深孔爆破设计优化策略

1.爆破设计的内容与要求

正确的设计是获得良好爆破效果的重要保证，它必须符合绝对安全、可靠而又经济的原则。设计与施工是进行深孔大爆破的两个方面，要想使深孔爆破达到预期的效果，必须做到精心设计、精心施工。正确的设计除来源于对事物客观规律的认识程度外，还取决于是否善于总结和吸取自己或旁人的经验及教训，是否能因地制宜地选择合理的方案。

目前，我国冶金矿山，对井下大爆破若干问题的看法，不仅缺乏统一的认识，而且设计方法、步骤甚至内容也不一致。有的矿山爆破规模不小，但做法极其简单，而有的矿山做得比较细致。但为了达到预期的爆破效果，无论简单或细致，都必须包括下列基本内容：爆破方案的选择、装药结构和药量计算、爆破网路的设计与计算、爆破安全、通风、爆破组织、大爆破技术措施、爆破前准备工作、深孔主要技术经济指标等。

2.爆破设计的基础资料

基础资料是进行爆破设计的主要依据，它包括采场设计图、地质说明书、采场实测图、炮孔验收实测图，邻近采场及需要进行特殊保护的巷道、设施等相对位置图、矿山现用爆破器材型号、规格、品种、性能等资料。

上述资料由采矿、地质和测量人员提供。爆破设计人员除认真熟识这些资料外，尚需对现场进行调查研究，根据情况变化进行重新审核和修改。另外，爆破器材性能需进行实测试验。

3.爆破方案的选择

爆破方案主要决定于采矿方法的采场结构、炮孔布置、采场位置及地质构造等。方案主要内容包括爆破规模、起爆方法（含网路）、起爆顺序和雷管段别的安排等。

1）爆破规模

爆破规模与爆破范围是密切相关的。一次爆破范围是一个采场，还是几个采场，或者是一个采场分几次爆破，这些直接影响着爆破规模的大小。但这部分内容在采场单体设计时都已初步确定，爆破工作者的任务则是根据变化了的情况进行修改和做详细的施工设计。

爆破规模对于每个矿山都有满足产量的合适范围，一般情况下不会随便改变。只有在增加产量、地质构造变化或需要控制地压等情况下，才扩大爆破规模或缩小爆破范围。在正常情况下，一般爆破范围以一个采场为一次爆破的较多。

2）起爆方法（含网路）

起爆方法的选择可根据本矿的条件及技术水平、工人的熟练程度具体确定。

在深孔爆破中，使用最广泛的是非电力起爆法（一般采用导爆管起爆与导爆索辅爆的复式起爆法）。20世纪80年代初，冶金矿山均用电力起爆法。但导爆管非电力起爆法的推广使用，逐渐取代了电力起爆法，因为非电力起爆系统克服了电力起爆法怕杂散电流、静电感应的致命缺点。这种导爆管与导爆索的复式起爆法的起爆网路安全可靠、连接简便，但导爆索用量大，起爆前网路不能检测。

3）起爆顺序和雷管段别的安排

为了改善爆破效果，必须合理地选取起爆顺序，通常考虑以下几个方面的影响。

（1）回采工艺的影响。为了简化回采工艺和解决矿岩稳固性较差和暴露面过大等问题，许多矿山将切割爆破（扩切割槽与漏斗）与崩矿爆破同时进行。对于水平分层回采而言，可由下而上地按扩漏、拉底、开掘切割槽（水平或垂直的）和回采矿房的先后顺序进行爆破；也有些矿山采用先崩矿后扩漏斗的爆破顺序，以保护底柱、提高扩漏质量和避免矿石涌出，以及防止堵塞电耙道。

（2）自由面条件。由于爆破方向总是指向自由面，故自由面的位置和数目对起爆顺序有很大的影响。当采用垂直深孔崩矿，补偿空间为切割立槽或已爆碎的矿石时，起爆顺序应自切割立槽往后依次逐排爆破。当采用水平深孔崩矿，补偿空间为水平拉底层时，起爆顺序应自下而上逐层爆破。

（3）布孔形式的影响。水平、垂直或倾斜布置的深孔，应取单排或数排为同段雷管，逐段爆破。束状深孔或交叉布置的深孔，则宜采取同段雷管起爆。

为了减少爆破冲击波的破坏作用，应适当增加起爆雷管的段数，降低每段的装药量，并力求分段的装药量均匀。(www.xing528.com)

雷管段别的安排是由起爆顺序来决定的，先爆的深孔安排低段雷管，后爆的深孔安排高段雷管。为了起爆顺序的准确可靠，在生产中不用1段管，从2段管开始。例如，起爆顺序是1、2、3，安排雷管的段别是2段、3段、4段等。为保证不因雷管质量原因产生跳段，一般采用1段、3段、5段等形式。

4）爆破网路的设计和计算

不论选用何种起爆法，其正确与否都对起爆的可靠性起决定性作用，必须进行精心设计和计算。值得一提的是，对于规模较大的爆破，一般要预先将网路在地面做模拟试验，符合设计要求才能用。

5）装药和材料消耗

深孔装药都属柱状连续装药，装药系数一般为65%～85%。扇形深孔为避免孔口部分装药过密，相邻深孔的装药长度应当不相等。通常根据深孔的位置不同，用不同的装药系数来控制。起爆药包的个数及位置，不同矿山不尽相同，有些矿山一个深孔中装两个起爆药包，一个置于孔底，另一个靠近堵塞物。而大多数矿山每个深孔只装一个起爆药包，置于孔底，或者置于深孔装药的中部，并且再装一条导爆索。

装药可采用人工装药和机械装药两种方式。

（1）人工装药。人工装药是用组合炮棍往深孔内装填药卷，装药结构属柱状连续不耦合装药。扇形深孔的装药量取决于深孔邻近系数、炮孔的位置和炮孔深度，然后根据每个深孔的装药系数，计算出该孔装药长度，再根据药卷长度决定每个深孔的装药卷个数（取整数），知道每个药卷的重量，就可计算出每个深孔内所装药卷总重量，进而求出全排扇形深孔的装药量。人工装药比较困难，特别是上向垂直扇形深孔装药。

（2）机械装药。在井下和露天的中深孔与深孔爆破中，装药量较大，人工装药效率较低，可采用机械装药。该方法操作人员少、效率高、装药密度大、连续装药、可靠性好。这种方法主要用于地下的掘进和采矿的大规模爆破。

装药器工作原理如图7-24所示，以压气为动力，将粉状炸药经输药管吹入炮孔内。每小时可装药500 kg，生产能力较大，表7-7所示为几种装药器的型号与技术参数。

图7-24　装药器工作原理

1—输药管；2—排药管；3—搅拌器；4—放气阀；
5—安全阀；6—料钟；7—压力表；
8—调压阀；9—进气阀；10—吹气阀

材料消耗包括总装药量、雷管数、导爆索或导线总米数，最后求出单位材料消耗量，应用表格统计并计算出来。

表7-7　几种装药器的型号与技术参数

6）深孔爆破的通风和安全工作

深孔爆破后产生的炮烟（有毒有害气体），相当部分随空气冲击波的传播扩散到邻近各井巷和采场中，造成井下局部地段的空气污染而无法工作。故应从地表将大量的新鲜空气输送入爆区，把有毒有害的炮烟按一定的线路和方向排出地面，这就是井下深孔爆破的通风。一般通风时间需要连续几个作业班。通风后能否恢复作业，必须先由专业人员戴好防毒面具进行现场测定，空气中的有毒有害气体含量达到规定的标准后才能恢复工作。

由于一次爆炸的炸药量很大，地下深孔爆破会产生强烈的空气冲击波和地震波，空气冲击波和地震波震动会引起地下坑道、线路、管道、支护和设备的破坏或损伤，甚至危及地面建物和构筑物。因此，在深孔爆破设计时，必须估算其危害的范围。

深孔大爆破必须做好组织工作。在井下进行深孔大爆破时，由于时间要求短、工序多、任务重，每道工序的具体工作都要求严格、准确、可靠。但爆破工作面狭窄，同时从事作业的人员多，因此，必须有严密的组织，使工作有条不紊地进行，在规定的时间内保质保量地完成。