露天采礦邊坡控制性爆破施工技術(shù)探析

吳子雍

摘? 要：露天采礦是一種常見的采礦模式，隨著采礦深度增加，邊坡高度相應(yīng)增加，對(duì)穩(wěn)定性提出了較高要求。在露天采礦中所面臨的因素眾多，尤其需要對(duì)爆破加以重視，這關(guān)系到了采礦的可行性與科學(xué)性，其中控制性爆破施工技術(shù)的有效應(yīng)用，能夠保證爆破過程中各項(xiàng)指標(biāo)符合基本要求，可提高安全性，減少各類安全事故的發(fā)生。該文首先指出露天采礦邊坡爆破存在的問題，然后總結(jié)了控制性爆破施工的技術(shù)要點(diǎn)，最后結(jié)合工程案例進(jìn)行分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：露天采礦;邊坡;控制性爆破;技術(shù)要點(diǎn)

中圖分類號(hào)：TP491? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

控制性爆破，指的是采用科學(xué)的技術(shù)措施，對(duì)爆炸規(guī)模和能量進(jìn)行控制，確保爆破聲響、飛石、傾倒方向、坍塌范圍等滿足預(yù)期目標(biāo)，從而提高施工安全性。在露天采礦邊坡爆破中，調(diào)查發(fā)現(xiàn)目前存在一些問題，制定科學(xué)合理的爆破施工方案，提高邊坡穩(wěn)定性，成為從業(yè)人員的關(guān)注重點(diǎn)。

1 露天采礦邊坡爆破存在的問題

1.1 方案設(shè)計(jì)問題

邊坡穩(wěn)定性的影響因素，包括巖體強(qiáng)度、走向、完整性、節(jié)理發(fā)育等，爆破施工中必須考慮在內(nèi)，將其作為爆破方案的設(shè)計(jì)依據(jù)。然而實(shí)際情況中，露天礦山開采期間，地質(zhì)勘察工作不到位，對(duì)邊坡巖體的物理力學(xué)性質(zhì)掌握不全面，導(dǎo)致設(shè)計(jì)方案具有盲目性，從而影響爆破施工的安全性、合理性。

1.2 鉆孔質(zhì)量問題

鉆孔是爆破施工的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，爆破質(zhì)量的好壞，會(huì)受到臺(tái)階高度、炮孔長度、邊坡角度等因素的影響。結(jié)合以往實(shí)踐，臺(tái)階高度過高、炮孔長度較大、邊坡角度越小，對(duì)鉆孔和裝藥的影響越明顯。舉例來說，如果邊坡巖體存在裂隙、節(jié)理等現(xiàn)象，不利于爆破施工操作，容易出現(xiàn)鉆孔位移、大塊問題。

1.3 爆破參數(shù)問題

在控制性爆破施工中，主要的爆破參數(shù)有鉆孔直徑、炮孔間距、最小抵抗線等。一旦邊坡表面凹凸不平，就會(huì)影響爆破參數(shù)的設(shè)置，繼而降低了爆破質(zhì)量。以盲炮現(xiàn)象為例，常出現(xiàn)在5個(gè)部位。1）底部抵抗線過大位置。2）臺(tái)階根部位置。3）廢孔沒有堵塞位置。4）孔網(wǎng)參數(shù)偏大位置。5）臨空面位置。

2 露天采礦邊坡控制性爆破施工技術(shù)要點(diǎn)

2.1 鉆孔直徑

爆破施工期間，為了減小邊坡振動(dòng)，宜選擇φ140孔徑的單孔裝藥量，此時(shí)對(duì)爆破產(chǎn)生的振動(dòng)具有良好的控制效果。結(jié)合實(shí)際施工，φ140炮孔的間距、排距較小，爆破完成后的石料大小均勻，有利于機(jī)械開挖和車輛運(yùn)輸。在大規(guī)模礦山開采中，緩沖、預(yù)裂、主爆區(qū)鉆孔，均可以采用φ140孔徑，同時(shí)配合使用液壓潛孔鉆機(jī)。

2.2 孔網(wǎng)參數(shù)

孔網(wǎng)參數(shù)設(shè)置主要如下。1） 孔距?？拙啻笮〖扔绊懷b藥量，又影響預(yù)裂壁面的質(zhì)量。以往施工顯示，保證2孔之間裂開的前提下，小間距壁面的質(zhì)量要優(yōu)于大間距壁面。結(jié)合公式A預(yù)=（7～10）D，選擇適宜倍數(shù)，且軟巖取大值、硬巖取小值。2） 排距。炮孔排距的設(shè)計(jì)，主要參考炮孔深度，結(jié)合相似巖石位置實(shí)驗(yàn)，可以得到緩沖孔和預(yù)裂孔、主爆孔之間的排距。3） 鉆孔傾角。預(yù)裂孔布設(shè)在臺(tái)階警戒線上，傾角設(shè)置為60°;緩沖孔、主炮孔的傾角則設(shè)置為90%。4） 孔深。結(jié)合采礦區(qū)的臺(tái)階高度、鉆孔超深數(shù)據(jù)，可以得到預(yù)裂孔的孔深、主爆孔的孔深，經(jīng)計(jì)算后得到預(yù)裂孔的超深。5） 堵塞。預(yù)裂孔的堵塞長度，一般按照臺(tái)階高度的10%控制，和孔徑大小無關(guān)。6） 炸藥。在炸藥類型上，國內(nèi)多使用巖石炸藥、乳化炸藥，在導(dǎo)爆索上間隔綁扎，形成炸藥串。在裝藥密度上，主要參考蘭格弗斯經(jīng)驗(yàn)表，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。

2.3 裝藥結(jié)構(gòu)

采用不耦合裝藥模式，一方面可以減少孔壁與爆破藥柱之間的接觸，減輕爆破對(duì)邊坡造成的影響;另一方面相鄰孔壁巖石受到的振動(dòng)小，不會(huì)形成明顯的裂隙。在具體施工中，可采用軸向空氣間隔分段裝藥技術(shù)，利用膠帶在導(dǎo)火索上進(jìn)行綁扎。隨著孔洞深度增加，巖體的初始應(yīng)力加大，此時(shí)要控制孔底的夾制作用，將炸藥鋪設(shè)在孔底1 cm～2 cm以上。

2.4 質(zhì)量控制

2.4.1 精度控制

依據(jù)《爆破安全工程》，要求預(yù)裂孔布設(shè)在一個(gè)布孔面上，孔洞的傾斜誤差在1%以內(nèi)。對(duì)此，施工中可使用自動(dòng)糾偏的鉆孔設(shè)備，或使用GPS系統(tǒng)、測(cè)量工具等進(jìn)行復(fù)核，步驟有3個(gè)。1）擺正開口位置，調(diào)整鉆架斜度，輔助使用斜尺、重錘等控制鉆孔狀態(tài)。2）鉆進(jìn)0.5 m、1 m、2 m后，停鉆并調(diào)整斜度。3）緩慢持續(xù)加壓，根據(jù)巖體性質(zhì)、鉆進(jìn)速度確定鉆孔壓力。

2.4.2 炸藥安放

在鉆孔內(nèi)安放炸藥時(shí)，應(yīng)該和導(dǎo)火索綁扎牢固，避免出現(xiàn)滑落現(xiàn)象。如果使用竹片進(jìn)行裝藥，將竹片放置在巖體一側(cè);堵塞時(shí)優(yōu)先選用編織袋，確保堵塞密實(shí)。

2.4.3 減震措施

預(yù)裂孔爆破時(shí)，產(chǎn)生的震動(dòng)效應(yīng)比正常臺(tái)階要大，減震措施如下：假設(shè)正常臺(tái)階的爆破允許單響藥量為Q1，預(yù)裂爆破的單響藥量控制在Q1的33%～50%，并對(duì)預(yù)裂孔順序分區(qū)，采用25 ms延遲起爆法。

2.4.4 預(yù)裂評(píng)價(jià)

評(píng)價(jià)預(yù)裂爆破效果，一般依據(jù)半孔徑率、裂縫寬度2個(gè)指標(biāo)，以后者為例，良好的裂縫是5 mm～10 mm。如果邊坡是硬巖體，預(yù)裂爆破后頂部巖石應(yīng)保持完好;如果邊坡是軟巖，預(yù)裂爆破后不應(yīng)出現(xiàn)漏斗等嚴(yán)重破壞。

3 工程案例分析

3.1 工程概況

以國內(nèi)某銅金礦山為例，礦山屬于云英閃長斑巖、青盤巖化粉砂巖，節(jié)理發(fā)育，硬度屬于中硬—較硬型。該礦床邊坡主要是青盤巖化粉砂巖，密度為270 g/cm3，抗壓強(qiáng)度為240 MPa，縱波波速為5 615 m/s，動(dòng)彈性模量為71.5 GPa?？紤]到開采作業(yè)面小，為了保證施工安全性，決定采用控制性爆破方案。

3.2 爆破參數(shù)設(shè)計(jì)

3.2.1 主爆孔

計(jì)算得出孔距為7 m，排距為6.3 m，單孔裝藥量為250 kg，孔深、超深為14 m、2 m，填塞長度為7 m～8 m。

3.2.2 緩沖孔

計(jì)算得出孔距為5 m，抵抗線為5 m，單孔裝藥量為150 kg，超深為1 m，和預(yù)裂孔之間相距2 m。

3.2.3 預(yù)裂孔

計(jì)算得出孔距為2 m，超深為0.5 m，裝藥密度為1.25 kg/m，一次爆破數(shù)量為60個(gè)以內(nèi)。

3.3 爆破資料分析

3.3.1 炸藥單耗

計(jì)算爆破漏斗時(shí)，孔內(nèi)炸藥分為集中藥包、延長藥包2種情況，并結(jié)合以往爆破數(shù)據(jù)。結(jié)果顯示：采用集中藥包方式，爆破漏斗偏大;采用延長藥包，爆破漏斗和實(shí)際情況接近。先爆孔造成的自由面，決定了最小抵抗線，適當(dāng)增加炸藥單耗，可以減小后排孔的沖擊力，對(duì)圍巖產(chǎn)生保護(hù)作用。

3.3.2 起爆方式

總裝藥量和最大單段藥量之間成正比，只有充分釋放爆破能力，才能滿足現(xiàn)場(chǎng)開采需求。對(duì)此，分別模擬逐排起爆、4孔起爆、斜線起爆3種起爆方式，結(jié)果顯示：斜線起爆時(shí)，對(duì)于邊坡的后沖力小，且將單段藥量控制在600 kg，能獲得良好的爆破效果。

3.3.3 爆破參數(shù)

緩沖爆破時(shí)，重點(diǎn)控制緩沖孔、預(yù)裂孔之間的距離，本工程按照2m控制比較合理。針對(duì)原預(yù)裂孔鉆機(jī)作業(yè)效率低的問題，重新引入新型鉆孔設(shè)備，并且進(jìn)行參數(shù)計(jì)算和驗(yàn)證，得到干孔、水孔狀態(tài)時(shí)的裝藥結(jié)構(gòu)，作為爆破參數(shù)的重要依據(jù)。

4 結(jié)語

露天采礦是一種常見的采礦作業(yè)形式，邊坡爆破施工中存在的問題主要是方案設(shè)計(jì)、鉆孔質(zhì)量和爆破參數(shù)等。該文從鉆孔直徑、孔網(wǎng)參數(shù)、裝藥結(jié)構(gòu)和質(zhì)量控制4個(gè)方面，介紹了控制性爆破施工技術(shù)要點(diǎn)，并結(jié)合工程案例進(jìn)行分析。希望為類似工程提供經(jīng)驗(yàn)借鑒，提高施工安全性。

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