白旭峰
（山西煤炭运销集团芦子沟煤业有限公司，山西 保德 036400）
引 言在露天煤矿生产的过程中，爆破是采矿工作的重要环节之一，爆破的质量不仅影响煤矿的采掘，还关系到后续的运输工作。如果爆破后产生的煤块较大，在运输机器输送的过程中极易对运输设备造成磨损，降低及其的使用寿命，增大工人的维修负担。此时，就需要进行二次爆破，使煤块尽可能达到能接受的尺寸范围内［1］。但是这样无疑会增加企业的生产成本，还带来了其他一系列的问题，普通爆破带来的常见问题有：爆破后的矿石大块率较高；噪声影响较大，容易造成施工人员的身体疾病；爆破的能量利用率低下，工作成本高昂；爆破结果对设备的影响较大，机器故障率高等。在这样的背景下，采用逐孔起爆微差爆破技术，具有爆破后震感较小、能量利用率较高、矿石的块度大小合适等优点，采用该技术能够直观的降低工作成本，增加煤矿的产出［2］。在逐孔爆破技术兴起以后，经过不断的改良和完善，已经成为目前在矿山爆破中进行台阶式爆破的主流方式［3］。
1 项目背景某煤矿矿层是呈南北向的带状分布模式，井田面积大小大约为280km2，目前已探明煤矿储量预测在18 000Mt，矿山主要生产面为低平工作面，与水平方向夹角均在4°以内。当前主要开采面为5＃煤层和6＃煤层，煤层厚度分别为17.62m和33.51m。原爆破方式为传统爆破，爆破后工作面岩石互相撞击且爆堆过大，中央部分爆堆过于集中，爆破后果严重影响后续的正常作业的行进，限制了矿山的产量。针对此情况，现阶段采用的解决方式为加大炮孔炸药的用量，但增加了爆破作业的经济成本。在此背景下，寻求更好的爆破方式，提升煤矿产出，控制生产成本。
2 新技术的主要内容逐孔起爆微差爆破技术采用单孔爆破，起爆时间具有滞后性，在设定的区域根据矿山地质条件和开采计划，针对煤层的走向按顺序起爆。这样的工艺，从根本上避免了起爆后能量的浪费，充分发挥每个孔内炸药的威力，同时避免了同时起爆时岩石间的碰撞，减少了单次爆破的冲击范围，更好的保护计划外煤层不被破坏［4］。在设定的爆破顺序下，所有炮孔均按一定的延期时间顺序起爆。在露天矿生产中，常见的爆破顺序有三种，分别为斜线型、三角型以及交叉型，分别针对不同的地质条件有针对性的使用。
3 新技术的主要原理3.1 台阶爆破空间、能量相互补偿原理爆破时，先爆炮孔将岩石迅速推出，为其后续起爆炮孔提供足够的自由面；使岩石在移动过程有足够的相互作用空间，后爆炮孔的爆炸能量进一步推动先爆炮孔爆破的岩石，增加岩石间相互碰撞作用，从而改善了爆破破碎度及爆堆的松散度。也就是说逐孔起爆采用毫秒级延期，先爆破的炮孔所形成的应力波还未完全消失，后续炮孔已发生爆炸，这样会形成爆炸应力波的叠加作用，增加了应力波对岩石的破碎时间，从而使爆破显着增加。
3.2 最小抵抗线原理采用逐孔起爆技术，后续的炮孔处在首排炮孔起爆后的应力线上，在前侧炮孔内炸药爆炸后，其产生的冲击波对后续煤层的作用提供了最少3个自由面。因此，逐孔起爆技术能够提供多个最小抵抗线。
3.3 有效减弱地震波因为逐孔起爆是分阶段分时间逐步发生的，因此在同等炸药量的情况下，当爆炸发生时，对地面的冲击是远低于同时起爆。根据实际爆破后，从地表采集到的震感及检测数据的数值，采用逐孔起爆方式较传统起爆方式可将地震效应减小30%～70%［5］，由于该方法可以减小爆破振动来来的危害，确保矿架的稳定性，因而广泛应用于露天矿爆破作业中。
逐孔起爆微差爆破技术具有以下优点：可减小爆破震动；不存在装药量受限制的问题；爆破飞石距离减小；大块率低；起爆网络安全性增强。
结合该露天煤矿的实地情况，拟采用逐孔起爆微差爆破的深孔爆破模式。以该露天矿6＃煤上的细砂岩为例进行一系列的相关参数拟定。其中露天矿的台阶高度的设计由钻孔的深度来决定，考虑到爆破效果以及运送安全等相关因素，通常该值取10m～20m，结合该露天矿的实际情况，最终将此值确定为16m；爆破孔的直径是由钻机型号、台阶高度和矿层的理化性质等因素决定，最终将该值定为145mm且垂直布置钻孔位置；另一个需要确定的参数为钻孔的深度，由台阶高度和矿层性质决定，为了增加对底部的矿层的爆破作用，在已经确定的台阶高度值16m的基础上加深1.5m，最终钻孔的深度确定为17.5m。根据大量的工程经验［6］，底部抵抗线通常为炮孔直径的20倍～50倍，因此可选定炮孔的直径为9m；炮孔与炮孔之间的间距选取与抵抗线相关，最终综合相关数据确定间距为11m，排距为6.5m；结合实际的生产情况将台阶的坡度确定为70°；爆破孔的塞堵长度可根据爆破孔的直径来取值，最终确定为7.5m；所需的炸药单位体积消耗量为0.22kg；该露天矿在爆破时，第一排爆破孔内炸药量为227.6kg，第二排以及之后的爆破孔的炸药取药量为159.6kg；在选取起爆模式时，为了确保爆破的高效可靠性可选用三角型逐孔起爆模式，其中横向的单孔爆破时间延期为45ms，竖向的单孔爆破时间延期为70ms。爆破模式，如图1所示。
图1 三角型逐孔起爆微差爆破模式
4 改进效果在实施了逐孔起爆微差爆破技术之后，根据现场检测结果，某矿矿石在爆破之后的大块率为3.18%，在同类地质条件下，采用传统的爆破模式的矿石大块率为4.53%，相比降低了1.35%，单从这一方面来看爆破的效果就得到了非常不错的改良。由于大块率的降低，因此可以不进行二次爆破，不仅降低了生产成本，同时较小尺寸的煤块对设备的破坏更小，延长机器使用寿命，减少工人的维修负担，提高了运输设备的装矿效率。将逐孔起爆微差爆破技术应用实践前后进行对比，可节约生产成本0.22元／m3，假设该露天矿的年爆破量在1 500万m3，综合可节约生产成本330余万元每年。由此可见，逐孔起爆微差爆破技术带来的经济效益非常的显着。
5 结语针对传统的爆破技术出现的多种问题，分析逐孔起爆微差爆破技术的特点及原理，并将其在某公司下属某矿投入实际使用。实践生产后的效果十分好，新技术实现了爆破后的岩石大块率降低约1.35%，与此同时也实现了每年节约成本330余万元，为企业带来了可观的经济效益，是一次成功的实践，具有极大的推广价值。
