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摘要:随着经济的发展和社会的进步,各行各业发展迅速,在采矿行业得以深入发展的同时,爆破采矿技术的开发与应用也迈上了更高的台阶。发展爆破采矿技术,并将其运用到矿山开采中,不仅能有效提升开采效率,而且可以拓宽矿产开发的相关领域。本文首先介绍了爆破采矿技术的概况,然后对不同类型的爆破采矿技术进行了阐述,具体包括技术的应用方式、应用性能及应用场景等,最后讲解了应用实践过程中应当注意的问题。
关键词:爆破技术;采矿工程;应用
引言
爆破技术被广泛应用于水利工程、采矿工程、建筑工程、公路桥梁搭建工程等各种工程建设中,并随着科学技术的发展,爆破技术已经成为我国工程建设中一种重要的技术手段,具有不可替代的地位。现代爆破技术也具有更好的攻破山体和坚硬矿石的使用效果,但也需要因为安全规范与矿产资源的不可再生性,我们对于爆破技术的应用也要进行严格的科学研究与安全监督,再进一步的提高效果与效率。
1爆破技术概述
爆破技术是利用炸药等爆炸物在有限空间内瞬时起爆,释放出巨大的能量,从而破坏障碍物的原始结构,达到特定的工程目的。爆破技术涉及物理与化学变化过程,使用过程中需要根据不同的地质条件、地貌环境以及作用目的选择合适的炸药物和起爆方法。据测算,1t普通工业炸药爆炸时瞬间温度可达3500℃、气压可达10000MPa,释放的能量可达3.67×106J,平均功率约4.86×108kW,在这种高温高压冲击下,岩石会瞬间变为流体或弹塑性体状态。因此,爆破技术在特殊地质环境的施工中获得了广泛的应用,比如,采矿工程、矿井建设、隧道修建、水渠挖掘等。目前,我国广泛采用的爆破技术中,以硝铵类炸药的应用最为广泛,其他常用的炸药有硝酸甘油、水胶炸药等;常用的起爆器材有导爆管、导爆索、电雷管等。爆破技术在各类工程项目建设过程中应用时具有一定的危险性,因此,在操作过程中,需要指派具有相关工程经验的技术人员严格按照标准和规范组织实施,并要做好安全防护措施。
2爆破技术在采矿工程中的应用
2.1等离子爆破技术
通过对于电能的应用,来替代传统的炸药化学爆破手段,并产生爆破效果。这种应用手段会使爆破工程对环境产生的污染极大程度降低,利用等离子技术释放电容器中所储存的巨大能量,并通过电容器开关控制来发挥电解质的转化作用,利用同轴电缆进行电力传输,在要爆破的岩石深矿中提前设定好装置,再连接同轴电极,远程进行爆破操控,极短时间内便可以将电能转变为等离子体,这种等离子体还被赋予了高温与高压特性,急剧膨胀的情况下,便可以产生极强的爆破效果。但这种等离子爆破技术还处于不稳定状态,有待改进和使用,最理想的效果是可以将多次利用的电极以及稳定的力量机械的共同作用,在井下岩层进行多次发电爆破,不仅提高资源利用率,还能极大程度的减少成本投入。这种爆破技术的工作效率也是非常可观的,所以前景十分理想。
2.2电子雷管爆破技术
电子雷管爆破技术起源于传统雷管爆破技术。由于传统技术局限性较大,出现延迟爆破、提前爆破以及爆破失效的概率较高,引发的安全事故也难以得到有效控制,由此电子雷管爆破技术应运而生。电子雷管爆破依靠的是小型电子定时电路,能以精确定时的方法来设置时间延迟,而且设置电子雷管延期顺序的过程也是由编辑好的程序自动进行的。在开始爆破之后,电子雷管会按照程序设定依次执行起爆延迟。这种延迟是人为控制的,而不是设备本身产生的。起爆器的运行状态是由人工编程所设定的,而电子雷管作为一种爆破装置,可以和环形线同时开展相应工作,还会利用防护滤波器来提前消除安全隐患。此外,该技术在爆破方面可以取得较高的精确性和强精密性。
2.3爆破切口的设计
爆破切口的形式,应根据需拆除爆破的筒仓的结构特点、工程环境等进行确定。依据上文提到的筒仓条件,应在筒仓上采用低位切口的切口形式,切口呈正梯形,保障切口高度为表高正负0以上50cm;确定好爆破切口的形式后,需要对爆破切口长度进行确定。爆破切口长度的大小决定了切口形成后的筒仓在爆破中是否会出现偏心失稳,当切口长度过大时,会导致筒仓底部余留部分,不能够对倾倒的部分形成有效的支撑力,出现倒塌方向失控,严重的还会发生方向倒塌。而切口长度过小时,则会出现倾而不倒的问题。为此,拆除爆破人员要结合筒仓的主体结构情况和火药爆炸可能带来的破坏力,选择圆心角α为252°的切口,计算切口上下沿长度,其中筒仓切口下沿长度的计算公式为:Lp=(α/360°)2πR1=247×2×3.14×10.5/360,得出切口下沿长度为47m,并得出筒仓切口上沿长度位34m,倾斜角为59°。最后,对爆破切口高度进行计算。为保障拆除爆破的顺利进行,筒仓的切口在形成后,应破坏筒仓切口内裸露竖向钢筋的稳定性,且保障筒仓在倾倒较大时,切口的上下沿可闭合相撞,避免筒仓倾倒方向发生偏移。筒仓倾倒过程中,切口的上下沿闭合相撞时,要确保筒仓的重心位置能够偏移到切口标高处的筒壁范围外。因此,根据以往的经验,切口高度的计算公式应为:HP≥(1/6-1/4)D,单位为m,其中HP代表切口高度,D为筒仓切口处的直径,由公式可以得出筒仓的最大切口高度为3.5m-5.3m,进而计算出切口总高度为10m。
2.4精确爆破技术
精确爆破技术可以分为预裂缝爆破和光面爆破2种方式。预裂缝爆破是在主爆区爆破之前,先依照地质和岩体特点,爆破出一条具有一定宽度的贯穿裂缝,起到缓冲、阻隔爆炸波的作用,减少对主爆区的副影响;光面爆破是在主爆区爆破之前,先爆破出一排爆炸孔,同样起到缓冲和阻隔的作用,然后再对主爆区岩石进行大面积爆破。精确爆破技术更多地应用在地质结构不稳固的山体工程建设项目中,实现起来较为复杂,对技术水平要求比较高。
2.5电子雷管爆破技术应用
电子雷管爆破技术被大量应用在目前的采矿工程中,目前处于不可替代的重要地位。爆炸点由微型电子装置进行控制雷管爆破,同时提前设置好爆炸顺序,通过集成电路进行延时控制,最终可以实现定向爆破控制程度与时间的预期效果。并且为了更好地控制爆破安全,每一个爆炸环节都要提前安装防护滤波器,以避免相互影响,造成安全事故。在使用时,电子雷管也需要具有防辐射、操作简便、防静电,避免杂流电干扰等使用原则进行选择,还有在每次使用前都用万用表进行检测,保障电阻值足够大,电路图明晰,便于规划。起爆方式一般由密码控制,保障不必要人为滥用的情况发生,并且在每次使用后,都要对接头以及使用环境下的杂物进行清理,尽可能地保证整个使用过程的安全与整洁。
结语
考虑到矿山开采过程中存在的条件限制,如无法使用大型工程器械及工程建设中容易造成的环境危害等,应当选用最为合适的爆破技术。在单一爆破手段的应用无法达到预期效果时,应当结合多种爆破技术进行作业。合理选择与应用爆破采矿技术能降低工作人员的工作负担,提升矿产开采的工作效率,同时还能规避起爆造成的安全事故,为矿业发展提供完备的技术支持。
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