摘要：隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高,采礦工程的爆破技術(shù)應(yīng)用也相應(yīng)有了突破性進展。從不同角度剖析了爆破技術(shù)在采礦工程中的應(yīng)用情況,明確了爆炸與炸藥在采礦工程中應(yīng)用的理論基礎(chǔ),并對爆破技術(shù)的外在表現(xiàn)形式及操作步驟展開探討,以及對采礦工程爆破技術(shù)的具體應(yīng)用情況等展開相關(guān)分析。明確爆破技術(shù)在采礦工程中的應(yīng)用必須以安全為主,需根據(jù)不同地質(zhì)要求,結(jié)合實際情況,提出相應(yīng)的技術(shù)方案,才能提高整體工作效率。
關(guān)鍵詞：爆破技術(shù);采礦工程;礦山爆破;掘進爆破;采場爆破;
爆破技術(shù)是利用炸藥對物體結(jié)構(gòu)進行巨大能量的爆炸,近年來,爆破技術(shù)被廣泛用于礦山開采工程的建設(shè)當(dāng)中[1],由采礦工程爆破技術(shù)的原理,能夠看到利用炸藥的外力作用,對礦山結(jié)構(gòu)產(chǎn)生高熱氣體,從而引發(fā)爆炸,最終達到礦山工程建設(shè)的需求。而在爆破過程中,由于時限要求,很容易造成安全事故,因此爆破技術(shù)必須嚴格按照規(guī)范要求進行實施,保障開采工程的安全順利完工[2]。為此,對爆破技術(shù)在采礦工程的應(yīng)用進行探討,以期為采礦工程爆破技術(shù)的安全應(yīng)用,提供一些可供參考的資料。
1爆破技術(shù)的應(yīng)用理論基礎(chǔ)
1.1爆炸和炸藥的應(yīng)用理論基礎(chǔ)
爆炸是物質(zhì)系統(tǒng)一種急劇的物理或化學(xué)變化,在變化過程中放出大量的能量對周圍及介質(zhì)做機械功,同時伴隨有聲、光和熱等效應(yīng)[3]。在采礦工程中應(yīng)用爆破技術(shù)時,首先應(yīng)該確定煙花爆竹的種類,了解煙花爆炸種類與現(xiàn)場的實質(zhì)勘測,最終確定相應(yīng)的爆炸種類。目前爆炸種類主要以物理爆炸、化學(xué)爆炸、核爆炸為主。確定類別后,還需對炸藥的爆炸條件進行確定,炸藥爆炸的必備條件:①放熱反應(yīng)(是高速自動進行的首要條件);②反應(yīng)高速進行;③生成大量氣體(氣體是做功的介質(zhì))。
另外,還需要了解炸藥化學(xué)反應(yīng)的形式,爆炸不是炸藥唯一的反應(yīng)形式,它主要由4種反應(yīng)形式構(gòu)成,分別是熱分解、燃燒、爆炸(未處在理想狀態(tài))和爆轟。這4種形式可相互轉(zhuǎn)化，進而達到即定的爆破最佳效果。
1.2爆破技術(shù)表現(xiàn)形式及操作步驟
爆破技術(shù)主要由聲、光、塵、煙、振動、飛石、拋擲與坍塌等形式表現(xiàn)[4]。因此,有效的地質(zhì)勘測至關(guān)重要。在采礦工程中,爆破技術(shù)需要進行地質(zhì)情況的有效掌握,也就是有效勘測[5]。而后結(jié)合所勘測的地址情況進行具體設(shè)計并進行施工組織設(shè)計,從而更好地指導(dǎo)爆破的全過程,再結(jié)合設(shè)計進行大型爆破工程的評價,根據(jù)所評價的結(jié)果對礦山工程進行具體施工,施工的流程包括鉆眼裝藥天災(zāi)沿線檢查起爆的操作,一系列工序完成后,對礦山爆破工程進行整體驗收與評價,從而保證礦山工程的質(zhì)量。
2采礦工程爆破技術(shù)的具體應(yīng)用
2.1地下礦山爆破技術(shù)
采礦工程中主要以地下礦場開采、露天礦開采、爆破工程3種為主要應(yīng)用方向。其中地下礦山爆破技術(shù)主要由井下掘進爆破和采場爆破2種方式,對井下爆破應(yīng)首先進行爆破特點的分析,了解爆破工程重點防范的內(nèi)容,而后進行炮孔布置形式及起爆順序的預(yù)設(shè),嚴格按照規(guī)范標(biāo)準要求對井下掘進爆破參數(shù)進行設(shè)定,并按照光面爆破、天井深巷爆破掘進,完成相應(yīng)爆破操作[6]。
井下掘進爆破特點:對井下掘進爆破,需要針對其特點進行,相應(yīng)的爆破處理措施,保證爆破的準確性以及相應(yīng)的進尺尺寸符合要求,并結(jié)合相應(yīng)特點形成一套完善的爆破方案,根據(jù)技術(shù)方案,逐步對不同類型的炮眼進行工作面的相應(yīng)布置,從而更好的使斷面展示達到一定的井巷掘進爆破效果。掘進爆破必須嚴格按照相關(guān)規(guī)定進行,相應(yīng)的規(guī)格設(shè)計,必須滿足設(shè)計要求與施工規(guī)范要求。保證爆炸的集中性跨度需要均勻,并符合炮眼的布置設(shè)計的規(guī)范性從而提高炮眼的使用效率,周邊平整材料消耗少的要求,從而節(jié)省成本開支[7]。
炮孔布置形式:炮孔布置形式及起爆順序具體如圖1所示。炮孔的布置形式主要有掏槽孔、輔助口和周邊孔。將各種炮孔進行有效布置,從而實現(xiàn)完善的起爆順序。其中掏槽孔的作用是在工作面上將一部分巖石破碎并拋出,掏槽孔的有效設(shè)計,主要是能夠?qū)r石的破碎有效的拋出,從而降低安全事故的產(chǎn)生,并且能夠通過巖石破碎的拋出,形成第二個自由面,保證相應(yīng)的爆破符合礦山工程建設(shè)所需。周邊孔的作用主要是對井巷橫斷面形狀的控制,以及相應(yīng)的斷面方向控制,從而使井巷斷面尺寸、形狀與方向能夠滿足爆破設(shè)計需求,進一步做好炮孔布置工作[8]。
a-掏槽孔;b-輔助口;c-周邊孔
炮孔起爆順序:為了進一步保證采礦工程的順利起爆,需要進行起爆順序的規(guī)范性安排,從而進一步保證爆破的安全性,達到既定的爆破效果。因此,起爆順序的布置至關(guān)重要。一般情況下需要對掏槽孔、輔助口與周邊孔進行相應(yīng)起爆順序安排,相應(yīng)順序設(shè)置安排好后,再進行第二次起爆孔的分組,按順序并且具有一定的合理性,對起爆順序進行先后次序安排,充分利用初期階段起爆孔的設(shè)置,從而進一步形成爆孔自由面。在實施一次性起爆孔時,其數(shù)目的增多,也使相應(yīng)的爆孔段數(shù)相應(yīng)越多,在充分利用自由面的基礎(chǔ)上,對振動空氣沖擊有一定的減弱,此操作能夠使沖擊波強度和噪聲均得到有效降低。
2.2井巷掘進爆破參數(shù)
炮孔直徑:炮孔直徑大小對鑿巖生產(chǎn)效率有著直接的影響,包括炮孔數(shù)目,它的單位的消耗量,以及爆破塊度和井巷到周壁平整性等均受炮孔直徑的直接影響。因此,在爆破過程中,炮孔直徑的設(shè)置必須符合爆炸能量的需求,當(dāng)炮孔直徑增大時,要爆炸能量相對集中,爆炸速度和爆轟穩(wěn)定性有所提高,而過大的炮孔直徑并不易于鑿巖速度的有效提升。若炮孔直徑過大那么鑿巖速度會顯著下降,則炮孔直徑設(shè)計不宜過大,并且相應(yīng)的炮孔數(shù)目也會因此減少,從而降低了巖石的破碎質(zhì)量。炮孔直徑的設(shè)計,一般根據(jù)大斷面井巷的面積設(shè)定,若大斷面井巷大于6m2以上,可采用38～45mm的藥卷,若小斷面積在小于4m2以上,且?guī)r石十分堅硬,此時可使用高威力炸藥,采用小直徑藥卷,一般尺寸在25～32mm的直徑,從而達到相應(yīng)的爆破效果。經(jīng)常的炮孔直徑比裝入的藥卷直徑要略大,一般控制范圍在5～10mm左右,采用氬氣裝鑰匙孔體積可以達到既定的利用效果。
單位炸藥消耗量和孔深:平巷決定的炸藥單位消耗量可以參照巖石堅固系數(shù)與掘進斷面所占面積進行相應(yīng)確定。在實際生產(chǎn)中需要根據(jù)經(jīng)驗確定,一般輔助孔孔距控制范圍在400～600mm,周邊孔之間一般取600～700mm,周邊孔口到輪廓線應(yīng)保持在100～150mm范圍內(nèi),而且頂?shù)装蹇滓蛲庀蛏舷蛳录聪騻?cè)面傾斜5°左右,并使孔底落在輪廓線外約100mm處。
2.3采場爆破技術(shù)特點
與井巷掘進爆破相比,地下采場爆破具有2個以上的自由面,并且炮孔數(shù)量較多,封礦面積和爆破量較大,一次爆破用藥量大,炸藥單位消耗量低,爆破方案的選擇和起爆網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計比較復(fù)雜,所以爆破時的組織工作顯得更為重要。對地下采石場爆破的質(zhì)量要求是爆破作業(yè)安全,每米炮工封礦量大,大塊少,二次爆破量小;粉礦少,礦石貧化和損失小,材料消耗量低。
2.4VCR采礦法爆破技術(shù)
VCR采礦法爆破技術(shù)是在利文斯頓爆破漏斗理論基礎(chǔ)之上所創(chuàng)造的,它以球狀包爆破方式為特征的新的采礦方法,并在近年來得到了廣泛性應(yīng)用。在上、下巷道內(nèi)按一定孔距進行鑿巖,對大直徑深孔道下部切割巷道上部的十字頂部平臺,可裝入長度不大于炮孔直徑6倍的藥包,然后沿巷道,以及按分層,自下而上崩落一定厚度、礦石、逐層將整個采礦工程完成。
3結(jié)語
綜上所述,采礦工程的建設(shè),是我國一次性能源開采的關(guān)鍵,而爆破技術(shù)的良好應(yīng)用,直接影響著我國煤礦的整體發(fā)展。因此,針對爆破技術(shù)在采礦中的應(yīng)用情況展開分析,對于采礦工程中的爆破技術(shù)應(yīng)用,應(yīng)該結(jié)合地質(zhì)條件,并且掌握各項采礦方法的技術(shù)理論基礎(chǔ),有針對性地提出采礦設(shè)計方案,需要具有一定的條理性與適用性,在保證采礦工程的整體安全性的基礎(chǔ)之上,才可以進一步提高采礦工程的工作效率。
參考文獻
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