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摘要:针对唐山冀东启新水泥有限公司石灰石矿地质结构特征、大块、岩墙和根底产出位置及塌落面过高等现象,进行孔网参数试验性调整,同时采取相应技术措施,应用高精度毫秒延期雷管,彻底解决了各种危害的产生，降低了成本。
关键词:石灰石矿；穿孔爆破；塌落面；毫秒延期雷管；预防措施
0引言
唐山启新石矿是1954年开始投产的老矿山，是中国第一袋旋窑水泥“启新‘马牌’水泥”的原料基地，为企业和国家的发展做出了巨大的贡献。但随着年代的变迁，生产规模在不断扩大，特别是2010年启新新建项目的投产和骨料公司的成立，矿山年需量有原来的110万吨猛增到600多万吨。
为了能满足矿石的生产需要，矿山2010年从日本购进3台6.5M3的柴油正铲用于铲装矿石，同时配备了14辆45吨北重矿车。开始使用新铲装设备阶段，由于新正铲的挖掘高度只有12.33m，而爆破参数仍沿用以前的数据，因此爆堆与铲装设备产生了一些新的问题：
①由于新厂建成后使用的炸药是有硝酸铵做成的膨胀乳化炸药，他相比以前的2号岩石炸药具有密度小和爆破威力小等缺点，所以爆破塌落面要比以前有所增加，高点有的达到14m，极易砸坏设备。
②由于爆破能力小，造成大块率明显增加。
③而新的铲装设备只能达到12.33m以内，而高出的部分无法进行正常的铲装作业，所以只能通过二次倒运完成，这些必然会增加矿山生产成本。
1爆破原理
炸药在一定的外界作用下（如受热、撞击）发生爆炸，同时释放热量并形成高热气体。围岩、矿石开采中，就是利用炸藥的这种性质来为采矿服务，达到采矿目的。炸药爆炸时的危害主要是产生爆炸地震、空气冲击波、飞石和噪声等，一旦失控，就会造成事故。要避免这些危害必须按照爆破的有关技术操作规程，确保必要的安全距离和采取相应的安全技术措施
2爆破作业的主要安全规定
①各种爆破作业必须使用符合国家标准或行业标准的爆破器材，不准使用擅自制造的炸药。
②进行爆破工作的群采矿山、矿点，必须设爆破工作负责人、爆破员和爆破器材保管员。这些人员应了解所使用的爆破器材的性能、爆破技术和有关的安全知识。
③凡从事爆破工作的人员，都必须经过培训，考试合格并持有合格证。
④中型矿山，进行浅眼爆破时，应有爆破说明书。其内容包括装药量、装药结构、填塞长度、起爆方法等。
⑤爆破作业地点有以下情况之一时，禁止进行爆破作业：有冒顶或边坡滑落危险；通路不安全或通路阻塞；进行中深孔、深孔爆破时，爆破参数或施工质量不符合设计要求；工作面有涌水危险或炮眼温度异常；危险边界上未设警戒；光线不足或无照明。
⑥进行爆破器材加工和爆破作业人员禁止穿化纤衣服；在大雾天、雷雨时、黄昏、夜晚，禁止进行露天爆破。
⑦装药时，必须遵守以下规定：用木制炮棍；装起爆药包时，严禁投掷或冲击；一旦起爆药包没装到位，禁止拔出或硬拉起爆药包中的导火索、导爆索、导爆管或电雷管脚线，应按处理盲炮的有关规定处理。
⑧进行填塞工作时，必须遵守以下规定：装药后，必须保证填塞质量，禁止采用无填塞爆破；浅孔爆破时，一般填塞长度为孔深的1／3；禁止使用石块和易燃材料填塞炮孔；堵塞要十分小心，不得破坏起爆线路；禁止捣固直接接触药包的填塞材料或用填塞材料冲击起爆药包。
⑨炮响完后，经过充分通风，才准进入爆破作业地点。
⑩爆破工作开始前，必须确定危险区的边界并没置明显的标志。地下爆破应在有关通道上设置岗哨。回风巷应设路障，并挂上“爆破危险区，不准入内”的牌子。
⑾爆破前必须同时发出音响和视觉信号，使在危险区的人员能够听到、看到。爆破后，经检查确认安全时，方可发出解除警戒信号。
⑿爆破员进入放炮地点后，应检查有无冒顶、危石、支护破坏和盲炮现象。如果发现有这些现象，应及时处理。若不能处理时，应设立危险警戒或标志。常用的处理盲炮的方法有重新起爆法、诱炮法、打平行眼装药爆破法、用水冲洗法。
3研究原理及试验方法
3.1首先我们研究逐孔起爆技术的作用原理：
3.1.1应力波叠加作用
高速摄影资料表明，当底盘抵抗线小于10m时，从起爆到台阶坡面出现裂缝，历时约10～25ms，台阶顶部鼓起历时约80～15oms，此时爆生高压气体逸出，鼓包开始破裂。在逐孔爆破时，后爆药包较先爆药包延迟数十毫秒起爆，这样后爆药包在相邻先爆药包的应力震动作用下处于预应力的状态中(即应力波尚未消失)起爆的，两组深孔爆破产生的应力波相互叠加，可以加强破碎效果。
3.1.2增强自由面作用
在先爆深孔破裂漏斗形成后，对后爆深孔来说相当于新增加了自由面，逐孔微差爆破后爆破孔的自由面由排间微差爆破的两个自由面增至3个自由面，后爆炮孔的最小抵抗线和爆破作用方向都有所改变，增多了入射压力波和反射拉伸波的反射，增强了岩石的破碎作用，并减少夹制角。
3.1.3增加岩块相互碰撞作用
先爆的炮孔起爆后，爆破漏斗内的破碎岩石起飞尚未回落时，后爆的炮孔在先爆炮孔的“岩块幕中”起爆，后爆药包的爆生气体不易逸散到大气中，从而又增加了补充破碎机会。
逐孔爆破由于所相邻的两孔都有微差时间，较排间微差爆破提供的补充破碎机会多，因而在碰撞破碎过程中，岩石中的动能降低，导致抛距减少，爆堆相对集中。
3.2试验方法
试验方法及步骤，根据以前的工作经验，选择几种不同的布控参数，观察爆破效果，选择适合本矿山的爆破单耗。当矿石单耗确定后，再适当调整炮孔起爆顺序，同时选择选择不同的微差间隔，比较爆破效果确定适用于矿山的方案。下图1为炮孔平面布置示意图，表1是几种布孔参数及爆破效果的对比。
图1炮孔平面布置及炮区位置示意图
表1
表2是几种起爆顺序及微差时间差调整后的效果比较
表2
爆破事故的预防措施
4.1严格按照爆破操作规程进行施工，爆破作业人员必须由经
过爆破专业培训并取得爆破从业资格的人员实施。
4.2 装药、充填，装药前必须对炮孔进行清理和验收。
4.3 设立警戒线
4.4 连线、起爆①为防止连线时发生误爆，爆破工应将主线短接。②用电雷管起爆时，电雷管必须逐个导通，用于同一爆破网络的电雷管应为同厂同批同型号。爆破主线与爆破电源连接之前必须测全线路的总电阻值，总电阻值与实际计算值的误差必须小于±5%，否则，禁止连接。大型爆破必须采用复式起爆线路。
③采用电雷管爆破时，必须按国家现行《爆破安全规程》（GB6722-86）的有关规定进行，并加强洞内电源的管理，防止漏电引爆。装药时可用投光灯、矿灯照明；起爆主导线宜悬空架设，距各种导电体的间距必须大于1m，雷雨天气应停止爆破作业。
④导爆索、导爆管起爆时，注意连接方法，传爆方向。
4.5 爆破检查爆破后必须经过15分钟通风排烟后，检查人员方可进入工作面，再确认爆破地点安全与否，检查有无“盲炮”及可疑现象；有无残余炸药或雷管；顶板两帮有无松动石块；支护有无损坏与变形。在妥善处理并确认无误后，经爆破指挥班长同意，发出解除警戒信号后，其他工作人员方可进入爆破地点工作。
4.6盲炮处理盲炮包括瞎炮和残炮，发现盲炮和怀疑有盲炮，应立即报告并及时处理。若不能及时处理应设置明显的标志，并采取相应的安全措施，禁止掏出或拉出起爆药包，严禁打残眼。盲炮处理，应由原施工人员参加处理。处理主要有下列方法：
①经检查确认炮孔的起爆线路完好和漏接、漏点造成的拒爆，可重新进行起爆。
②打平行眼装药起爆。对于浅眼爆破，平行眼距盲炮炮孔不得小于0.6m外另行打眼爆破（当炮眼不深时，也可用裸露药包爆破），深孔爆破平行眼距盲炮孔不得小于10倍炮孔直径。
③用木制、竹制或其他不发火的材料制成的工具，轻轻地将炮孔内大部分填塞物掏出，用聚能药包诱爆。
④若所用炸药为非抗水硝铵类炸药，可取出部分填塞物，向孔内灌水，使炸药失效。
⑤对于硐室爆破，应找出线头接上电源重新起爆或者沿导硐小心掏取堵塞物，取出起爆体，用水灌浸药室，使炸药失效，然后清除。
5结论
经爆破理论分析和现场爆破试验，最终确定矿山爆破方案为爆破参数为5.5×4.5，并采用间隔50ms的逐孔微差爆破。最终试验表明这一方案效果明显，即有利于铲装运输设备的使用，又有利于降低生产成本，在矿山已被长期采用。
参考文献：
[1] 武强,王珊珊.矿山爆炸灾害及其安全措施[J].采矿技术,2009,(03).
[2]何军，于亚伦，梁文基.爆破振动信号的小波分析[J].岩土工程学报，1998，20(l):47-50
[3]林大超，施惠基等.爆炸地震效应的时频分析[J].爆炸与冲击，2003，23(l):31-35
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词:石灰石矿；穿孔爆破；塌落面；毫秒延期雷管；预防措施
0引言
唐山启新石矿是1954年开始投产的老矿山，是中国第一袋旋窑水泥“启新‘马牌’水泥”的原料基地，为企业和国家的发展做出了巨大的贡献。但随着年代的变迁，生产规模在不断扩大，特别是2010年启新新建项目的投产和骨料公司的成立，矿山年需量有原来的110万吨猛增到600多万吨。
为了能满足矿石的生产需要，矿山2010年从日本购进3台6.5M3的柴油正铲用于铲装矿石，同时配备了14辆45吨北重矿车。开始使用新铲装设备阶段，由于新正铲的挖掘高度只有12.33m，而爆破参数仍沿用以前的数据，因此爆堆与铲装设备产生了一些新的问题：
①由于新厂建成后使用的炸药是有硝酸铵做成的膨胀乳化炸药，他相比以前的2号岩石炸药具有密度小和爆破威力小等缺点，所以爆破塌落面要比以前有所增加，高点有的达到14m，极易砸坏设备。
②由于爆破能力小，造成大块率明显增加。
③而新的铲装设备只能达到12.33m以内，而高出的部分无法进行正常的铲装作业，所以只能通过二次倒运完成，这些必然会增加矿山生产成本。
1爆破原理
炸药在一定的外界作用下（如受热、撞击）发生爆炸，同时释放热量并形成高热气体。围岩、矿石开采中，就是利用炸藥的这种性质来为采矿服务，达到采矿目的。炸药爆炸时的危害主要是产生爆炸地震、空气冲击波、飞石和噪声等，一旦失控，就会造成事故。要避免这些危害必须按照爆破的有关技术操作规程，确保必要的安全距离和采取相应的安全技术措施
2爆破作业的主要安全规定
①各种爆破作业必须使用符合国家标准或行业标准的爆破器材，不准使用擅自制造的炸药。
②进行爆破工作的群采矿山、矿点，必须设爆破工作负责人、爆破员和爆破器材保管员。这些人员应了解所使用的爆破器材的性能、爆破技术和有关的安全知识。
③凡从事爆破工作的人员，都必须经过培训，考试合格并持有合格证。
④中型矿山，进行浅眼爆破时，应有爆破说明书。其内容包括装药量、装药结构、填塞长度、起爆方法等。
⑤爆破作业地点有以下情况之一时，禁止进行爆破作业：有冒顶或边坡滑落危险；通路不安全或通路阻塞；进行中深孔、深孔爆破时，爆破参数或施工质量不符合设计要求；工作面有涌水危险或炮眼温度异常；危险边界上未设警戒；光线不足或无照明。
⑥进行爆破器材加工和爆破作业人员禁止穿化纤衣服；在大雾天、雷雨时、黄昏、夜晚，禁止进行露天爆破。
⑦装药时，必须遵守以下规定：用木制炮棍；装起爆药包时，严禁投掷或冲击；一旦起爆药包没装到位，禁止拔出或硬拉起爆药包中的导火索、导爆索、导爆管或电雷管脚线，应按处理盲炮的有关规定处理。
⑧进行填塞工作时，必须遵守以下规定：装药后，必须保证填塞质量，禁止采用无填塞爆破；浅孔爆破时，一般填塞长度为孔深的1／3；禁止使用石块和易燃材料填塞炮孔；堵塞要十分小心，不得破坏起爆线路；禁止捣固直接接触药包的填塞材料或用填塞材料冲击起爆药包。
⑨炮响完后，经过充分通风，才准进入爆破作业地点。
⑩爆破工作开始前，必须确定危险区的边界并没置明显的标志。地下爆破应在有关通道上设置岗哨。回风巷应设路障，并挂上“爆破危险区，不准入内”的牌子。
⑾爆破前必须同时发出音响和视觉信号，使在危险区的人员能够听到、看到。爆破后，经检查确认安全时，方可发出解除警戒信号。
⑿爆破员进入放炮地点后，应检查有无冒顶、危石、支护破坏和盲炮现象。如果发现有这些现象，应及时处理。若不能处理时，应设立危险警戒或标志。常用的处理盲炮的方法有重新起爆法、诱炮法、打平行眼装药爆破法、用水冲洗法。
3研究原理及试验方法
3.1首先我们研究逐孔起爆技术的作用原理：
3.1.1应力波叠加作用
高速摄影资料表明，当底盘抵抗线小于10m时，从起爆到台阶坡面出现裂缝，历时约10～25ms，台阶顶部鼓起历时约80～15oms，此时爆生高压气体逸出，鼓包开始破裂。在逐孔爆破时，后爆药包较先爆药包延迟数十毫秒起爆，这样后爆药包在相邻先爆药包的应力震动作用下处于预应力的状态中(即应力波尚未消失)起爆的，两组深孔爆破产生的应力波相互叠加，可以加强破碎效果。
3.1.2增强自由面作用
在先爆深孔破裂漏斗形成后，对后爆深孔来说相当于新增加了自由面，逐孔微差爆破后爆破孔的自由面由排间微差爆破的两个自由面增至3个自由面，后爆炮孔的最小抵抗线和爆破作用方向都有所改变，增多了入射压力波和反射拉伸波的反射，增强了岩石的破碎作用，并减少夹制角。
3.1.3增加岩块相互碰撞作用
先爆的炮孔起爆后，爆破漏斗内的破碎岩石起飞尚未回落时，后爆的炮孔在先爆炮孔的“岩块幕中”起爆，后爆药包的爆生气体不易逸散到大气中，从而又增加了补充破碎机会。
逐孔爆破由于所相邻的两孔都有微差时间，较排间微差爆破提供的补充破碎机会多，因而在碰撞破碎过程中，岩石中的动能降低，导致抛距减少，爆堆相对集中。
3.2试验方法
试验方法及步骤，根据以前的工作经验，选择几种不同的布控参数，观察爆破效果，选择适合本矿山的爆破单耗。当矿石单耗确定后，再适当调整炮孔起爆顺序，同时选择选择不同的微差间隔，比较爆破效果确定适用于矿山的方案。下图1为炮孔平面布置示意图，表1是几种布孔参数及爆破效果的对比。
图1炮孔平面布置及炮区位置示意图
表1
表2是几种起爆顺序及微差时间差调整后的效果比较
表2
爆破事故的预防措施
4.1严格按照爆破操作规程进行施工，爆破作业人员必须由经
过爆破专业培训并取得爆破从业资格的人员实施。
4.2 装药、充填，装药前必须对炮孔进行清理和验收。
4.3 设立警戒线
4.4 连线、起爆①为防止连线时发生误爆，爆破工应将主线短接。②用电雷管起爆时，电雷管必须逐个导通，用于同一爆破网络的电雷管应为同厂同批同型号。爆破主线与爆破电源连接之前必须测全线路的总电阻值，总电阻值与实际计算值的误差必须小于±5%，否则，禁止连接。大型爆破必须采用复式起爆线路。
③采用电雷管爆破时，必须按国家现行《爆破安全规程》（GB6722-86）的有关规定进行，并加强洞内电源的管理，防止漏电引爆。装药时可用投光灯、矿灯照明；起爆主导线宜悬空架设，距各种导电体的间距必须大于1m，雷雨天气应停止爆破作业。
④导爆索、导爆管起爆时，注意连接方法，传爆方向。
4.5 爆破检查爆破后必须经过15分钟通风排烟后，检查人员方可进入工作面，再确认爆破地点安全与否，检查有无“盲炮”及可疑现象；有无残余炸药或雷管；顶板两帮有无松动石块；支护有无损坏与变形。在妥善处理并确认无误后，经爆破指挥班长同意，发出解除警戒信号后，其他工作人员方可进入爆破地点工作。
4.6盲炮处理盲炮包括瞎炮和残炮，发现盲炮和怀疑有盲炮，应立即报告并及时处理。若不能及时处理应设置明显的标志，并采取相应的安全措施，禁止掏出或拉出起爆药包，严禁打残眼。盲炮处理，应由原施工人员参加处理。处理主要有下列方法：
①经检查确认炮孔的起爆线路完好和漏接、漏点造成的拒爆，可重新进行起爆。
②打平行眼装药起爆。对于浅眼爆破，平行眼距盲炮炮孔不得小于0.6m外另行打眼爆破（当炮眼不深时，也可用裸露药包爆破），深孔爆破平行眼距盲炮孔不得小于10倍炮孔直径。
③用木制、竹制或其他不发火的材料制成的工具，轻轻地将炮孔内大部分填塞物掏出，用聚能药包诱爆。
④若所用炸药为非抗水硝铵类炸药，可取出部分填塞物，向孔内灌水，使炸药失效。
⑤对于硐室爆破，应找出线头接上电源重新起爆或者沿导硐小心掏取堵塞物，取出起爆体，用水灌浸药室，使炸药失效，然后清除。
5结论
经爆破理论分析和现场爆破试验，最终确定矿山爆破方案为爆破参数为5.5×4.5，并采用间隔50ms的逐孔微差爆破。最终试验表明这一方案效果明显，即有利于铲装运输设备的使用，又有利于降低生产成本，在矿山已被长期采用。
参考文献：
[1] 武强,王珊珊.矿山爆炸灾害及其安全措施[J].采矿技术,2009,(03).
[2]何军，于亚伦，梁文基.爆破振动信号的小波分析[J].岩土工程学报，1998，20(l):47-50
[3]林大超，施惠基等.爆炸地震效应的时频分析[J].爆炸与冲击，2003，23(l):31-35
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。