露天矿爆破设计与管理系统的创新应用

露天矿爆破设计与管理系统的创新应用

邓亚强 

中国建筑材料工业建设西安工程有限公司南阳分公司    

摘要：一直以来，矿产资源在我国社会的发展当中都占据这重要的作用，随着科学技术的不断发展，露天矿开采技术也越来越成熟，全国各地也都加大了露天矿的开采力度。在露天矿的开采工作过程中，爆破是其中最重要的一个环节，该环节的施工质量会影响到整个矿山企业的生产安全性和生产效率。但就目前来看，传统的爆破设计和管理系统较为繁杂，并不适用于当前矿山企业增产增效的需求。如何有效的创新爆破设计和管理系统也成为当前矿山企业所需要认真思考的问题。基于此，本文围绕着露天矿爆破设计与管理系统展开论述，并以某铁矿为例，对该爆破设计与管理系统的创新应用的创新应用进行分析。

关键词：露天矿；爆破设计；管理系统；创新应用

引言

现如今，人民生活水平的提升也对各种矿产资源有了更高的要求，为了满足当前社会发展的实际需求，很多矿产企业都采取合理的措施来提高自身的生产效率，爆破工艺作为露天矿山开采工作当中最主要的工序，对矿产效率和矿产安全性有着直接的影响。但由于爆破环境具有较高的危险性，矿山企业在爆破之前都需要进行繁琐的爆破设计，以此来确保爆破工作的安全性。但随着科学技术的不断发展，传统的爆破手段已经不能满足当前矿山企业快速生产的需求，数字化技术、智能化技术的出现也给爆破设计的创新提供了重要的支持。此种情况下，相关企业需要加强对先进技术的研究，采取合理的措施进一步创新露天矿爆破设计和管理系统，进而更好的为矿山企业的生产和发展而服务。

一、露天矿爆破设计与管理系统

（一）布孔设计

为了确保爆破工作的效率，相关爆破人员在爆破设计工作当中需要结合施工区域的地质、水温环境等，灵活的选取布孔方式。就目前来看，常用的布孔方式有单孔、多孔爆破药点布置、沿线布孔方式、多排布孔等等。相关工作人员在管理系统的创新过程中应当将各种布孔方式设置在系统当中，并且在系统中能够对孔径、孔深、打孔角度、孔距等参数进行调整。而爆破工作人员只需要将相关参数输入到系统当中便会给出合理的布孔设计，进而提高布孔方案的可行性[1]。

（二）装药设计

装药设计主要分为俩昂部分，一部分为爆破器材系统设计另一部分为装药模板模块设计。爆破器材系统的设计主要功能是对炸药、雷管、起爆器等进行管理，以此来实现相关器材的添加、删除等功能，这也为后期的装药爆破模拟提供了重要条件。装药模板模块设计主要是用来确定炮孔的装药结构。目前，在矿采行业当中，常见的装药结构有混合装药结构、连续装药结构、空气间隔装药结构等[2]。

1、混合装药结构

该种结构主要是将两种或两种以上的炸药配合使用。该种装药结构主要适用于底盘抵抗性较大或岩层结构较为复杂、变化较大的环境当中。对于岩层结构强度较大的部位选用高密度、大威力的炸药，对于岩层结构较为松软的位置选用爆炸威力较小的炸药，这不仅能够提高爆破的安全性，对降低爆破成本也有着重要的作用。

2、连续装药结构

连续装药结构是当前矿产行业应用最为广泛的一种爆破装药形式，该种装药结构形式具有操作简单、炮孔利用率高的有点。但在一些岩层性质变化较大、坡度较大的环境下难以保证爆破效果。在实际的爆破过程中还容易出现爆破碎块不均匀的情况。

3、空气间隔装药结构

空气间隔装药结构是由连续装药结构上所研发出来的，该种装药结构主要是利用空气来将药柱分隔开来。该种装药结构能够有效的平衡爆炸时的能量分布，并且也有助于提高爆炸气体的作用时间，在一定程度上能够降低炸药的利用率。但该种装药结构操作相对繁琐，如果装药操作不当，将会形成连续装药结构。

在装药结构系统的设计过程中，需要在其中融入炸药量的计算功能，计算公式如下：

Q=a×b×H×q

Le=4Q/（πD2×ρ）

式中：Q--单孔中所需要填入的炸药量；

a--炮孔之间的距离；

b-炮孔排之间的距离；

H--台阶的高度；

q--炸药单耗；

Le--炸药在炮孔内部的装填长度；

D--炮孔直径；

ρ--炸药密度。

（三）网路设计

爆破网路设计是整个露天矿爆破设计中最重要的环节，高效的网路设计能够有效地提高爆破效果，对降低爆破安全事故，提高炸药利用率也有着重要的作用。在爆破网路系统设计当中，需要从以下几方面进行考虑：

1、微差控制爆破

微差控制爆破主要是利用相关手段来控制爆破孔的起爆顺序，通常情况下两个药包的起爆时间间隔在几毫秒以内。科学的微差控制爆破手偶段能够把控爆破所产生的冲击波，进而确保爆破效果。在微差控制爆破设计当中，爆破优势主要体现在以下三个方面：①合理的设置炮孔的起爆时差。先起爆的炮孔在爆破后会为后起爆的炮孔创立自由面，后起爆的压缩波经过自由面的反射形成拉伸波，进而能够消除同时爆破所产生的无应力区域；②先起爆的炸药所产生的冲击波能够对岩层结构产生一定的影响，进而为后续起爆提供有力条件，这对于提高爆破效率，削弱岩层夹层结构强度有着喝中药的作用；③以毫秒为单位控制爆破时差能够进一步提高先后爆破所产生岩石颗粒的碰撞率，进而使岩石颗粒更小

[3]。

2、起爆孔

起爆孔是爆破网路设计中首先爆破的炮孔，通常情况下，起爆孔分为两种，一种是瞬发起爆孔，另一种是延时起爆孔。对于露天煤矿开采而言，很多情况下网路的设计中会设置多个起爆孔，以此来确保爆破的实际效果。

（四）模拟设计分析

在爆破设计与管理系统当中，需要加强对模拟系统的设计。在模拟系统当中，能够根据爆破区域数据来进一步模拟布孔设计、装药设计、网路设计等，同时还能够对爆破情况进行深入分析，预估爆破效果，进而为后期的爆破工作提供重要参考[4]。

二、露天矿爆破设计与管理系统的实际应用

（一）工程概况

某矿山属于大型铁矿床，矿体及围岩主要一花岗岩为主，地下水文环境较为复杂，岩体裂缝较多，这在一定程度上降低了岩体的稳固性。

（二）爆破设计

1、布孔设计

本次布孔主要是将岩体情况输入到系统当中，系统给出最适宜的爆破布孔方式为梅花形爆破布孔。炮孔的布置形式为第一排炮孔数量为5个，第二排炮孔数量为11个，第山排炮孔数量为10个，第四排炮孔数量为9个，第五排炮孔数量为8个，第六排炮孔数量为7个，第七排炮孔数量为6个，在爆破之前共布置56个炮孔。

2、装药设计

由于岩体强度不足，因此在连续装药手段便能满足矿山开采的爆破需求。在将相关数据输入到爆破系统当中，系统给出的装药设计具体内容是装药长度要控制在12-12.5m之间，填充长度在4-4.5m之间。

3、起爆网路的设计

在起爆网路的设计过程中，本次主要采用炮孔内与炮孔外延时结合的方式来进行起爆，孔内爆破延时控制在400ms以内。并且在网路的设计过程中也需要结合铁矿的实际情况，做好爆破顺序规划，确保所有爆破点的合理性和可靠性。

4、起爆模拟

在上述步骤均完成后，需要针对所有设计进行模拟观察，在模拟过程中系统能够针对爆破情况来进行合理的预测，分析雷管的爆破情况和爆破后开采现场的形式。系统的起爆模拟是一项动态的过程，相关工作人员能够通过起爆模拟来观测到爆破设计的不足和缺陷，进而采取合理的措施来提高爆破工作的效率。

三、结语

随着科学技术的不断发展，越来越多的先进技术手段被应用在矿山开展工作当中，这对于提高矿山开采安全性和效率有着重要的作用。露天矿爆破设计管理系统是当前智能化时代露天矿开采工作过程中最常见的一种系统，该种系统的合理应用能够进一步提高爆破效率，进而对提高煤矿企业经济效益有着重要的作用。

参考文献：

[1]王德胜,于亚伦.露天矿爆破辅助设计系统[J].爆破,1989(4):3-8.

[2]钟祥华,于岩,楼晓明,刘青灵,刘文元.露天矿台阶爆破虚拟仿真系统的建设与实践[J].实验技术与管理,2020,37(7):140-144.

[3]任占营,丁小华,肖双双.露天矿松动爆破设计系统的开发与应用[J].中国煤炭,2015,41(11):48-51.

[4]翟正江.露天矿台阶爆破智能化设计系统的开发[J].煤炭工程,2012(9):14-16.