論露天礦山無導(dǎo)爆索光面爆破技術(shù)應(yīng)用

倫海強(qiáng)

【摘 要】在介紹露天礦山邊坡光面爆破的工作原理，無導(dǎo)爆索光面爆破主要參數(shù)的選擇和無導(dǎo)爆索裝藥的施工方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合自身從事礦山爆破工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，針對露天礦山無導(dǎo)爆索光面爆破應(yīng)用要點(diǎn)進(jìn)行逐一分析，希望對全面提升露天礦山無導(dǎo)爆索光面爆破工藝水平有所幫助。

【關(guān)鍵詞】露天礦山，無導(dǎo)爆索光面爆破，礦山爆破，爆破技術(shù)

1 引言

光面爆破是一種通過采用密集布置炮孔、不禍合裝藥或其它特殊裝藥結(jié)構(gòu)，利用光爆孔炸藥的同時(shí)起爆，以形成光滑平整開挖面的控制爆破技術(shù)。它的最大特點(diǎn)就是可以減少對周邊圍巖的破壞，保持邊坡的穩(wěn)定性，保障礦區(qū)作業(yè)安全。同時(shí)光面爆破技術(shù)還可以減少超挖、欠挖，降低爆破振動(dòng)效應(yīng)及空氣沖擊波危害，在露天礦山邊坡控制爆破中有著廣泛的應(yīng)用。

2光面爆破工作原理及特點(diǎn)

2.1光面爆破的實(shí)施步驟

沿露天礦山的開采邊界布置一排密集炮孔，采用線性不禍合裝藥結(jié)構(gòu)，在主爆區(qū)起爆之后，通過導(dǎo)爆索實(shí)現(xiàn)光面爆破孔由孔口向孔底起爆。利用爆炸應(yīng)力波的導(dǎo)向作用及爆生氣體的擴(kuò)縫作用使爆破裂隙沿設(shè)計(jì)的開挖邊界形成平整坡面。

2.2光面爆破孔的形成

爆炸應(yīng)力波由炮孔向四周傳播，在孔壁及炮孔連線方向出現(xiàn)裂縫，隨后在爆炸氣體作用下，使原裂縫延伸擴(kuò)大，最后形成平整的開裂面。

2.3預(yù)裂成縫機(jī)理

預(yù)裂成縫包括應(yīng)力波的作用過程和高壓氣體的作用過程，兩個(gè)過程有先后，但又連續(xù)不可分割。

（1）應(yīng)力波作用過程

預(yù)裂成縫第一個(gè)過程是應(yīng)力波的作用過程，當(dāng)應(yīng)力波從孔壁向四周傳開后，產(chǎn)生切向拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力超過巖石的抗拉強(qiáng)度時(shí)巖石破裂。最初的裂縫出現(xiàn)在炮孔壁向外的短距離內(nèi)，如果應(yīng)力波在兩孔之間能夠發(fā)生疊加，那么，在此區(qū)段內(nèi)，合成拉應(yīng)力也能使巖石產(chǎn)生裂縫。這些裂縫給預(yù)裂面的形成創(chuàng)造了有利的導(dǎo)向條件。

（2）高壓氣體作用過程

爆炸高壓氣體緊接著應(yīng)力波作用到孔壁上，它的作用時(shí)間比應(yīng)力波要長得多。炮孔周圍形成準(zhǔn)靜態(tài)的應(yīng)力場，相鄰炮孔相互作用，并相互位于應(yīng)力場中?？字羞B線方向產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力，孔壁兩側(cè)產(chǎn)生拉應(yīng)力集中。如果孔的間距很近，則炮孔之間連線兩側(cè)全部是拉應(yīng)力區(qū)，并達(dá)到足以拉斷巖石的程度。爆炸氣體作用是預(yù)裂縫最終形成的基本條件，起著主導(dǎo)的作用。

2.4光面爆破的主要特點(diǎn)

（1）巖石的抗拉強(qiáng)度比抗壓強(qiáng)度小得多，光面爆破利用巖石抗拉強(qiáng)度低的性質(zhì)，充分發(fā)揮炸藥爆炸拉應(yīng)力作用，使光爆層巖石產(chǎn)生一定程度的破碎。

（2）光面爆破炮孔為弱裝藥，其爆炸能量主要形成光爆面和抵抗線方向剪切面，不足以對光爆層巖石進(jìn)行有效破碎。但由于底部夾制作用大，需在底部進(jìn)行加強(qiáng)裝藥。

2.5導(dǎo)爆索作用

通過上述原理分析，光面爆破所使用的導(dǎo)爆索的作用主要是實(shí)現(xiàn)空氣間隔，控制藥量，實(shí)現(xiàn)孔內(nèi)乳化炸藥逐節(jié)起爆，從而可實(shí)現(xiàn)應(yīng)力波在孔內(nèi)的不斷疊加。

基于此，在光面爆破作用機(jī)理下，在無導(dǎo)爆索的情況下，可以通過采用竹片綁扎乳化炸藥、孔內(nèi)毫秒延期導(dǎo)爆管雷管起爆，實(shí)現(xiàn)光面控制爆破。

3 無導(dǎo)爆索光面爆破的主要參數(shù)選擇

無導(dǎo)爆索光面爆破技術(shù)相應(yīng)的爆破參數(shù)與傳統(tǒng)的導(dǎo)爆索光面爆破參數(shù)的選擇基本一致，但仍需根據(jù)多次的爆破試驗(yàn)不斷調(diào)整選定的參數(shù)，形成有效的PDCA循環(huán)，以保證光面爆破邊坡的成型質(zhì)量，確保邊坡安全。本文僅針對無導(dǎo)爆索光面爆破的主要參數(shù)進(jìn)行描述。

3.1最小抵抗線

3.2孔距

3.3 不藕合系數(shù)與裝藥量

（1）不藕合系數(shù)

光面爆破實(shí)施效果的好壞，影響因素為不藕合系數(shù)的選取。不禍合系數(shù)是指炮孔直徑與裝人炮孔的藥包直徑的比值，不藕合系數(shù)選取合理，則光面爆破效果好。當(dāng)不藕合系數(shù)為1時(shí)，藥包的爆轟波可直接傳遞給巖石，且效率最大;當(dāng)不藕合系數(shù)增大時(shí)，炮孔直徑大于藥包直徑，藥包四周存在空隙，從而降低了爆炸的峰壓，進(jìn)而降低或避免了過度粉碎巖石，也使爆壓作用時(shí)間增長，提高了爆破能量利用率。光面爆破正是利用此規(guī)律而得以實(shí)現(xiàn)，光面爆破的不藕合系數(shù)一般取2-4，結(jié)合實(shí)際，一般采用120mm或140mm孔徑炮孔，配合使用32mm，5Omm，60mm乳化炸藥藥卷，使不禍合系數(shù)符合設(shè)計(jì)要求。

（2）裝藥量

石灰石礦山巖石堅(jiān)固性系數(shù)戶8左右，光面爆破單耗q=0.19-.38kg/m3，通過光面爆破試驗(yàn)，根據(jù)邊坡成型質(zhì)量等因素選取具體的、合理的單耗值，從而計(jì)算出光面爆破單孔藥量。但光面爆破孔自孔底至孔口，由于各個(gè)區(qū)域所受的夾制作用有所區(qū)別，該作用自孔底至孔口逐步減少，因此光面爆破線裝藥密度分為藥量加強(qiáng)段、藥量減弱段。一般來說，線裝藥密度按照底部1-2m區(qū)域藥量加強(qiáng)，單耗是正常區(qū)域的2倍，在接近孔口區(qū)域，線裝藥密度是正常區(qū)域的1 /2-1 /3，具體長度根據(jù)爆破試驗(yàn)效果調(diào)整。

需要說明的是，雖然采用無導(dǎo)爆索的裝藥結(jié)構(gòu)，但其裝藥量的計(jì)算方式與采用導(dǎo)爆索的光面爆破裝藥量計(jì)算方式一致。

4 無導(dǎo)爆索裝藥施工方法

采用導(dǎo)爆索裝藥結(jié)構(gòu)的光面爆破，其起爆方向?yàn)閺目卓谙蚩椎灼鸨恼蚱鸨绞?無導(dǎo)爆索光面爆破是反向起爆的方式，其施工方法如下：

根據(jù)上述計(jì)算的孔內(nèi)藥量，將炸藥與提前加工好的竹片按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行綁扎，并將導(dǎo)爆管雷管置于底部，實(shí)現(xiàn)孔內(nèi)連續(xù)裝藥，如裝藥高度過低時(shí)，可采用空氣間隔裝藥。綁扎完畢后，兩人操作，將竹片與炸藥放人炮孔內(nèi)，并在孔口固定，后與主爆區(qū)起爆網(wǎng)絡(luò)連接，實(shí)現(xiàn)起爆。

采用此種裝藥結(jié)構(gòu)時(shí)，光爆孔內(nèi)、光爆孔之間不宜再分段，宜采用同一段位，相鄰兩孔同時(shí)起爆后，不僅兩孔周圍各自形成一個(gè)應(yīng)力場，而且在炮孔之間的連心面上，應(yīng)力波發(fā)生疊加，形成應(yīng)力加強(qiáng)帶。當(dāng)巖石介質(zhì)所受到的切向拉應(yīng)力大于巖石的極限抗拉強(qiáng)度時(shí)，沿兩孔連心面形成貫穿裂縫，從而實(shí)現(xiàn)光面爆破。也正因?yàn)槿绱耍杩刂票埔?guī)模，若同時(shí)起爆的光面爆破孔數(shù)過多，爆破振動(dòng)過大，則巖體的破壞程度也會(huì)隨之增加，不利于邊坡保護(hù)。

5 結(jié)語

綜上所述，在不藕合裝藥的前提下，實(shí)行線性裝藥，選取合理的最小抵抗線，并增加適當(dāng)?shù)妮o助孔，按照控制爆破的成縫機(jī)理，使用無導(dǎo)爆索光面爆破技術(shù)可以達(dá)到較好的爆破效果。

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