爆破技术在采矿工程中的应用分析

爆破技术在采矿工程中的应用分析

段凌军

葛洲坝易普力湖南二化民爆有限公司 

摘要：科技的进步和社会的发展，当前的矿产资源的开发和利用受到社会各界的高度重视。在采矿工程中，对于爆破技术这一重要手段的应用，在提高采矿效率、降低成本、保证安全等方面具有关键作用。因此，本文主要针对爆破技术在采矿工程中的应用进行分析，以期为采矿行业的发展提供参考。

关键词：爆破技术；采矿工程；应用；效率；安全

引言：矿产资源属于社会发展中的重要物质基础，在国家经济建设和民生改善阶段具有重要意义。然而，随着资源的日益枯竭，矿产资源的开发难度逐渐加大，提高采矿效率、降低成本、保证安全等问题，成为当前采矿行业面临的重要挑战。本文将从爆破技术的原理、特点、应用等方面进行论述，在采矿工程中为爆破技术的应用提供理论支持。

1.爆破技术的原理及特点

在运用爆破技术时，需要利用炸药、雷管等爆破器材，在预定时间内将能量快速释放，使岩石、矿石等物质在瞬间产生大量的气体和冲击波，从而实现破碎和分离。爆破技术的原理，主要包括炸药的爆炸、岩石的破碎和能量的传播等方面的内容。爆破技术具有能量释放快、冲击波传播速度快、破碎效果明显、施工简单等特点。

2.采矿工程中的爆破技术

在采矿工程中运用爆破技术时，需要在地下或地表矿藏中，利用爆炸物品，将矿石从固体岩石中分离出来。爆破技术具有高效、便捷、低成本等优点，在现代采矿工程中，属于不可或缺的重要环节。

2.1炸药爆破

炸药爆破在采矿工程中的应用非常广泛，属于最传统的爆破方法之一。主要利用硝酸铵、硝酸甘油等化学炸药，在遇到撞击或者高温时，会迅速产生大量的气体，从而产生高温高压，使岩石瞬间产生大量的气体，实现矿石与岩石的分离。炸药爆破方法的优点非常显著，由于爆破效果强烈，所以能有效地破坏硬度较高的岩石，提高采矿效率。

然而，炸药爆破方法也存在部分缺点。一方面，炸药爆炸的过程难以控制，需要有专业的技术人员进行操作和管理，否则可能会引发安全事故。另一方面，炸药爆破方法对周围环境和安全距离的要求较高。这是由于在爆炸过程中，会产生大量的噪音和冲击波，可能会对周围环境和人员造成伤害。因此，在使用炸药爆破进行采矿作业时，必须要注意安全管控，严格遵守相关操作规程[1]。

2.2气体爆破

气体爆破方法主要利用沼气、瓦斯等气体，在有限的空间内进行爆炸，产生的高压冲击波，能够使矿石从岩石中分离出来。与传统的炸药爆破相比，气体爆破的优点是对周围环境的污染较小，安全性较高，因为所产生的冲击波和噪音都相对较小，所以对周围环境和人员的危害较小。

然而，气体爆破也存在缺点。其一，爆破效果受到气体浓度的限制，如果气体的浓度过低，那么爆破效果就会不理想，无法达到预期的分离效果。其二，气体爆破不太适用于大型矿山作业，因为大型矿山往往需要大量的爆破作业，而气体爆破的爆破效果受到气体浓度的限制，可能无法满足大型矿山的高效作业需求。

总的来说，气体爆破在采矿工程中的应用有一定的优点，但也存在一些缺点。因此，在选择爆破方式时，需要根据具体的采矿条件和需求，综合考虑各种因素，选择最适合的爆破方式。图1为某矿山工程的气体爆破现场。

图1 某矿山工程的气体爆破现场

2.3地震爆破

地震爆破方法主要是在地下深处设置炸药爆破点，利用地震波将矿石从岩石中震碎。由于地震波的传播具有很强的穿透性，地震爆破方法的爆破效果较好，所以能够有效破坏硬度较高的岩石，适用于对深部矿山的开采。

需要注意的是，地震爆破方法的运用，需要精确控制爆破点，以确保地震波的传播方向和强度能够达到预期效果，对爆破技术的要求较高。其次，地震爆破对地震波的传播和衰减规律要求较高，需要对地震波的传播特性有深入了解，以确保爆破效果的稳定性和安全性。

总的来说，在选择爆破方式时，需要根据具体的采矿条件和需求，综合考虑各种因素，选择最适合的爆破方式。同时，也需要注意爆破过程中的安全和环保问题，以确保采矿工程的顺利进行。

2.4激光爆破

激光爆破方法主要利用高能激光束，通过对岩石进行瞬间加热，使岩石熔化或汽化，从而实现矿石与岩石的分离。与传统的爆破方法相比，激光爆破具有诸多优点。

例如，其一，激光爆破的爆破过程可控。由于激光束的功率和方向可以精确控制，因此可以实现对岩石的精细化爆破，减少对周围环境和设备的破坏。不仅如此，激光爆破的爆破时间非常短，甚至可以达到纳秒级别，因此对岩石的加热和熔化过程也非常短暂，从而降低了岩石的裂纹扩展和破碎程度，提高了爆破效果。

其二，激光爆破对周围环境污染较小。由于激光束的瞬间功率极高，因此可以在非常短的时间内完成爆破过程，减少爆破过程中产生的有害气体和粉尘的量，减少对环境造成的污染。

在运用激光爆破方法时，首先需要注意激光爆破设备的成本较高，需要专业的技术和设备支持，因此在大规模应用中成本压力较大。不仅如此，激光爆破目前尚处于试验阶段，其长期稳定性和安全性还需要进一步验证

[2]。

激光爆破在采矿工程中的应用具有很大的潜力，但仍需要克服一些技术和经济方面的挑战。随着科技的不断发展和进步，通过加大对激光爆破技术的开发力度，使其在未来的采矿工程中得到更广泛的应用。

2.5凿岩爆破

2.5.1凿岩爆破的原理及分类

凿岩爆破是利用炸药的爆炸能量，使岩石受到高压冲击而破碎。凿岩爆破的原理为，炸药在岩石内部爆炸时，产生大量气体，气体体积迅速膨胀，产生高压波，使岩石受到高压冲击从而破碎。根据炸药的种类和用量，凿岩爆破可分为两类。一类是浅眼爆破，也称表面爆破，主要用于地表岩石的破碎。另一类是深孔爆破，主要用于井下岩石的破碎。图2为钻凿爆破打孔操作。

图2 钻凿爆破打孔操作

2.5.2凿岩爆破的优点

首先，破碎效果好。凿岩爆破可以实现对岩石的大规模破碎，满足采矿工程对大量岩石的处理需求。其次，工作效率高。与人工挖掘相比，凿岩爆破可以大大提高岩石破碎和挖掘的工作效率，降低采矿工程的劳动强度。最后，劳动强度低。凿岩爆破可以减少人工挖掘的工作量，降低采矿工程中劳动者的劳动强度。

2.5.3凿岩爆破的缺点及改进方向

其一，环境影响较大。凿岩爆破过程中产生的爆炸声、振动和粉尘等对周围环境有一定影响。为降低环境影响，可采用无声爆破技术、限位爆破技术等进行处理。其二，设备和技术要求较高。凿岩爆破需要专业设备和技术支持，投资成本较高。为降低成本，可研发高效、节能、环保的凿岩爆破设备，提高设备使用寿命。其三，安全性问题。凿岩爆破存在一定的安全隐患，如爆破失控、炸药泄漏等。因此，应加强爆破安全管理，完善安全防护措施，并培养作业人员的安全意识。

2.6矿石回采爆破

矿石回采爆破在采矿工程中的应用非常广泛，尤其是在地下矿山采矿中，矿石回采爆破技术可以实现矿石的彻底破碎和回收，从而提高矿石的回收率和降低贫化率，同时也可以延长矿井的寿命。

矿石回采爆破通常是在已经采掘过的矿石堆上进行。在矿石堆中设置爆破孔，然后利用炸药进行爆破，可以将矿石彻底破碎成所需的大小和形状，方便后续的矿物分离和提取。通过矿石回采爆破，可以使原本无法回收的矿石得到有效利用，提高矿石的回收率，同时降低贫化率，延长矿井的使用寿命，促进矿山效益有所提升。

另外，矿石回采爆破不仅可以应用于地下矿山采矿中，还可以应用于露天矿山采矿中。在露天矿山采矿中，矿石回采爆破通常是在已经开采过的矿石堆上进行，通过爆破将矿石破碎成所需的大小和形状，方便后续的矿物分离和提取。

2.7填充爆破

填充爆破是指在地下矿井或地表矿山的开采过程中，对采空区或矿柱进行爆破填充，以实现矿井的稳定和安全。填充爆破具有填充效果好、施工简单、安全可靠等优点，能够保证矿山生产的安全性。

填充爆破的应用范围非常广泛。例如，在地下矿山采矿中，填充爆破通常用于填充采空区，以防止采空区的岩石塌落，造成安全事故。在露天矿山采矿中，填充爆破通常用于填充矿柱，以保证矿山的稳定性。此外，填充爆破还可以用于隧道开挖、地下建筑施工等领域，因此具有广泛的应用前景。

填充爆破的优点在于其填充效果好、施工简单、安全可靠。通过填充爆破，可以将矿井中的采空区和矿柱填充密实，从而保证矿山的稳定性和安全性。通过填充爆破方法，还可以减少矿山的资源浪费，提高矿山的生产效率和经济效益[3]。

3.爆破技术在采矿工程中的效果分析

3.1提高采矿效率

爆破技术在采矿领域中扮演着重要的角色，可以实现大量能量的快速释放，从而实现岩石、矿石等物质的快速破碎和分离。爆破技术的应用，可以大大提高采矿效率，减少采矿的成本和时间。

在传统的采矿方式中，人工破碎和运输环节必不可少，需要耗费大量的时间和劳动力。而爆破技术则可以瞬间将岩石、矿石等物质分解成大量小块，减少人工破碎和运输的时间和劳动力成本。同时，爆破技术还可以实现矿山深部矿体的开采，进一步提高采矿效率。

随着科技的不断进步，爆破技术也在不断发展和改进。现在，新型的爆破技术已经可以实现更加精准的控制，不仅可以提高采矿效率，还可以减少对环境的影响。例如，通过控制爆破的威力、方向和时间，可以避免对周围环境的影响，减少噪音、震动和灰尘的产生，保护生态环境和人类健康。

3.2降低成本

爆破技术在采矿工程中的应用，可以降低人工破碎和运输的时间和劳动力成本。在传统的采矿过程中，岩石、矿石等物质的破碎和分离需要大量的人工和时间，并且需要使用大量的工具和设备，例如锤子、钻机、铲车等。上述工具和设备的磨损和维修，也需要大量的成本投入。

爆破技术可以通过瞬间释放大量能量的方式，将岩石、矿石等物质破碎成小块，减少人工破碎和运输的时间、劳动力成本，也减少设备的磨损和维修成本。爆破技术还可以降低采矿工程的材料成本。在传统的采矿过程中，需要使用大量的炸药来破碎岩石和矿石。爆破技术可以通过精确控制爆破能量的大小和方向，实现对岩石和矿石的高效破碎，减少了炸药的使用量，降低了材料成本[4]。

3.3提高工作效率

爆破技术的应用可以降低采矿工程的劳动强度，使工人在工作中更加轻松、高效。在传统的采矿过程中，岩石、矿石等物质的破碎和分离，需要大量的人工和时间，工人在工作中需要承受巨大的劳动强度。爆破技术可以通过瞬间释放大量能量的方式，将岩石、矿石等物质破碎成小块，提高工人的工作效率。

爆破技术还可以缩短施工周期，提高整个采矿工程的工作效率。在传统的采矿过程中，岩石、矿石等物质的破碎和分离需要大量的时间和劳动力，从而延长了整个采矿工程的施工周期。爆破技术可以通过瞬间释放大量能量的方式，将岩石、矿石等物质破碎成小块，从而缩短了施工周期，提高整个采矿工程的工作效率。

3.4保证安全

在采矿过程中，岩石、矿石等物质的破碎和分离比较危险，容易导致矿难事故的发生。然而，通过使用爆破技术，可以瞬间释放大量能量，将岩石、矿石等物质破碎成小块。爆破技术的应用，不仅能够减少人工破碎和运输的时间和劳动力成本，还能够降低安全风险，提高采矿效率。在爆破技术的帮助下，采矿工程师可以更加准确地控制矿山的开采过程，避免因人工操作不当而引发的事故，保障工人的生命安全和身体健康。

然而，爆破技术并不是万无一失的，也存在一些安全隐患。例如，在爆破过程中，如果不严格按照规定操作，就可能会引发爆炸事故，给人员和设备带来严重的伤害和损失。因此，在使用爆破技术的过程中，必须严格遵守相关的安全操作规程，确保安全和效率兼顾。爆破技术可以有效保证采矿工程的安全，提高采矿效率。但是，在使用爆破技术的过程中，必须充分考虑安全和效率的平衡，严格按照规定操作，保障人员和设备的安全。

结束语：爆破技术在采矿工程中的应用，对提高采矿效率、降低成本、保证安全等方面具有重要意义。然而，爆破技术在应用过程中也存在一定的问题，如爆破震动、环境污染等。因此，未来爆破技术的发展应着力于解决技术操作问题，实现绿色、环保、安全等爆破目标。同时，随着科技的进步和人工智能技术的发展，使爆破技术朝着智能化、精确化、无人化等方向发展，为采矿工程提供更加高效、安全、环保的爆破技术支持。

参考文献：

[1]葛德志.爆破技术在采矿工程中的应用探析[J].科学技术创新,2022,(29).

[2]成浩然.爆破技术在采矿工程中的应用探析[J].科技资讯,2022,(16):1-2.

[3]马智林.关于爆破技术在采矿工程中的应用研究[J].内蒙古煤炭经济,2022,(08):2-3.

[4]王立富.爆破技术在采矿工程中的应用探析[J].工业C,2022,(02):99-100.