露天采矿中 6 种常见的爆破方法

我们知道，露天采矿作业主要包括钻孔、爆破、开采、运输和排土等工序。爆破是其中非常重要的一个环节，爆破成本约占露天采矿总成本的15%~20%。而且，爆破质量的好坏直接影响采矿过程的工作效率和总成本。本文将介绍露天采矿中几种常见的爆破方法。

爆破方法的分类

露天采矿中，常用的爆破方法有以下几种：

按爆破延迟时间分类：同时爆破、微秒爆破、毫秒爆破。

按爆破方法分类：浅孔爆破、深孔爆破、硐室爆破、多排孔微分爆破、多排孔微分挤压爆破、水壶爆破、外敷爆破、逐孔爆破技术。

露天采矿中6种常见的爆破方法

浅孔爆破

浅孔爆破所用炮孔直径较小，一般为30～75毫米。炮孔深度一般小于5米，有时可达8米左右。如采用凿岩机钻孔，可增加孔深。

优点：

• 机动性、灵活性好，使用范围广；
• 对于埋藏条件复杂、对采出矿石质量要求高的矿山，可实施劈裂爆破、劈裂开采，降低贫化率；
• 凿岩工具比较简单，容易掌握；
• 工作准备少；
• 爆破后的矿石粒度较小，易满足运输和破碎的要求；
• 与硐室爆破、深孔爆破相比，炸药消耗量较小。

缺点：

• 这种爆破方式不能适应大规模生产的需要，而且容易在装药、连接、起爆等环节出现漏洞，造成爆炸事故。

应用：

浅孔爆破主要用于小型露天矿山或采石场、平硐石场、隧道开挖、二次爆破、新露天矿山加工及其他特殊爆破。

深孔爆破

深孔爆破是利用钻探设备钻出较深的孔洞作为采矿炸药的装药空间的爆破方法。露天矿深孔爆破主要为台阶爆破。深孔爆破是露天矿广泛应用的一种爆破方法。炮孔深度通常为15至20m。孔径一般为75至310mm，常用的孔径为200至250mm。

特色：

• 一次爆破岩矿量较大，一般为200,000万～1万吨；
• 深孔爆破可采用先进的爆破技术，如微差爆破、挤压爆破，以及在有特殊要求的爆破区域可采用抛掷爆破、定向爆破等；
• 爆破作业更安全，管理更简便。除深孔、有水外，对炸药无特殊要求。起爆方法也更灵活。

应用：

深孔爆破广泛应用于大型矿山的槽挖、剥离、回采等生产工序，其爆破量约占大型矿山总爆破量的90%以上。

分类：

深孔分为垂直深孔和倾斜深孔。垂直深孔多采用冲击钻机钻凿。倾斜深孔多采用旋挖钻机或潜孔钻机钻凿。其倾角一般为75°～80°。

垂直钻孔

优点：

• 适用于各种地质条件下的钻孔、爆破；
• 垂直钻井作业工艺较倾斜钻井简单；
• 钻孔速度更快。

缺点：

• 爆破后大块岩石的比例较高，往往留下地基；
• 台阶顶部经常出现裂缝，台阶面的稳定性相对较差。

斜钻

优点：

• 阻力线较小且均匀，爆破后不易产生大块石料和残根；
• 易于控制爆堆的高度和宽度，有利于提高采矿效率；
• 易于保持台阶坡角和坡度平缓，减少悬垂和裂缝；
• 钻孔设备与台阶坡顶线距离较大，人员和设备更加安全。

缺点：

• 钻斜深孔的技术操作比较复杂；
• 钻孔长度比垂直钻孔长度长；
• 充电过程中容易发生堵电现象。

室内爆破

硐室爆破是将炸药置于预先钻好的硐室内，集中装药。每次起爆的炸药量没有规定，有的用几十吨、几百吨，有的用几千吨。由于一次爆破量很大，又称大爆破。

应用：

露天矿仅在基本建设期间和特定条件下使用。采石场是在条件具备且采矿需求量大时使用的。

优点：

• 准备工作量少，可在短时间内完成大量岩石爆破；
• 该方法适用于各种硬度的岩石，特别是地形复杂的地方，并且不受施工条件的限制；
• 无需特殊的凿岩设备。一般使用凿岩机来开挖洞室；
• 对所用炸药无特殊要求，深孔爆破所用炸药均可用于硐室爆破。

缺点：

• 掘进人员钻孔条件差，爆破后大块岩石较多。

多排孔微分爆破

近年来，随着挖掘机铲斗容量和露天矿生产能力的大幅提升，露天矿所需的爆破量也不断增加。因此，必须采用更大爆破量的爆破方法来满足新型挖掘机械的需求。

目前一次爆破量较大的爆破方法为多排孔微分爆破和多排孔微分挤压爆破方法，这两种方法一次可爆破5～10排炮孔，爆破矿岩量可达300,000～500,000万吨。

微差爆破是指在极短的时间内（以ms计算），按预先设计的顺序依次起爆相邻炮眼的爆破方法。

优点：

• 一次爆破量大，减少了爆破次数和避爆时间，提高了采石设备的利用率；
• 提高矿岩破碎质量，其大块率比单排孔爆破减少40%～50%；
• 钻孔设备效率提高约10%～15%，这是由于工时利用系数提高，钻孔设备及爆破后填充区域作业次数减少所致；
• 采掘、装载、运输设备效率提高约10%～15%。

多排孔差动挤压爆破

多排孔差异挤压爆破是指工作面留有爆破堆的情况下进行多排孔差异挤压爆破，矿渣堆的存在为挤压创造了条件。

一方面可以延长爆破的有效作用时间，提高炸药能量的利用率和破碎效果；另一方面可以控制爆破堆的宽度，避免矿岩的飞散。

多排孔微分挤压爆破的微分间隔时间最好比普通微分爆破大30%～50%，我国露天矿常用的范围是50～100ms。

优点：

• 矿岩破碎效果较好，这主要是由于前方有渣堆阻挡，包括第一排钻孔在内的每排钻孔都能增加装药量，并在渣堆的挤压下得到充分破碎；
• 矸石堆较为集中，对于采用铁路运输的矿山，爆破前无须拆除道路，从而提高了采、装、运设备的效率。

缺点：

• 炸药消耗量大；
• 需要更宽的工作平台来容纳矿渣堆；
• 渣土堆高度较大，可能影响挖掘机作业的安全。

弹射爆破

药壶爆破是在已钻的炮孔底部用少量炸药，使底部扩大成空腔，然后将炸药装入集中炸药包内进行爆破，以提高爆破效果和爆破效率。

应用：

药壶爆破仅适用于凿岩机较少、常规钻爆不能满足生产要求、岩石硬度不太高的条件下的爆破施工。

优点：

• 钻孔工作量小，装药量大，一次爆破量大；
• 爆破效率高、爆破成本低。

缺点：

• 扩大爆破次数多、时间长；
• 爆破作用集中，对边坡底板破坏性强，爆破震动大；
• 爆破时飞石难以控制；
• 渣土堆块体形状不均匀、体积较大，往往需要进行二次解体破碎。

无论采用何种爆破方法，爆破作业时都必须严格遵守爆破安全规程，设置安全警示标志，做好警戒工作，确保人员、财产安全。