作规范进行，并采取相应的安全防护措施。

3采矿中相关爆破方式的作用原理

3.1光面爆破

（1）光面爆破机理

光面爆破是沿露天最终开挖面或巷道的顶板和侧墙布置加密的深孔，在这些孔内进行减少装药或部分不装药，同时起爆，爆破时沿这些孔的连接线破裂成平整的光面。当同时起爆光面孔时，由于药卷直径比孔径小得多，药包爆炸产生的深孔压力经过空气间隙的缓冲后显著降低，已不足以在周围孔壁上产生粉碎区，而只沿光面孔的连线方向形成少数裂隙，在需要崩落的一侧岩石中产生破碎作用，孔与孔间的裂隙贯通形成平整的破裂面一光面。

（2）光面爆破参数

①炮孔间距。一般为炮孔直径的10～20倍。在节理裂隙比较发育的岩石中

应取小值，整体性好的岩石中应取大值。②最小抵抗线。光爆炮眼中心到邻近辅助炮孔中心的距离为最小抵抗线，一般应大干或等于光爆孔间距。③炮眼临近系数在爆破能量一定的条件下，炮眼临近系数脚过大时，爆破后有可能在光面眼间的岩壁表面留下岩埂，造成欠挖；m值过小时，则会在新壁面造成超挖凹坑。实践表明，当m=O.8～1.O时，爆后的光面效果最好。④线装药密度。线装药密度又叫装药集小度。它是指单位长度炮眼中的装药量（g/in）。为了控制裂隙的发育，以保持新壁面的完整稳固，在保证沿炮孔中心线破裂的前提下，应尽可能少装药。一般线装药密度如下：软岩为70～120g/m，中硬岩为12O～l50g/m，硬岩为150～250g/m。

3.2采矿爆破作用原理

采矿爆破的主要作用是为了在采矿工程中广泛采用炸药爆破。使煤岩产生破坏、松动、震动、压缩或抛掷等现象。药包在无限介质内爆炸时，炸药在瞬间内通过化学反应转化为气体状态的爆炸产物，由于膨胀作用，体积增加百倍乃至数千倍，而产生不小于15000MPa的静压力，同时产生温度高达1500—4500℃、速度高达每秒上千米的冲击波，自药包中心按球面等量向外扩散，传递给周围介质，使介质产生各种不同程度的破坏和振动现象。在这个短暂的时间中，炸药包在岩石中爆炸，爆轰作用形成的应力波，由药包中心即爆炸中心向周围传播，先是使邻近药包周围的岩石产生压碎圈和破裂圈（压碎圈和破裂圈的大小，由炸药的品种、数量和岩石的性质决定），形成压碎圈和破裂圈，达到炸药爆炸的结果。

3.3等离子爆破技术

加拿大在采矿新技术的应用方面，近年来取得了一些技术成果，等离子爆破技术就是其成果之一。诺兰达公司的研究人员正在从事一个新的研究项目，采用电能代替化学能对硬岩进行爆破作业。该项技术是将大量的电能储存在高效的蓄能电容器组内，通过起爆的遥控起动器控制触发电路，完成大电流开关装置的开启与闭合，再由同轴电缆与设置在岩石孔上可承受巨大作用力的同轴爆破电极相联接。起爆时，储存在电容器组里的大量电能，可在几微秒的短时间内，向封闭在孔底300～500mm处的电解质释放电能，如此大量的电能使得电解质转换成高温、高压的电离气体和等离子体，其间的压力高达200MPa，这些电离气体或等离子体急剧膨胀，最终造成岩石破碎。

此种爆破技术在起爆瞬间所形成的高温、高压的离子气体迅速膨胀形成强大的冲击波，从而在岩体内产生应力场，导致类似于化学炸药产生的爆破效果，但没有生成有害气体，因而对采矿作业环境的改善起到了积极的作用。在完成了实验室的实验之后，在东魁北克的Gaspe矿成功地进行了现场试验，在巨砾和岩石工作面的爆破中，都证明了此种爆破技术的可行性。根据现场试验的测定，能量的消耗大约为0.19～0.48kW·h/m3，每次爆破的用电量仅相当于家用熨斗使用5min的用电量。

4爆破技术在采矿工程中的应用

4.1无限分段起爆网路技术

在爆破采矿技术的应用中，经常出现多个爆破点同时保证的现象。为消除矿山开采工作的隐患，现代爆破采矿技术普遍采用无限分段起爆网路技术，即将非电导爆管爆破网路起爆，并呈现炮孔内外结合延时。由于无限分段起爆网路技术起爆前无法使用仪器设备检查，所以为确保起爆网路传播的准确性，孔外要采用连侧网路传导。

4.2电子雷管

起爆系统的另一个发展是电子雷管的问世，它与普通火工品雷管的不同之处在于：火工品雷管是在其起爆装药触发和引爆炸药之前，由化学物质燃烧所占的时间来确定延期时间，而电子雷管则由其自己的微型电子定时电路来控制。电子雷管在制造厂加工中就以延期顺序号编了程序。在爆破中雷管依照顺序号的次序在相邻的顺序号之间以恒定的延期间隔起爆。爆破的延期间隔时间可人为地确定，并调定在起爆器中，再由起爆器将精确的延时传递给爆破中使用的全部雷管。以这种方法选择顺序号和给延期间隔编程能得出最适应爆破条件的起爆顺序。

电子起爆器产生一高频恒定的电流信号，由封装在每个雷管盖中的环形线转换成能量，储存在每个雷管的电容器中，经电子定时电路按时释放这些能量，从而灼热引火头和起爆炸药。每发电子雷管都有一防护滤波器。此滤波器与环形线一起工作，可防止现场附近的机械设备可能产生的杂散电流、无线电波和静电进入雷管电路。由于电子雷管的精密度高，确实在爆破控制、破碎质量和安全方面显示出很多优点。

4.3精确爆破技术

在我国建设长江三峡大坝时，要从山中开挖出一条水道，这个开挖的方量在4000多万立方左右，工程量巨大，因此采用的是深孔、预裂和光面爆破技术。该技术就是在主爆区爆破之前，沿设计轮廓线先爆出一条具有一定宽度的贯穿裂缝，缓冲、预裂开以后，爆破振动波就传不过去了，不会对坡面造成危害，也可以保护那边坡的安全。光面技术，就是炸了以后，预留一圈保护层，打一排爆炸孔，把它炸掉。在我国，这种精确爆破技术发展很快，已经普遍应用与大型水坝的建设中。

4.4中深孔爆破技术

此爆破技术一般用于中小型矿山的开采。这种方式能够节约成本，并且安全系数较高。中深孔爆破技术改变了以前在安全小平台开采方法中的浅孔爆破的方式。但是应该注意的是安全平台不宜设计过大，后排药量要比前排药量大，保证抛掷的效果，进而促使爆破效果及抛掷效果都达到最佳状态。

5小结