降低露天爆破大塊率及控制根底產(chǎn)生的措施

李紹斌 呂增在

摘 要：對(duì)萬(wàn)洞山礦段中深孔臺(tái)階爆破產(chǎn)生大塊及根底的原因進(jìn)行分析，有地質(zhì)構(gòu)造、炸藥單耗、孔網(wǎng)參數(shù)、裝藥結(jié)構(gòu)、微差時(shí)間、起爆方式、連線方式等，總結(jié)了爆破技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，提出有效的技術(shù)措施及管理措施，包括合理的炸藥單耗、孔網(wǎng)參數(shù)、裝藥結(jié)構(gòu)、填塞長(zhǎng)度等。

關(guān)鍵詞：露天爆破；大塊率；根底；產(chǎn)生原因；降低措施

中圖分類號(hào)：TD235 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2019）21-0136-02

Abstract： In this paper， the causes of large blocks and roots of medium and deep hole bench blasting in Wandongshan Mine are analyzed， including geological structure， explosive unit consumption， hole net parameters， charge structure， millisecond time， initiation mode， connection mode， etc.， and the experience of blasting technology is summarized. The effective technical measures and management measures are put forward， including reasonable explosive unit consumption， hole net parameters， charge structure， packing length and so on.

Keywords： open-pit blasting； bulk rate； foundation； cause； reduction measures

1 概況

萬(wàn)洞山礦段需要爆破的有北衙組（T2b）灰?guī)r，f=3～8，屬于中等難爆；石英正長(zhǎng)斑巖，f=0.5～2.5，易爆破；全新統(tǒng)灰質(zhì)角礫巖，f=4.4～7.8，難爆破；礦層f=1.7～6.6，中等難。

萬(wàn)洞山礦段采用露天開(kāi)采工藝，臺(tái)階高度10m，公路運(yùn)輸開(kāi)拓。JK590履帶式液壓潛孔鉆穿孔，孔徑為140mm，使用2#φ90的乳化炸藥爆破，毫秒導(dǎo)爆管雷管延時(shí)及聯(lián)網(wǎng)，磁電雷管起爆爆破網(wǎng)路。

爆破作業(yè)是露天采礦中最重要的一環(huán)，爆堆大塊率及根底數(shù)量是衡量爆破質(zhì)量的重要指標(biāo)，爆破質(zhì)量的好壞直接影響礦山生產(chǎn)效率、生產(chǎn)成本及安全性，因此控制露天爆破大塊率及避免根底產(chǎn)生，是提高生產(chǎn)效率，節(jié)約生產(chǎn)成本，保證生產(chǎn)安全的重要舉措。

2 產(chǎn)生大塊的原因及解決措施

2.1 大塊產(chǎn)生部位

萬(wàn)洞山礦段地質(zhì)復(fù)雜多變，地表地質(zhì)主要以灰質(zhì)角礫巖為主，大塊發(fā)生率最高，通過(guò)兩年的觀察與統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，大塊主要集中在：孔網(wǎng)面積較大的兩孔之間；爆區(qū)前排孔；邊孔與坡面之間；炮孔堵塞段；節(jié)理裂隙發(fā)育等地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜多變處；軟硬巖層交界面部位等。

2.2 大塊產(chǎn)生原因

露天中深孔爆破大塊產(chǎn)生的原因很多，其中地質(zhì)構(gòu)造、布孔形式、孔網(wǎng)參數(shù)、鉆孔質(zhì)量、裝藥結(jié)構(gòu)、起爆方式、起爆順序等都是產(chǎn)生大塊的因素：（1）邊孔與坡面之間因沒(méi)有有效自由面，應(yīng)力波對(duì)局部被爆巖體不能有效作用。（2）爆區(qū)前排孔因受前一炮影響，使被爆巖體形成裂隙，應(yīng)力波衰減及氣體從裂隙中逸出，對(duì)巖體作用減弱；加之前排巖石沒(méi)有足夠的運(yùn)動(dòng)阻力，巖石互相作用減弱。（3）炮孔填塞段因炸藥集中于炮孔底部，致使炮孔上部巖石得不到足夠炸藥能量，使其充分破碎。（4）孔網(wǎng)參數(shù)較大或不均勻。孔、排距過(guò)大則孔網(wǎng)中間產(chǎn)生大塊，過(guò)小則孔網(wǎng)中間巖石過(guò)于粉碎；孔網(wǎng)參數(shù)不均勻致使炸藥能量分布不均勻，使被爆巖石得不到充分破碎。（5）地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜地帶由于裂隙存在，爆破應(yīng)力波的衰減或阻斷，同時(shí)爆炸氣體過(guò)早的從裂隙中逸出，壓力迅速下降，致使炸藥未能給爆破巖石足夠的爆炸能量而產(chǎn)生大塊。（6）軟硬巖層交界面部位是由于能量主要作用于巖層軟弱面，硬巖面不能得到足夠的爆破能量而產(chǎn)生大塊。（7）不合理的炸藥單耗，用藥過(guò)小時(shí)，炸藥能量不足，大塊率增加。（8）穿孔質(zhì)量差，炮孔偏斜率過(guò)大，間接導(dǎo)致孔、排距不均勻，而產(chǎn)生大塊。

3 降低大塊率的措施

降低大塊率的措施需從調(diào)整裝藥結(jié)構(gòu)、優(yōu)化爆破參數(shù)、加強(qiáng)日常管理等方面入手。對(duì)于地質(zhì)條件復(fù)雜節(jié)理裂隙發(fā)育的區(qū)域，據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，選擇適合的爆破方法。

3.1 技術(shù)措施

3.1.1 選擇合理的孔網(wǎng)參數(shù)

布孔因根據(jù)臺(tái)階高度、巖石性質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造等實(shí)際情況合理確定孔網(wǎng)參數(shù)。

（1）抵抗線。抵抗線是影響爆破效果的重要參數(shù)，抵抗線過(guò)大，大塊率偏高及產(chǎn)生根底；抵抗線過(guò)小，會(huì)造成飛炮，存在安全隱患。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)本工程取3.0m～3.5m。（2）孔、排距。合理孔、排距是取得良好爆破效果的關(guān)鍵，巖石較硬，宜采用相對(duì)較小的孔、排距，巖石風(fēng)化程度高但巖體完整性好的區(qū)域宜采用較大的孔、排距。為充分發(fā)揮炸藥的相對(duì)能量，采用縮小排距，加大孔距的布孔方式，能有效改善爆破效果，降低大塊率。據(jù)經(jīng)驗(yàn)?。篵=w=（3.0～3.5）m，a=（1.2～1.5）b，h=（0.5～1.0）m。其中a為孔距；b為排距；w為抵抗線；h為超深。原因：大孔距爆破能使炮孔之間裂隙不過(guò)早貫通，炸藥能量在相鄰炮孔之間充分傳送；能增大爆破角，為下一排孔形成新抵抗自由面，使沿抵抗線方向應(yīng)力均勻傳播，從而減少大塊。（3）合理布孔。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，宜選擇梅花形布孔，梅花形布孔爆破時(shí)能量在巖體內(nèi)作用最為均勻。

3.1.2 合理的炸藥單耗

單耗過(guò)小時(shí)，爆破效果差，大塊率高，單耗過(guò)大時(shí)，爆破拋擲范圍大，易產(chǎn)生飛石危害，爆堆不集中，裝車效率下降，爆破成本浪費(fèi)。因此選擇合理的炸藥單耗是必要的，根據(jù)單孔裝藥量經(jīng)驗(yàn)公式：Q=ahwq（式中：Q-單孔裝藥量，kg；a-排距，m；h-臺(tái)階高度，m；w-抵抗線，m；q-炸藥單耗，kg/m3）進(jìn)行初步計(jì)算，再根據(jù)巖石性質(zhì)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際爆破條件進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。根據(jù)長(zhǎng)期總結(jié)得出目前我礦山不同巖性的孔網(wǎng)參數(shù)及炸藥單耗如下：

3.1.3 合理的裝藥結(jié)構(gòu)

根據(jù)巖石硬度、節(jié)理裂隙發(fā)育、礦巖夾層等情況選擇不同的裝藥結(jié)構(gòu)。在堅(jiān)硬礦巖中，底盤(pán)抵抗線較小時(shí)選擇間隔裝藥結(jié)構(gòu)，把炸藥分成兩段，上下裝同一段雷管，同時(shí)起爆；地質(zhì)條件復(fù)雜時(shí)，根據(jù)孔中地質(zhì)變化情況選擇薄弱部分不裝藥；在多排孔爆破時(shí)，可采用孔間交錯(cuò)間隔裝藥，使炮孔中裝藥位置互相錯(cuò)開(kāi)，改善炸藥在礦巖中的能量分布，使整個(gè)爆區(qū)有較好的爆破效果。

3.1.4 合理的填塞長(zhǎng)度

炸藥爆炸能量以爆炸應(yīng)力波和爆炸氣體來(lái)破壞周圍介質(zhì)，其中爆炸氣體對(duì)巖石的破碎和移動(dòng)有關(guān)鍵作用，良好的填塞長(zhǎng)度能有效提高炸藥的能量做功。填塞長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)，使爆破表面巖石破碎度不佳，同時(shí)降低延米爆破量；填塞長(zhǎng)度過(guò)短，出現(xiàn)沖孔現(xiàn)象，爆破能量嚴(yán)重?fù)p失，產(chǎn)生大量的沖擊和飛石，且留下根底，增加爆破安全風(fēng)險(xiǎn)和爆破成本。萬(wàn)硐山礦段填塞長(zhǎng)度2.8～4.2m，礦石堵塞2.8m。

3.1.5 合理的起爆時(shí)間和起爆順序

延期時(shí)間的選擇關(guān)鍵是先爆孔為后爆孔補(bǔ)充自由面；其次是確保先爆炮孔不破壞爆破網(wǎng)路現(xiàn)象，一般每米抵抗線選5～10ms，軟巖取大值，硬巖取小值，據(jù)經(jīng)驗(yàn)排間延時(shí)50ms為宜；多排孔爆破時(shí)，采用梅花形布孔，V型起爆方式效果較為理想。V型起爆比排間起爆多增加了一個(gè)側(cè)向的自由面，并實(shí)現(xiàn)了寬孔距，小排距的起爆方式，使其多面臨空，同時(shí)V型起爆實(shí)現(xiàn)了后排孔逐孔起爆，減少對(duì)邊坡的破壞，使下一次爆破大塊相對(duì)減少。其次，V型起爆兩側(cè)同段炮孔對(duì)稱起爆（除前排），有利于巖石高速運(yùn)動(dòng)中的碰撞，大塊進(jìn)一步減少。

3.2 管理措施

3.2.1 穿孔質(zhì)量

（1）爆破區(qū)域無(wú)大塊及松碴，嚴(yán)格按爆破設(shè)計(jì)進(jìn)行布孔和穿孔作業(yè)，嚴(yán)禁私自移動(dòng)布孔位置和炮孔斜度。（2）嚴(yán)格按照鉆孔設(shè)計(jì)進(jìn)行驗(yàn)收，未按設(shè)計(jì)要求穿孔作業(yè)的，要求其返工處理，確保位置、孔深、角度符合設(shè)計(jì)要求，如在穿孔過(guò)程中遇到特殊情況及時(shí)與技術(shù)人員溝通，征得技術(shù)人員同意后方可改變穿孔位置，同時(shí)技術(shù)人員對(duì)爆破設(shè)計(jì)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。

3.2.2 裝藥、填塞、聯(lián)網(wǎng)質(zhì)量

（1）嚴(yán)格按設(shè)計(jì)進(jìn)行裝藥（包括裝藥結(jié)構(gòu)、裝藥量、雷管段別、填塞長(zhǎng)度等），如出現(xiàn)抵抗線變小或有巖層軟弱面時(shí)，作業(yè)人員及時(shí)與技術(shù)員溝通，并對(duì)炸藥量進(jìn)行調(diào)整。（2）填塞炮孔時(shí)，嚴(yán)禁將塊徑大于4cm的石塊填入炮孔，防止產(chǎn)生飛石危害及劃壞導(dǎo)爆管而出現(xiàn)盲炮。（3）嚴(yán)格按設(shè)計(jì)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，確保每個(gè)炮孔的起爆順序符合設(shè)計(jì)要求，聯(lián)網(wǎng)結(jié)束后認(rèn)真檢查網(wǎng)絡(luò)，防止漏聯(lián)、錯(cuò)聯(lián)。

4 產(chǎn)生根底的原因及解決措施

4.1 產(chǎn)生根底的部位

底盤(pán)抵抗線過(guò)大的部位；底盤(pán)傾斜角過(guò)小的部位；鉆孔未超深部位；擠壓爆破抵抗線過(guò)大的部位；有盲炮的部位等，均易產(chǎn)生根底。

4.2 產(chǎn)生根底的原因

（1）底盤(pán)抵抗線過(guò)大，孔底爆破能量不足以克服巖石的夾持作用而產(chǎn)生根底。（2）局部區(qū)域因滑坡等原因致使底盤(pán)傾斜角過(guò)小，加大了底盤(pán)抵抗線而產(chǎn)生根底。（3）鉆孔深度不夠或未超深，孔底沒(méi)有足夠的爆破能量來(lái)克服巖石的夾持作用而產(chǎn)生根底。（4）擠壓爆破產(chǎn)生根底。從實(shí)踐中分析，自由面少，擠壓爆破直接影響爆破后沖，使臺(tái)階坡面角減小，造成底盤(pán)抵抗線過(guò)大，使前排部分區(qū)域的炮孔的炸藥能力得不到充分發(fā)揮，從而產(chǎn)生根底。（5）因盲炮而產(chǎn)生根底。

4.3 根底的控制措施

（1）合理的底盤(pán)抵抗線，通過(guò)計(jì)算及經(jīng)驗(yàn)選取合理的底盤(pán)抵抗線。（2）因出現(xiàn)滑坡，底盤(pán)傾斜角過(guò)小時(shí)，可采取加大超深或在底部適當(dāng)補(bǔ)抬炮的形式進(jìn)行處理，必要時(shí)還可以采取改變開(kāi)采方向，防止臺(tái)階滑坡。（3）合理的炮孔超深，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)巖性，通過(guò)計(jì)算及現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)確定合理的超深，施工過(guò)程中嚴(yán)格按照超深要求進(jìn)行穿孔，超深過(guò)小產(chǎn)生根底，超深過(guò)大會(huì)造成下一臺(tái)階破碎，挖掘時(shí)造成臺(tái)階不平，標(biāo)高不符合設(shè)計(jì)要求。萬(wàn)洞山礦段超深在0.5～1.0m。（4）避免因擠壓爆破產(chǎn)生根底。清理完掌子面爆堆后再進(jìn)行爆破作業(yè)，使其有有效的自由面，當(dāng)必須用擠壓爆破時(shí)，可以縮減孔網(wǎng)密度來(lái)避免此類根底的產(chǎn)生。（5）避免因盲炮而產(chǎn)生根底。用合格的爆破器材；選擇合適的起爆順序和延期時(shí)間；作業(yè)人員按章作業(yè)，規(guī)范操作。

5 結(jié)束語(yǔ)

露天爆破大塊率高及根底的產(chǎn)生原因很多，巖石性質(zhì)和形態(tài)變化不一，對(duì)爆破方法的要求也不同。在現(xiàn)場(chǎng)操作過(guò)程中按照實(shí)際情況選擇合理的爆破方法，同時(shí)在實(shí)踐中不斷學(xué)習(xí)、總結(jié)操作經(jīng)驗(yàn)，在不斷改進(jìn)中得到最優(yōu)的爆破效果。

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