新时期爆破技术在采矿工程中的应用

摘要：爆破技术作为工程领域的重要手段，依托炸药爆炸的能量实现对岩石等介质的破碎与改造。其化学原理源于炸药分子内氧化剂与可燃剂的剧烈氧化还原反应，瞬间释放大量能量；物理原理则通过冲击波与高温高压气体的作用，在微秒级时间内完成对介质的破坏。从露天采矿的剥离开采到地下巷道的掘进支护，再到高寒、水下等特殊环境，爆破技术以精准的原理应用渗透于各类工程场景，成为资源开发与工程建设的关键支撑。

关键词：新时期；爆破技术；采矿工程；应用

1爆破技术的基本原理

爆破技术是利用炸药爆炸产生的能量来实现对岩石等介质的破碎、抛掷等目的的一种工程技术。其基本原理涵盖物理和化学两个方面。

从化学原理来看，炸药爆炸是一种剧烈的氧化还原反应。炸药分子中含有大量的氧化剂和可燃剂，当受到外界能量（如起爆能）的作用时，炸药分子内部的化学键迅速断裂，氧化剂和可燃剂发生剧烈的化学反应，释放出大量的热量。例如，常见的硝铵类炸药，其主要成分硝酸铵在爆炸时，硝酸根离子作为氧化剂，与炸药中的其他可燃成分发生反应，生成氮气、二氧化碳和水等产物，同时释放出巨大的能量。

在物理原理方面，炸药爆炸产生的能量以冲击波、高温高压气体等形式表现出来。冲击波是一种压力急剧升高的波，它以超音速在介质中传播，能够对岩石等介质产生强烈的压缩和破碎作用。高温高压气体则进一步对岩石进行冲击和挤压，使岩石发生破裂和位移。炸药爆炸的能量释放过程是一个极其迅速的过程，通常在微秒甚至纳秒级别内完成，能够在瞬间产生巨大的能量，从而实现对岩石的有效破碎。

2爆破技术在采矿工程中的具体应用

2.1露天采矿中的爆破应用

2.1.1穿孔阶段

穿孔作业是爆破首要步骤，需依据矿山岩石性质、炸药性能及爆破要求，精准选择穿孔设备并确定孔网参数。常见设备有牙轮钻机与潜孔钻机，前者适用于中硬以上岩石的大孔径穿孔，具钻孔效率高、孔深大优点；后者更适用于中小孔径穿孔，在复杂地形和较小规模采矿中应用广泛。孔网参数中，孔径需与炸药直径匹配以确保装药顺利，孔距与排距的合理设置可保证炸药能量均匀分布，避免孔距过大致岩石破碎不充分或过小造成炸药浪费。

2.1.2装药过程

装药结构选择需综合岩石硬度与节理发育情况。岩石较硬、节理不发育时用连续装药，可提供持续爆破能量使岩石破裂，如花岗岩开采中该方式能减少二次破碎工作量；岩石较软或节理发育时用间隔装药，通过设置空气或水间隔调节能量分布，在保证破碎效果同时降低炸药用量与成本。

2.1.3起爆方式

导爆管起爆安全性高、抗干扰能力强，作为非电起爆器材不受电磁干扰，适用于大规模露天爆破作业，可实现多点同时起爆以提高效率；电雷管起爆具起爆时间准确、便于控制优点，在靠近重要设施或需精确控制爆破范围等对精度要求高的场合适用；数码电子雷管实现高精度起爆时序控制，为精确爆破设计、爆破效果控制、爆破机理与过程模拟研究，提供了新的技术支持。

2.2地下采矿中的爆破应用

2.2.1巷道掘进爆破

在巷道掘进爆破中，掏槽方式的选择是关键。楔形掏槽适用于岩石较硬、断面较小的情况。楔形掏槽通过在巷道断面中心形成两个或多个倾斜的楔形槽，可形成较大的自由面，为后续炮孔的爆破创造有利条件。在硬岩中，楔形掏槽能有效克服岩石的抗剪强度，使岩石在自由面作用下更容易破碎，提高掘进效率。

锥形掏槽则适用于岩石较软、断面较大的情况。锥形掏槽在巷道断面中心形成一个锥形的槽，可快速将中心岩石破碎并抛出，提高掏槽效率。在软岩中，锥形掏槽能充分利用岩石的易碎性，快速形成较大的掏槽空间，为后续炮孔的爆破提供足够的自由面。

2.2.2周边眼布置

周边眼的布置直接影响巷道的成型质量。周边眼应严格按照巷道的设计轮廓线布置，间距与最小抵抗线的确定需综合考虑岩石性质与炸药性能。若周边眼间距过大，会导致巷道轮廓线不平整，出现超挖或欠挖现象；间距过小，则会增加钻孔工作量与炸药用量。

采用不耦合装药结构是保证巷道平整度与稳定性的重要措施。不耦合装药结构使炸药与孔壁之间存在一定的空气间隔，可减少炸药爆炸对周边岩石的直接冲击，降低对周边岩石的破坏程度，使巷道轮廓线更符合设计要求，提高巷道的稳定性与安全性。

2.2.3采场爆破

炮孔布置依矿体形态与矿石品位分布设计。倾斜矿体采用扇形炮孔布置，适应矿体形态以减少矿石残留，提高回采率；品位分布不均矿体通过调整装药量与爆破顺序实现选择性爆破，在高品位区域增加装药量、低品位区域减少或调整顺序，降低贫化率。

2.2.4通风管理

由于地下爆破作业空间封闭，爆破产生的有害气体与粉尘不易扩散，因此必须加强通风管理。在爆破前，要确保通风系统正常运行，为爆破作业提供良好的通风条件。爆破后，要及时进行通风换气，快速排除有害气体与粉尘，为后续作业创造安全的环境。若通风不及时，有害气体与粉尘会在作业空间内积聚，对作业人员的健康造成严重威胁，甚至可能引发爆炸等安全事故。

2.3特殊采矿环境下的爆破应用

2.3.1高寒地区

在高寒地区，低温对炸药性能与爆破器材的可靠性会产生较大影响。低温会使炸药的感度降低，导致起爆难度增加。同时，爆破器材的塑料件在低温下可能会变脆，影响其正常使用。因此，在高寒地区进行爆破作业时，需要选择适合低温环境的炸药与爆破器材。这些炸药与器材在低温下仍能保持良好的性能与可靠性，确保爆破作业的顺利进行。

2.3.2水下采矿

水的阻尼作用使爆破能量迅速衰减，需采用防水炸药与器材，其良好密封性可防止水进入炸药内部。同时依水深与水下地质条件合理确定装药量、炮孔间距等参数。此外，设置减震沟、控制爆破规模，减少对周边水域生态环境的影响。

结语

爆破技术的发展始终与工程实践需求紧密相连。从化学能到机械能的转化，从参数优化到环境适配，其在采矿工程中展现出强大的适应性。无论是露天矿的高效剥离、地下矿的精准掘进，还是特殊环境下的创新应用，均以能量控制为核心，实现工程目标与安全环保的平衡。随着技术迭代，爆破技术将在原理深化与应用拓展中，持续为资源开发和工程建设提供更高效、更可靠的解决方案。

参考文献

[1]张云剑.爆破新技术在采矿工程中的应用分析[J].中国高新科技，2024，（21）：114-116.

[2]林磊，林峰.采矿工程巷道掘进和支护技术的运用初探[J].中国金属通报，2024，（01）：32-34.

[3]郭奇才.爆破技术在采矿工程中的实施[J].当代化工研究，2022，（04）：87-89.