薛路
山东金岭铁矿有限公司 山东省淄博市 255000
摘要：现如今，在采矿工程中，超深孔一次和分段爆破成井技术是两种最为先进的天井掘进施工形式，在减轻施工人员工作量的同时，也为他们人身安全奠定了有利的保障。本文根据一次爆破成井技术的基本原理，对两种技术的设计方法和施工工艺进行了分析，分析得出超深孔一次爆破和分段爆破成井的优缺点，通过优缺点，能够更好在矿山施工当中，选择合适的成井爆破方法。
关键词：铁矿工程；深孔爆破；分段爆破；成井技术；
引言：对于超深孔一次和分段爆破成井技术的研究，迄今为主已经取得了显著的成果。通过多项实践证明两种爆破技术都对施工效率和安全度的提升都有重要的作用。其次，为了促使超深孔爆破技术得到广泛的推广和应用，设计出最佳的实施方案，根据一次爆破成井技术的关键理论，在同样的施工条件下，对超深孔一次和分段爆破成井技术的设计方法进行了阐述，并对两者之间的施工工艺进行了试验分析。
一、超深孔一次爆破成井技术的内涵
1.1超深孔爆破岩石的概念
天井掘进是矿山开采工程中一个十分重要的工作环节和内容，工程量占据矿山年掘进总量的22％左右，由于施工流程和技术相当繁琐和复杂，掘进量较大，天井掘进技术和方法受到了矿产领域的广泛关注。如果采用以往的吊罐法、爬罐法掘进天井，需要施工人员在矿井下经过复杂且繁琐的工作流程，工作环境不仅恶劣，施工成本也较高，效率也低。其次采用以往的钻井法虽然可以在一定程度上减轻施工人员的工作负担，但具有施工成本高、施工准备时间长等弊端问题，特别是施工机械方面还有待完善，其技术应用受到了限制和约束。根据相关研究显示，深孔爆破法仅仅占据普通法成本的35％左右，且占据钻井法成本的30％，效率也比其他两种方法高的多。此外，在施工环境和技术操作方面，超深孔爆破法作为深孔爆破的延伸技术，也具有显著的优点和特征，为了达到显著的爆破效果，超深孔掏槽爆破技术原理是保持不变的关键点，为其提供自由面和提供破碎岩石补偿空间，是超深孔爆破技术成功与否的重要点[1]。
1.2基本原理
超深孔掏槽爆破时，在爆炸应力波和爆生气体相互作用下，岩石将发生以下破碎的现象：
（1）强大的冲击力让周围岩石瞬间受到破碎，并让周边孔壁周围的岩石受到影响产生新的缝隙和裂纹。
（2）应力波让岩石中的裂隙得到进一步的延伸，导致岩石过度的破裂，其中包含了初始缝隙和二次缝隙的形成。
（3）爆生气体静压力作用下到之后岩石中的裂隙直接贯穿形成碎石，而岩石碎石向空孔和工作面方向运动，最终达到排出槽腔的目的。
其次，最为关键的是炸药爆炸所产生的应力到达自由面时，初始压缩波会从自由面反射形成拉伸波，拉伸波再从自由面向孔内传递。即便这时候的拉伸波强度有所减小，但由于岩石的抗拉强度低于其抗压强度，因此依然会导致岩体发生断裂拉伸现象，这一现象称之为“层裂和片落”再伴随着反射波由外至内的传播，断裂层的裂纹和应力波产生的裂纹相互贯通，直到特定区域内的岩石被完全达到破碎为止。此外，应力波叠加原理，指的是在先起爆的炮孔内形成一个应力波作用区域，岩石受到压力的作用发生位移和变形现象，这时候可以将爆孔作用范围内的岩体达到破坏的目的，并产生一定的预应力，而这种预应力还会引起其他剩下孔起爆，产生的应力波传导起爆孔之间的岩体中，应力波的不断提升和叠加，岩体非常易于破碎，爆破效果也有显著的提升[2]。
试验证明：在深孔微差爆破中，后起的爆炸药包应该要比先起爆药包停留几十毫秒后再起爆，两组深孔爆破产生的应力波才能达到明显的爆破效果。由此可见，应力波叠加原理和微差爆破技术的作用下，硐室全断面以及全深度一次爆破，可以达到显著的爆破效果。
二、一次爆破和分段爆破成井技术的试验对比分析
2.1爆破方案和参数设计
为了达到最佳的爆破效果，可以运用抛渣孔的自由面和辅助抛碴相互作用，掏槽方式采用中心抛碴孔、四个裂槽孔和四个周边辅助孔组成的菱形掏槽方式，其距离分别为315mm、400mm。其次，应该明确炮孔的位置和炸药消耗量，根据辅助孔和周边孔原理作用，充分考虑补偿空间的要求，去确定孔之间的间距和抵抗线。此外，两种爆破方案设计主要的区别在于爆破参数和施工顺序的不同。
（1）一次爆破成井技术的施工流程（孔内分段）：下端封堵、测深（确保炸药在同一深度）、第一分段装药、中间封堵、测深、第二分段装药、上端位置封堵、联线起爆。
（2）分段爆破成井技术的施工流程：下端封堵、测深（确保炸药在同一深度）、第一分段装药、中间封堵、联线起爆；再是清理炮孔、测深、中间封堵、测深、第二次分段装药、上端封堵、联线起爆。
2.2施工孔注意事项分析
在施工过程中，要特别注意钻孔防偏斜和装药注意事项，从而确保钻孔和装药的施工质量。如果钻孔斜率较大，将会为后续爆破工、支护等作业产生极大的不良影响。在对钻孔偏斜预防的时候，具有较多良好的方式，其中，使用重锤法测斜的方法是极为有效的策略。
2.3爆破效果分析
通过超深孔一次爆破成井技术和分段爆破成井技术方案设计和试验研究，一次爆破成井技术与分段爆破成井技术优缺点明显，主要体现在以下几个方面：
其一，施工效率高，速度快。该次试验一次爆破成井技术和分段技术在时间上进行对比，要节省大约65％的时间[4]。主要是由于分段爆破成井技术投孔难度较高，并在第一段爆破结束后，还需要进行投孔处理。其二，在分段爆破中，封堵难度较大，其成本和消耗的器材量、以及人工量都比一次爆破成井技术要高的多。最为关键的是一次爆破成井技术对环境污染也小的多，有效的降低了有毒气体对二次装药人员的伤害程度。其三，一次爆破成井技术炸药用量比分段爆破成井要大，分段爆破由于在第二段装药时不在一个高度，极易将炸药的爆破效果降低[5]。其四，一次爆破成井技术比分段爆破成井需要的补偿空间要大，这需要底部充分拉开空间，防止爆破空间过小，造成成井爆破失败，造成后续处理安全隐患。其五。孔内分段爆破顺序要严格执行，确保爆破时的方向性。
结束语：综上所述，在分段高度、炮孔位置以及掏槽方式基本相同的前提下，一次和分段爆破成井技术在施工工艺、炸药消耗量还是起爆顺序各个方面都有明显的不同。其中分段爆破成井技术在投孔、封堵、爆破次数等工艺方面具有较大的难度，但是操作简单，易处理爆破不良效果。一次爆破成井技术具有效率高、费用少、环境污染程度低等最佳优势，但是该方法需要底部补偿空间大，需计算出合理的孔内分段爆破顺序。在选择一次成井爆破的方法上，需根据矿山地质条件和施工现状，选出符合自己的爆破方式，来达到施工的合理、高效性，确保安全生产。
参考文献：
[1]叶超,黄惟盛.深孔一次爆破成井技术在武山铜矿的实践应用[J].铜业工程,2020(01):28-30.
[2]陈胜云,张鏖,吴华杰,王静,郑磊,李凤玲.深孔一次爆破成井技术研究及应用[J].矿业研究与开发,2017,37(10):5-10.
[3]李廷春,刘洪强.超深孔一次爆破成井施工工艺研究[J].爆破,2012,29(01):40-44+58.
[4]李廷春,刘洪强,张亮.超深孔一次和分段爆破成井技术试验[J].爆破,2012,29(03):61-64+122.