摘要：工程爆破是矿山开采中重要一环，为了提高爆破效果，降低综合采矿成本，爆破工程师在爆破设计时，应针对影响爆破效果各因素综合考虑，做出优化的爆破设计。本文主要针对露天矿山爆破影响因素做浅要探讨。
关键词：炸药；爆破；岩石性质；波阻抗
工程爆破技术露天矿山开采中得到了广泛的应用，爆破作业是矿山生产的主要环节, 提高爆破质量不仅是技术上的要求, 对提高矿山经济效益也至关重要, 欲想获得预期的爆破效果必须对影响爆破作用的各方面因素尽可能地做出全面与正确的分析，根据矿岩的物理力学性质及生产要求，合理选用炸药类型的基础上，确定合理的孔网参数、装药结构、起爆方式等，提高破岩质量，抑制爆破作业产生的相关危害，达到综合效益最大化。
1 岩体性质对爆破效果的影响
岩体的赋存条件、构造、组织结构以及岩石的物理力学性质等，是爆破设计与施工首先掌握的资料，对这些资料的充分认识和了解，是获得良好爆破效果的基本保证。
（1） 岩体结构面与不均质性对爆破作用的影响
矿山地质条件中岩体性质往往呈现各向异性一方面，存在着节理、裂隙、断层等自然结构面；另一方面岩石的矿物构成决定了岩石的物理力学性质，矿物颗粒的粗细、密度以及其坚固性决定了岩石爆破破碎的难易程度。在实际爆破过程中，岩体最容易在爆破作用下沿岩体的原生裂隙面错动或裂开。岩体结构面对爆破作用方向及爆破漏斗形成的影响程度取决于结构面的类型、产状与大小、结构面的粘结力、结构面与药包间的相互位置关系等情况。同时，岩体结构面的类型，产状将影响爆炸应力波的衰减速度、爆破岩体的弹性模量、柏松比等，从而影响到爆破效果。
（2）断层对爆破效果影响
断层对爆破效果的影响取决于断层和张开裂隙的宽度、填充物、断层附近的破碎带以及断层和张开裂隙与炮孔或装药的相对位置关系。断层和张开裂隙相对于爆破作用而言，相当于一个完整的自由面，通过阻断炸药爆炸产生的应力波的传播，爆生气体的过早逃逸等影响爆破效果。在炸药爆破作用范围内存在的断层、张开裂隙或破碎带等会影响爆破漏斗的形状和大小，可能导致飞石、冲炮等不安全隐患。
（3）层理对爆破效果的影响
层理对爆破作用的影响取决于层理方向与自由面的夹角以及药包到自由面之间层理裂隙的数目。应力波在固体介质中的传播以及在结构面处的反射，透射等，具有沿结构面方向的传播速度大于其在固体介质中的速度的特也因此，应力波在结构弱面处对岩体的破坏作用更容易沿结构弱面展开，同时也会加快应力波的衰减速度。
（4）岩石坚固程度和完整性对爆破的影响
岩石的矿物构成决定了岩石的物理力学性质，矿物颗粒的粗细、密度以及其坚固性决定了岩石爆破破碎的难易程度。岩石的完整性越好，其内聚力越大，所以爆破晶粒之间，越致密月完整的的岩石越是难以爆破破碎。如，岩浆岩的密度较大，强度和抵抗爆破作用的能力相对较大，破碎或抛移所消耗的能量也相对较大，因此比较难爆破破碎，所用的炸药单耗也较大。
（5）岩石的波阻抗对爆破效果的影响
岩石的波阻抗常用岩石中的纵波速度与岩石密度的乘积来表示，它表明应力波在岩石中传播时，运动着的岩石质点产生单位速度所需要的扰动力，反映岩石对动量传递的抵抗能力。爆炸应力波和爆生气体对岩体的破碎作用过程，随岩石波阻抗的不同而异。
2 炸药性能及匹配的影响
在炸药各种性能中(包括物理性能、化学性能和爆炸性能)，直接影响爆破作用及其效果的主要是炸药密度、爆热和爆速。因为它们决定了在岩体内激起的爆炸应力波的峰值压力、应力波的作用时间、热化学压力以及传递给岩体的比冲量和比能。
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炸药在岩体中爆炸所激起的冲击波压力，对于一定的炸药，其值随岩石波阻抗不同而变化；对于一定的岩石，又因炸药波阻抗的不同而异。炸药爆炸传递给岩体的能量及传递效率是与岩石的波阻抗和炸药的波阻抗有着直接关系的。故炸药与岩体的相互匹配分为波阻抗匹配、全过程匹配和能量匹配三种。
3 爆破设计及施工影响
（1）孔网参数影响
孔网参数与孔网设计必须满足单孔炸药单耗达到合理的选定值, 尽量使各孔爆炸能量在整个爆区均匀分布，从而使得岩石的爆破块度均匀。这里涉及确定合理的底盘抵抗线、炮孔直径、堵塞长度、超深、孔距与排距等参数。另外，要充分利用自由面以提高炮眼的利用率。露天深孔梯段微差爆破采取V形起爆、对角式起爆、波浪式起爆和径向式起爆等都是为了扩大自由面, 提高爆炸能量利用率，改善爆破效果。同时采用微差爆破技术，选择需满足两排
炮孔间介质的垂直运动和水平运动的关系，达到碰撞的目的，以避免堵塞段出现大块， 同时也要满足后排爆破创造自由面所需时间。
（2）起爆方式的影响
反向起爆较正向起爆的爆炸能量利用率高，爆炸在岩石中产生的冲击波和从自由面反射回介质的拉伸波的强度大，爆轰气体对岩石的静态作用强度高和时间长，有利于克服孔底岩石所受的夹制力而不致产生根底。反向起爆入射波与反射波叠加后，岩石的质点运动速度高于正向起爆, 质点的运动方向和裂纹的扩展方向有利于岩石的破碎，并且爆炸波产生的裂纹方向有利于爆轰产物的气锲作用。
（3）装药结构影响
炸药爆炸产生的应力波长因反射而发生衰减，而影响了爆破效果。传统的连续柱状装药存在单耗大、爆轰初压过高、岩石过度粉碎、爆生气体作用时间短等缺点，易产生大块和根底，带来爆破振动危害， 铲装和运输效率低下等诸多问题。许多模型实验和矿山实践都证明, 改连续柱状装药为轴向空气间隔装药可以有效地克服连续装药爆破带来的诸多弊端，并能取得理想的爆破效果，不仅提高了炸药能量的有有效利用率， 而且控制了爆破危害， 并降低了爆破成。通常认为，爆破时岩石的相对应变值近似地与不耦合系数的。1．5次幂成反比。对于爆速和爆炸压力取决于约束条件的炸药，不耦合系数的影响尤为显著，因为爆炸压力随不耦合系数值的增大而降低。
（4）炮孔堵塞质量对爆破的影响
炮孔装药后，孔口堵塞与否对于爆破效果有较大影响。实践表明：不堵塞炮孔可能导致50％左右的爆炸能无功耗散。堵塞是以提高炸药的密闭效果及爆生气体的有效作用时间为目的，良好的堵塞可以提高炸药稳定爆轰的性能，提高爆速和殉爆距离。更重要的是可阻止爆生气体产物过早逃逸。堵塞质量差或不堵塞容易产生空气冲击波和飞石等危害。此外，堵塞可以促使炸药爆轰反应完全，减少有毒气体生成量，从而降低了爆破的周围环境的有害效应。
4 结论
综上所述，影响岩石爆破效果的因素有很多种，岩石性质、炸药性能、炸药与岩石的相互匹配、装药结构、起爆方式等，它们对矿山爆破效果产生不同程度的影响。因此，影响爆破作用效果的多种因素都是综合作用，影响岩体爆破的爆破效果的，对于实际的爆破工程，应该结合爆区的实际情况，对爆破设计方面做适当的调整。爆破参数优化需从合理性、安全性和经济性三个方面来综合评判爆破参数体系的优劣。
参考文献：
[1]张福德，影响爆破效果因素的灰关联分析[D].2011
[2]吴亮,张发勇.浅析矿山开采中爆破参数优化与灾害控制[J].现代矿业,2009（8）
[3]刘振东,高毓山,谭永后.底部间隔装药结构在南芬露天矿的试验研究[J].矿业快报,2002,385(7)
[4]李彬.气囊间隔技术在歪头山铁矿爆破生产中的应用[J].金属矿山,2003,326(8)
论文作者:胡跃军
论文发表刊物:《科学与技术》2019年第08期
论文发表时间:2019/9/10
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