爆破工程在矿山开采中提高效率的策略研究

一、引言

矿山开采是一项复杂而系统的工程，爆破作业作为其中的关键环节，其主要目的是将坚硬的岩石破碎，以便后续的挖掘、运输和矿石processing。然而，传统的爆破工程往往存在爆破效果不佳、安全隐患多、对周边环境影响大以及成本较高等问题，严重制约了矿山开采的整体效率。因此，研究如何利用爆破工程提高矿山开采效率具有重要的现实意义。

二、爆破工程在矿山开采中的作用

（一）岩石破碎

爆破能够迅速将大量岩石破碎成较小的块度，使岩石从整体结构中松动、脱离，为后续的挖掘和运输创造有利条件，减少挖掘设备的作业难度和时间成本。

（二）矿体开采

通过精心设计的爆破方案，可以准确控制爆破范围和方向，实现对矿体的精准开采，提高矿石回采率，减少矿石的损失和贫化，从而提升矿山的经济效益。

（三）空间开拓

在地下矿山开采中，爆破用于开拓巷道、竖井等地下空间，为矿山的通风、运输、排水等系统建设提供通道，保障矿山开采作业的顺利进行和持续扩展。

三、爆破工程提高矿山开采效率的策略

（一）优化爆破设计

1. 爆破参数设计

根据矿山开采的具体情况，如岩石性质、矿体形态、开采规模等，精确确定孔网参数（孔距、排距、超深、底盘抵抗线等）、炸药单耗和装药结构。合理的爆破参数可以确保爆破能量的有效利用，使岩石破碎均匀、块度适中，减少大块率和二次破碎的成本和时间。

2. 爆破方法选择

针对不同的矿山条件和开采要求，选择合适的爆破方法。例如，浅孔爆破适用于小型露天矿山或地下矿山的小规模开采，具有设备简单、操作灵活的优点；深孔爆破则适用于大型露天矿山和地下矿山的深部开采，能够实现大规模的岩石破碎和高效的矿岩采掘；硐室爆破适用于处理大型岩石方量的特殊工程，如矿山的整体移山平场等，可在短时间内完成大量的岩石破碎任务。

（二）采用先进的爆破技术

1. 定向爆破技术

定向爆破是通过控制爆破能量的释放方向，使爆破后的岩石按照预定的方向和位置抛掷。在矿山开采中，合理运用定向爆破技术可以将破碎后的岩石直接抛掷到指定的堆场或运输通道，减少后续的挖掘和运输工作量，提高开采效率。例如，在露天矿山的剥离工程中，可将表层的剥离物定向抛掷到附近的废石场，实现剥离物的快速移运。

2. 微差爆破技术

微差爆破是将多个爆破药包按照毫秒级的时间间隔依次起爆，使相邻药包的爆破能量相互干扰和叠加，产生更好的破碎效果。与普通爆破相比，微差爆破可以提高爆破效率，降低爆破振动和噪声对周边环境的影响，同时还能改善爆破块度的均匀性，有利于后续作业的机械化操作。在地下矿山的巷道掘进和露天矿山的台阶爆破中，微差爆破技术都得到了广泛应用。

3. 数值模拟技术

借助计算机数值模拟软件，如 ANSYS、FLAC 等，对爆破过程进行模拟分析。通过建立矿山开采的地质模型和爆破模型，可以预测爆破后的岩石破碎情况、爆破振动传播规律以及抛掷距离等参数，从而提前优化爆破设计方案，避免爆破效果不理想或出现安全问题，提高爆破工程的一次成功率和开采效率。

（三）加强爆破安全管理

1. 安全防护措施

在爆破作业前，应根据爆破规模和周围环境条件，设置合理的安全警戒范围，采用警示标志、警戒网、防护墙等防护设施，防止爆破飞石、气体冲击波等对人员、设备和建筑物造成伤害。同时，对爆破作业人员进行严格的安全培训，使其熟悉爆破安全操作规程和应急处理措施，确保爆破作业的安全进行。

2. 爆破监测与评估

利用先进的爆破监测设备，如振动监测仪、气体监测仪等，对爆破过程中的振动速度、频率、气体浓度等参数进行实时监测。根据监测数据，评估爆破作业对周边环境和矿山开采设备的影响，及时发现和解决爆破过程中出现的安全隐患，为后续的爆破作业提供安全依据，避免因爆破安全事故导致的开采中断，保障矿山开采的连续性和高效性。

（四）爆破与矿山开采设备的协同配合

1. 挖掘设备

爆破后的岩石破碎块度应与挖掘设备的斗容相匹配，以充分发挥挖掘设备的效率。例如，对于大型挖掘机，应通过优化爆破参数，使岩石块度较大且均匀，减少挖掘机的挖掘阻力和能量消耗；而对于小型挖掘机，则可适当减小岩石块度，提高挖掘速度和灵活性。同时，爆破作业应为挖掘设备提供良好的作业面和空间，避免爆堆过高、过陡或存在根底等问题，影响挖掘设备的正常作业。

2. 运输设备

破碎后的岩石应及时运离爆破现场，避免堵塞运输通道或影响后续爆破作业。因此，在爆破设计时，应考虑运输设备的运输能力和运输路线，合理规划爆破顺序和爆堆位置，确保爆破后的岩石能够快速、顺畅地被运输到指定地点。此外，还可采用合理的运输方式，如带式输送机、卡车运输等，并与爆破作业进行协调调度，提高矿山开采的整体运输效率。

四、结论

爆破工程在矿山开采中具有不可替代的重要作用，通过优化爆破设计、采用先进的爆破技术、加强爆破安全管理以及实现爆破与矿山开采设备的协同配合等多方面的策略，可以显著提高爆破工程的效率，进而提升矿山开采的整体生产效率和经济效益。然而，随着矿山开采深度的增加和环保要求的日益严格，爆破工程仍面临着诸多挑战。未来，需要进一步开展爆破技术的创新研究，加强产学研合作，推动爆破工程与矿山智能化、绿色化发展的深度融合，为矿产资源的高效开发利用提供更加可靠的技术支持。