淺析露天礦山高邊坡預(yù)裂控制爆破施工技術(shù)

【摘 要】本文結(jié)合西安藍(lán)田堯柏水泥有限公司藍(lán)田縣大理巖礦工程實踐，闡述預(yù)裂控制爆破技術(shù)在露天礦山高邊坡的處理上，在邊坡的穩(wěn)定性、平整度、效益及安全等方面的優(yōu)勢。重點介紹高邊坡預(yù)裂控制爆破技術(shù)參數(shù)的選取和施工技術(shù)要求，分析總結(jié)預(yù)裂控制爆破的爆破效果，為以后的類似露天礦山高邊坡處理提供技術(shù)參考。

【關(guān)鍵詞】露天礦山高邊坡；預(yù)裂控制爆破；施工技術(shù)

0 前言

預(yù)裂控制爆破技術(shù)是指提前沿設(shè)計輪廓線鉆鑿單排窄孔距、密集的平行預(yù)裂炮孔，通過采取減少裝藥量，不耦合裝藥等措施，在待爆區(qū)主炮孔爆破前，事先同時起爆預(yù)裂孔，使預(yù)先設(shè)計輪廓線形成一條平整的預(yù)裂縫，預(yù)裂縫形成后，再起爆主炮孔。

預(yù)裂控制爆破技術(shù)起源于20世紀(jì)50年代初期的瑞典，經(jīng)過數(shù)年的生產(chǎn)實踐和逐步改善，目前，該技術(shù)已成為控制開挖輪廓線的主要爆破方法之一，鑒于該技術(shù)可降低爆炸應(yīng)力波對圍巖的破壞，減少預(yù)留邊坡上的浮石、危石、坡面裂縫等次生危害的出現(xiàn)幾率等，利于后期安全生產(chǎn)，獲得平整光滑的巖石壁面，大大減少超欠挖量，節(jié)省裝運(yùn)、回填、支護(hù)費(fèi)用，節(jié)約工程總成本，可放寬對待爆區(qū)爆破規(guī)模的限制，提高功效，保持邊坡的穩(wěn)定性等優(yōu)勢，已被廣泛應(yīng)用于露天礦高邊坡、水工建筑、交通路塹與船塢碼頭的施工中以提高預(yù)留區(qū)壁面的穩(wěn)定、平整及安全。

1 工程概況

西安藍(lán)田堯柏水泥有限公司藍(lán)田縣大理巖礦位于陜西省藍(lán)田縣藍(lán)橋鎮(zhèn)大茂嘴，至藍(lán)田縣城直線距離約14km，隸屬藍(lán)田縣輞川鎮(zhèn)及藍(lán)橋鎮(zhèn)管轄。礦山屬露天礦床開采，礦山三級道路開拓運(yùn)輸方式。主運(yùn)礦道路里程為0K+000.00m～3K+219.50m，沿線山坡均需爆破施工，本工程主要的爆破施工難點集中在3K+113.30m～3K+219.50m路段。其中3K+113.30m～3K+219.50m路段爆破高度基本為20～30m，0K+000.00m ～3K+113.30m段爆破高度基本為0～10m。為給礦山基建采準(zhǔn)施工盡快創(chuàng)造條件，3K+113.30m～3K+219.50m路段山坡爆破必須盡快完成。該路段山體為風(fēng)化白色大理巖和灰色結(jié)晶灰?guī)r，巖層節(jié)理、裂隙發(fā)育，破碎程度嚴(yán)重，原山體植被發(fā)育，坡度基本為45～60°，設(shè)計邊坡坡度為1：0.2。該爆破區(qū)路基北側(cè)約25m位置有一段已竣工路基，3K+067.94m處路基左側(cè)為運(yùn)礦道路施工用空壓機(jī)站和設(shè)備管理員值班駐地，施工期絕對不允許破壞。

2 爆破方案選取

按照正常的爆破方法，此處爆破方案可選擇硐室松動控制爆破、淺眼爆破及深孔松動控制爆破。因該路段路塹開挖高度均在20～30m范圍，山高坡陡，考慮硐室爆破不能有效控制開挖邊坡且人工作業(yè)根本無法在半山坡上進(jìn)行，顯然硐室爆破不合適。淺眼爆破雖能有效控制飛石，減少邊坡超欠挖量，但施工時間太久且不經(jīng)濟(jì)，起爆次數(shù)過多且該段山體表面覆蓋土基本在1.0m左右，機(jī)械根本無法爬到山坡上清理表層土，人工清理表層土耗工耗時。另該路段路塹挖方必須快速完成才能保證整個工程施工工期。經(jīng)過認(rèn)真分析并結(jié)合現(xiàn)場實際情況，最終確定選擇高邊坡預(yù)裂控制爆破技術(shù)，在路塹開挖輪廓線上布置一排預(yù)裂孔以有效控制邊坡坡度及超欠挖量。既可加快施工速度，又可保證爆碴粒徑以作路基填料用。

3 施工機(jī)具選擇

確定了采用高邊坡預(yù)裂控制爆破技術(shù)施工方法，根據(jù)現(xiàn)有設(shè)備情況，選用YQ-100型潛孔鉆機(jī)，鉆孔直徑100mm。鉆機(jī)平臺因機(jī)械無法上去直接清理，采用手持式小風(fēng)鉆人工配合施工，潛孔鉆機(jī)架用人工抬至山上。

4 爆破設(shè)計

4.1 臺階高度的確定

根據(jù)選取的鉆機(jī)型號以及設(shè)計中要求的路基高程確定爆破時最上層的臺段高度為11～17m，再往下的一層臺段高度為10m。從3K+113.30m～3K+219.50m路段共分為2個臺段，施工時先進(jìn)行最上層臺段的爆破作業(yè)。

4.2 爆破參數(shù)選取

高邊坡預(yù)裂控制爆破技術(shù)為在預(yù)留邊坡處采用預(yù)裂孔，先于主炮孔起爆，在預(yù)留邊坡處形成2～3cm的預(yù)裂縫，邊坡要求平滑、穩(wěn)定。所以，為實現(xiàn)高邊坡一次性成型，爆破采用高邊坡預(yù)裂控制爆破方法，預(yù)裂炮孔采用一字形布置，主炮孔采用梅花形布置。

4.2.1 預(yù)裂孔

預(yù)裂孔炮孔傾角為1：0.2，不耦合裝藥結(jié)構(gòu)。

孔距a=（8～12）d=0.8m～1.20m，取a=1.0m。

線裝藥密度Qx=0.188δ0.5a=0.188kg/m。

式中δ—巖石極限抗壓強(qiáng)度，取100MPa；

a—炮孔間距，cm；

鉆孔超深：鉆孔超深是為了克服底板阻力（即巖層的夾制作用），使爆破后不留根坎。在一般情況下，臺段高度越大，坡面角越小，底板抵抗線越大，巖石越堅硬，則需要的超鉆深度越大。

超鉆深度并不是一個很嚴(yán)格的參數(shù)，但要保證各臺段爆破孔底應(yīng)落在同一高程上。如此才能保證爆破底部巖面基本平整，有利于下一層爆破。據(jù)實際情況：h可在0.5m～2m間取值，孔深取大值，反之取小。

藥包直徑：采用直徑32mm，長度為200mm，重量為150g的管狀乳化炸藥。

不耦合系數(shù)：K=D/d=100/32=3.1

堵塞長度：堵塞長度通常為炮孔直徑的12～20倍，即L=1.2m～2.0m，取L=2.0m。

4.2.2 主爆孔

5 施工過程控制及措施

施工過程控制是工程施工技術(shù)管理的關(guān)鍵，嚴(yán)格細(xì)致的過程控制，行之有效的施工措施是施工安全的可靠保證。炮孔的深度、傾角、間距、排距等爆破參數(shù)必須嚴(yán)格按爆破設(shè)計施行。施工必須遵照《爆破安全規(guī)程》（GB6722-2011）中相關(guān)條款操作以確保施工作業(yè)安全。

5.1 測量定位

由測量員、當(dāng)班組長按測量設(shè)置的中、腰線引至工作面，嚴(yán)格按照設(shè)計圖紙確定開挖輪廓線和預(yù)裂爆破炮孔位置，炮孔前后移位偏差不應(yīng)大于20～30cm。

5.2 鉆孔

預(yù)裂爆破是否成功一多半是由炮孔質(zhì)量決定的，因此鉆孔的過程尤為重要。

以下是一些鉆孔過程中需注意的問題：

（1）臺段平面須做的平整，盡量做到橫向平整，縱向平緩，以致使鉆機(jī)工作期間更穩(wěn)當(dāng)，不至于發(fā)生移動。

（2）每打完一孔需重新對鉆機(jī)進(jìn)行角度調(diào)整，為了方便調(diào)整角度，可用鐵管做一個固定的角度，方便做參考，這樣可以快速的調(diào)好鉆機(jī)角度。

（3）打鉆中，鉆機(jī)的故障嚴(yán)重造成預(yù)裂孔角度的變化，其故障主要是指鉆機(jī)的4個調(diào)平千斤卸油、調(diào)平水平泡移位。經(jīng)常保持平整清潔，不要讓物件碰撞水平器，若發(fā)現(xiàn)水平泡松動，應(yīng)及時粘牢；調(diào)節(jié)彈環(huán)生銹或已壞時應(yīng)及時更換。

（4）在鉆頭接觸地面時，水平方向阻力和豎直方向相比較小，所以水平方向的移動會大點，所以在調(diào)節(jié)鉆機(jī)的角度時可適當(dāng)調(diào)大1～2度。

（5）鉆孔完畢的時候應(yīng)該注意炮孔孔口的堵塞，防止雨水和碎石落入炮孔中。

5.3 裝藥與起爆

預(yù)裂炮孔采用間隔不耦合裝藥結(jié)構(gòu)，施工中，藥包應(yīng)盡可能的放置在炮孔中心，根據(jù)藥包的間隔距離，將藥包均勻的捆綁在導(dǎo)爆索上，加工成串狀裝藥結(jié)構(gòu)。中間段藥包間距為25cm，孔口段的藥包間距為50cm，底部2m采用耦合裝藥，裝藥量應(yīng)增加1～3倍。裝藥前需對炮孔進(jìn)行查驗，處理盡炮孔內(nèi)殘渣和積水，排不干積水的爆破器材須有防水措施。

預(yù)裂孔和主爆炮孔間隔100毫秒，主爆炮孔排間間隔25毫秒。

6 爆破效果分析

采用預(yù)裂爆破后，從現(xiàn)場看，整個臺段輪廓線整齊，裂縫貫通性好，形成了平順、整齊的臺階坡面，傾斜坡面超欠挖中部以上在10cm以內(nèi)，坡面底部最大超欠挖小于15cm。

總體上，此次爆破較成功。不僅改善了爆破質(zhì)量，降低了工程的總成本。而且爆破時減少了后沖、后裂和側(cè)裂、降低了爆破地震、噪聲、沖擊波和飛石的危害，沒有出現(xiàn)盲炮和不耦合裝藥的斷爆現(xiàn)象；預(yù)留邊坡穩(wěn)定，平整，半孔殘留率好，邊坡無散巖，無掛石，爆破的效果基本達(dá)到了預(yù)期的目的。

7 結(jié)語

采用預(yù)裂控制爆破方案，將路塹一次爆破成型，嚴(yán)格控制了超欠挖量，保持邊坡平順穩(wěn)定，有效的解決了邊坡失穩(wěn)問題，同時降低了單位用藥量，提高了經(jīng)濟(jì)效益。采用孔內(nèi)孔外微差爆破，降低了爆破地震效應(yīng)，有效的保護(hù)了周圍的施工設(shè)施，實現(xiàn)了最佳的爆破效果。

【參考文獻(xiàn)】

[1]羅紹裘，劉大榮.礦床開采卷，采礦設(shè)計手冊[M].中國建筑工業(yè)出版社，1987.

[2]王海亮.鐵路工程爆破[M].中國鐵道出版社，2001.

[3]于亞倫.工程爆破理論與技術(shù)[M].冶金工業(yè)出版社，2004.

[4]郭進(jìn)平，聶興信.新編爆破工程實用技術(shù)大全[M].光明日報出版社，2011.

[責(zé)任編輯：周娜]