预裂爆破技术在矿山露天开采的实践研讨

摘 要 当前露天矿山生产过程中，预裂爆破技术以其独特的作用和广泛的应用领域，成为现代工程建设中不可或缺的重要技术手段，对于提升工程质量、保障工程安全具有重要意义。通过明确预裂爆破技术在矿山露天开采中的重要地位，了解当前矿山露天开采过程中预裂爆破技术应用过程中存在的问题与不足，积极寻求科学开展预裂爆破作业的有效实践措施，以期更好地推动相关工作的开展。

关键词：预裂爆破；矿山露天开采；技术改造

在矿山露天开采的广阔天地中，预裂爆破技术以其独特的优势，发挥着举足轻重的地位。它不仅是提升露天矿采区安全生产水平的关键技术，更是保障员工生命安全、促进矿产资源高效利用的重要手段。在矿山露天开采中，应科学推广和应用预裂爆破技术，不断提升矿山的生产效率和安全水平。

一、基础理论概念

（一）预裂爆破技术

预裂爆破技术是一种重要的工程技术，主要用于在岩体或混凝土等硬质材料中预先创建裂缝，以优化后续施工过程的应力分布，控制裂缝的扩展方向和范围，从而增强结构的整体稳定性和耐久性。预裂爆破技术的核心内容在于精确控制裂缝的形成与发展。它利用钻孔和爆破等手段，在预定位置创造初始裂缝，通过精确控制爆破参数，如孔距、装药量、爆破顺序等，使得裂缝按照预设方向扩展，而不影响周围结构的安全。同时，预裂爆破技术还关注裂缝形成后的后续处理，包括裂缝的密封和加固，以防止水分、气体或有害物质侵入，造成结构的进一步损害。

在实际应用中，预裂爆破技术广泛应用于水利水电、交通、矿山等工程领域。例如，在水利水电工程中，预裂爆破技术可用于大坝、隧道等关键结构的施工，有效防止裂缝的产生和发展，保障工程的安全运行。在矿山开采中，预裂爆破技术可用于减少爆破对周围岩体的破坏，提高矿石的开采效率和安全性。

（二）矿山露天开采

矿山露天开采是指利用露天采场在自然地表以上直接挖掘矿产资源的一种开采方式。其主要内容涵盖了多个关键环节和技术要点。首先，开采前需要进行详尽的地质勘探，以明确矿体的分布、规模及赋存状态，为制定合理的开采方案提供依据。随后，依据勘探结果，设计采场布局，包括采剥工作面、运输道路、排水系统等的规划。在开采过程中，采用适当的爆破技术破碎矿石，利用装载设备将矿石运往破碎站或直接装车外运。同时，露天开采还需关注环境保护与安全生产，通过实施边坡稳定控制、水土保持、粉尘治理等措施，减少对自然环境的破坏。此外，矿山露天开采还需关注资源综合利用与经济效益的提升，通过优化开采工艺、提高矿石回收率、降低生产成本等手段，实现可持续发展。

二、预裂爆破技术在矿山露天开采中的重要地位与优势

（一）提高边坡稳定性，筑牢露天矿采区安全防线

在露天矿采区，边坡的稳定性直接关系到整个矿区的安全生产。传统的爆破方法往往容易造成边坡的破坏，进而引发滑坡、坍塌等安全事故。而预裂爆破技术则能够通过精确控制爆破的爆破能量和方向，在岩石中预先形成一条裂缝，从而有效降低爆破对边坡的破坏作用。这一技术的应用，不仅显著提高了边坡的稳定性，还为矿区的安全生产筑起了一道坚实的防线。此外，预裂爆破技术还能有效减少爆破产生的飞石和冲击波对边坡的冲击，进一步增强了边坡的完整性，这对于防止边坡失稳、避免安全事故的发生具有重要意义【1】。同时，该技术还能降低爆破产生的粉尘和噪音污染，为矿区的生态环境保护贡献力量。

（二）降低爆破振动影响，保护周边设施与环境安全

爆破振动是影响矿山露天开采安全的重要因素之一。传统的爆破方法往往会产生较大的振动波，对周边的设施和环境造成不同程度的破坏。而预裂爆破技术则能够通过精确控制爆破参数，有效降低爆破振动的影响。一方面，预裂爆破技术能够减少爆破的使用量，从而降低爆破产生的能量。这不仅可以降低振动波的强度，还能减少爆破对周边岩石和土体的破坏。另一方面，该技术还能通过优化炮孔布置和装药结构，使爆破能量更加均匀地作用于岩石中，进一步减少振动波的传播和扩散。通过降低爆破振动的影响，预裂爆破技术不仅能够有效保护周边设施的安全，还能减少对周边环境的破坏。这对于维护矿区的生态平衡、保障矿工的身心健康具有重要意义。

（三）资源利用率提升，综合成本优势明显

预裂技术在矿山露天开采中的应用实践，已逐渐展现出相较于机械开采在成本方面的显著优势。这一优势不仅体现在资源利用率的提升，还表现在对环境的友好程度以及长期经济效益的累积等多个层面。预裂技术通过预先设置裂缝，有效降低了开采过程中的能耗和物料消耗。相较于机械开采，预裂技术能够更精确地控制爆破范围和程度，减少了对周围岩石的破坏和浪费。这意味着在同样的开采量下，预裂技术所需投入的爆炸物、燃油等物资成本更低，从而实现了资源的最大化利用。

通过实践数据积累可以发现，预裂技术对于环境保护的积极作用也为矿山企业节省了成本。在机械开采过程中，大型机械设备运行产生的噪音、振动以及粉尘污染等问题难以避免，这不仅影响了周边居民的生活质量，还可能引发环境纠纷和罚款。而预裂技术通过精细控制 爆破过程，显著降低了对环境的负面影响。这种环保优势不仅有助于提升企业的社会形象，还能避免因环境问题带来的额外成本支出。此外，预裂技术在长期经济效益方面也表现出了明显的优势。虽然初期投入可能相对较高，包括技术研发、设备购置以及人员培训等方面的费用，但随着技术的不断成熟和应用经验的积累，预裂技术的成本效益将逐渐显现。由于预裂技术能够减少超挖和欠挖现象，提高矿石质量，从而增加了产品的市场竞争力。同时，预裂技术还能降低生产成本，提高生产效率，为矿山企业带来更加稳定的收益。

三、当前矿山露天开采过程中预裂爆破技术的应用现状

（一）技术设计与实施存在断层与挑战

在矿山露天开采过程中，预裂爆破技术作为关键的轮廓控制爆破技术，其设计与实施环节往往面临着诸多挑战与不足。首先，预裂爆破技术的设计需要充分考虑矿山的实际地质条件、岩石力学性质以及开采需求等因素。然而，在实际操作中，由于地质勘探数据的不充分或精度不足，导致预裂爆破设计难以准确反映实际情况，进而影响了爆破效果。此外，预裂爆破设计还需要综合考虑爆破参数、炮孔布置、装药结构等多个方面，这些因素之间相互作用、相互影响，使得设计过程变得异常复杂。

在实施层面，预裂爆破技术同样面临着诸多挑战。由于露天矿山开采环境复杂多变，预裂爆破实施过程中容易受到天气、设备、人员操作等多种因素的影响。例如，恶劣的天气条件可能导致爆破器材性能下降，从而影响爆破效果；设备故障或人员操作不当也可能导致预裂爆破过程出现偏差，甚至引发安全事故【2】。此外，预裂爆破实施过程中还需要严格遵守相关安全规定和操作规程，以确保人员安全和爆破效果。然而，在实际操作中，由于安全管理制度的不完善或执行不到位，往往导致预裂爆破实施过程中存在安全隐患。

（二）预裂爆破效果达不到预期目标

预裂爆破技术的核心目标是实现矿山轮廓的精确控制，降低爆破对保留岩石的冲击，提高开采效率和稳定性。然而，在实际应用中，预裂爆破效果往往难以达到预期目标。一方面，由于预裂爆破设计参数的不合理或实施过程中的偏差，导致预裂裂缝的宽度、深度等关键指标难以达到设计要求，进而影响了爆破效果的实现。另一方面，露天矿山的地质条件复杂多变，岩石力学性质差异较大，这也给预裂爆破效果的实现带来了不确定性。此外，预裂爆破过程中还可能受到周边环境因素的影响，如邻近建筑物、道路等，这些因素都可能对预裂爆破效果产生不利影响。

四、预裂爆破技术在矿山露天开采的实践措施

（一）预裂爆破技术的引入与前期准备

在矿山露天开采中，预裂爆破技术以其独特的轮廓控制优势，得到了广泛的应用和认可。为确保预裂爆破技术能够顺利实施，并取得预期效果，前期的准备工作显得尤为关键。首先，对矿山地质条件进行详细勘探，掌握岩石的物理力学性质、节理裂隙发育情况、地下水分布等信息，为爆破设计提供可靠的地质依据。其次，根据矿山开采规划和爆破设计要求，确定预裂爆破的孔网参数、装药结构、爆破顺序等关键技术参数。同时，对爆破器材进行严格筛选和检验，确保其性能稳定、安全可靠。此外，为确保爆破作业安全，需对爆破区域进行清理，排除可能影响爆破效果的障碍物。同时，制定详细的安全管理制度和应急预案，加强现场安全管理，确保爆破作业的安全进行。

（二）预裂爆破孔的施工与质量控制

在施工过程中需要根据设计好的孔网参数，使用专业的钻孔机械进行钻孔作业。在钻孔过程中，钻机的稳定性和精度至关重要，这直接影响到钻孔的质量。为避免钻孔偏斜或超深，我们应定期对钻机进行检查和校正，确保其处于最佳工作状态。同时，我们还需要对钻孔的直径、深度、角度等参数进行实时监测和调整。这可以通过使用先进的测量仪器和设备来实现，确保钻孔质量符合设计要求。一旦发现钻孔质量不符合要求，应立即停止作业，查明原因并进行整改。在装药过程中，我们应严格按照设计好的装药结构进行装药。这包括选择合适的爆破种类、确定合适的装药量和装药密度等。通过科学合理地装药，可以确保爆破在孔内分布均匀、密度适中，从而充分发挥预裂效果【3】。此外，在预裂孔的封孔和爆破过程中，我们也需采取相应的质量控制措施。封孔材料应选用性能稳定、密封性好的材料，以确保预裂孔在爆破前能够保持良好的密封状态。爆破顺序应按照设计要求进行，以确保爆破作用能够均匀分布到整个预裂面上，从而达到预期的预裂效果。

（三）爆破效果的监测与调整

预裂爆破完成后，需对爆破效果进行监测和评估，以便及时发现并解决问题。通过观察和测量预裂面的形态、裂缝宽度、平整度等参数，评估预裂爆破的效果。若发现预裂面存在不平整、裂缝过宽或过窄等问题，需及时分析原因并调整爆破参数。利用相关仪器对爆破产生的振动、冲击波等参数进行监测和分析，以评估爆破对周围环境的影响程度。若监测结果显示爆破对周围环境造成了较大影响，需采取措施进行改善和优化。此外，在爆破作业过程中，还需加强现场安全监测和管理。通过安装监控摄像头、设置安全警示标志等措施，确保爆破作业现场的安全和稳定。

（四）预裂爆破技术在矿山露天开采中的优化与创新

随着矿山开采技术的不断进步和预裂爆破技术的不断完善，其在矿山露天开采中的应用也需不断进行优化和创新。在爆破设计上，可以引入更先进的数值模拟和仿真技术，对爆破过程进行更精确的模拟和预测。通过对比分析不同设计方案下的爆破效果，选择出最优的爆破设计方案。在爆破器材和装药结构上，可以探索新型爆破和装药结构的研发和应用。新型爆破应具有更高的能量密度和更好的爆破性能，而新型装药结构应能够更好地适应不同地质条件和爆破要求。在爆破作业管理和安全保障方面，可以引入更多的智能化和信息化技术手段。通过利用物联网、大数据等技术手段对爆破作业进行实时监控和数据分析，提高作业效率和管理水平。同时，加大安全培训和宣传教育力度，提高作业人员的安全意识和操作技能水平。

五、结论

综上所述，预裂爆破技术在矿山露天开采中的实践措施涉及前期准备、施工质量控制、爆破效果监测与调整以及技术优化与创新等多个方面。通过不断优化和完善这些实践措施，可以提高预裂爆破技术的应用效果和安全性，为矿山露天开采的顺利进行提供有力保障。同时，也需注重技术创新和人才培养，推动矿山开采技术的不断进步和发展。

参考文献：

[1]姚金宝.露天矿山复杂地质条件下边坡预裂爆破技术应用探讨[J].矿业工程，2024，22（02）：15-19.

[2]张锁珠.露天矿山爆破振动危害与防治措施探讨[J].山西冶金，2023，46（05）：254-256.

[3]高勇.预裂爆破和光面爆破在临界边坡中的对比选择[J].采矿技术，2022，22（04）：169-172+178.

[4]吕长帅.预裂爆破技术在矿山露天开采的应用研究[J].世界有色金属，2022，（09）：52-54.