露天礦中深孔爆破質(zhì)量分析及提高措施

馬傳賢，原文杰

（山西中煤平朔爆破器材有限責(zé)任公司，山西 朔州 036006）

在露天礦山爆破工程中，爆破后質(zhì)量的好壞是評(píng)價(jià)爆破結(jié)果的重要指標(biāo)，是對(duì)爆破后續(xù)工序有著重大影響的綜合評(píng)價(jià)。爆破質(zhì)量評(píng)價(jià)內(nèi)容主要包括炸藥單耗、爆破塊度、爆堆形狀、集中程度、機(jī)械鏟運(yùn)率、炮孔利用率、爆破根底情況以及周圍圍巖破壞程度等。若爆破質(zhì)量不合格將嚴(yán)重影響后續(xù)鏟挖運(yùn)等作業(yè)，甚至無(wú)法正常采挖，這種爆破質(zhì)量問(wèn)題往往需要二次爆破破碎，二次爆破破碎不僅增加了作業(yè)成本而且施工難度大、鉆孔困難、爆破危害效應(yīng)難以控制、造成周圍圍巖或邊坡受到破壞。因此如何杜絕爆破質(zhì)量問(wèn)題，提高爆破質(zhì)量水平對(duì)于露天礦山爆破工程來(lái)說(shuō)是十分重要的。以露天礦山使用現(xiàn)場(chǎng)混裝炸藥爆破工程項(xiàng)目為例，對(duì)大型露天礦山造成爆破質(zhì)量問(wèn)題原因進(jìn)行系統(tǒng)分析，并提出相應(yīng)的預(yù)防措施以保障爆破質(zhì)量水平。

1 爆破質(zhì)量問(wèn)題

露天礦山爆破質(zhì)量的好壞與許多因素密切相關(guān)，包括地質(zhì)條件的影響、鉆孔情況、炸藥及爆破器材性能、現(xiàn)場(chǎng)施工工藝等，每個(gè)因素條件的合理與否都將決定最后爆破質(zhì)量情況，因此針對(duì)以上影響因素進(jìn)行分析，從各個(gè)因素入手，采取相應(yīng)的措施，從而保證爆破質(zhì)量。

1.1 地質(zhì)條件的影響

地質(zhì)條件的好壞對(duì)爆破質(zhì)量有著很大的影響，如果地質(zhì)條件考慮不周，會(huì)造成很嚴(yán)重的爆破質(zhì)量后果，而且會(huì)對(duì)爆破安全和周圍的圍巖、邊坡的穩(wěn)定性帶來(lái)安全隱患。

1）巖石種類影響。巖石按照成因大致分為3種，巖漿巖、沉積巖、變質(zhì)巖，每種巖石的風(fēng)化程度、密度、硬度、波阻抗、空隙率、含水率、可鉆性、可爆性、堅(jiān)固性系數(shù)等不同，對(duì)爆破質(zhì)量效果有著不同的影響，目前爆破主要根據(jù)巖石的堅(jiān)固系數(shù)進(jìn)行爆破單耗的經(jīng)驗(yàn)確定，不同等級(jí)的巖石所需要的炸藥能力不同，堅(jiān)固系數(shù)越大巖石越不易破碎，所需的炸藥單耗就越大。巖石的風(fēng)化程度、硬度、波阻抗、空隙率也對(duì)爆破過(guò)程中能量利用有著至關(guān)作用的影響，若能夠根據(jù)巖石情況充分合理的利用爆炸能量，就能夠很好的控制爆破成本，保證爆破安全[1]。

2）地質(zhì)構(gòu)造影響。地質(zhì)構(gòu)造按構(gòu)造形態(tài)主要包括傾斜、褶皺、斷裂等，地質(zhì)構(gòu)造對(duì)爆破效果有著很大影響，嚴(yán)重的地質(zhì)構(gòu)造會(huì)造成鉆孔難以控制，鉆孔精度差，易卡鉆，還會(huì)造成裝藥結(jié)構(gòu)不合理，爆破能量從構(gòu)造處泄能擴(kuò)散，導(dǎo)致爆破質(zhì)量問(wèn)題。

3）地形影響。地形的高低不平、沖溝分布、采空區(qū)存在等是爆破必須考慮，不同的地形對(duì)裝藥結(jié)構(gòu)和爆破方式有著不同的要求，因此爆破時(shí)地形考慮不足，因而設(shè)計(jì)過(guò)程中未能考慮到自由面多少，易造成爆破質(zhì)量問(wèn)題，甚至造成爆破事故。

4）地下水及自然降水影響。地下水或自然降水對(duì)爆破施工條件有著直接影響，地下水或自然降水會(huì)造成孔內(nèi)積水，炮孔內(nèi)有水時(shí)必須采取防水措施或采用防水炸藥，增加了裝藥、填塞等施工難度，水的浮力作用會(huì)造成裝藥過(guò)程中的藥卷之間或者散裝炸藥之間斷接，藥卷之間距離過(guò)大，造成殉爆，形成半爆，導(dǎo)致爆破質(zhì)量較差，出現(xiàn)根底甚至大范圍未松動(dòng)?？變?nèi)存在積水時(shí)則也會(huì)造成孔內(nèi)堵塞不合格，堵塞的黏土和鉆屑被水稀釋后，堵塞效果差，爆破時(shí)造成沖孔，炸藥爆炸能力浪費(fèi)，爆破質(zhì)量差。

1.2 鉆孔質(zhì)量不合格

露天礦山爆破是采用鉆孔設(shè)備按照爆破設(shè)計(jì)參數(shù)要求對(duì)被爆體進(jìn)行鉆孔，利用中深孔臺(tái)階爆破技術(shù)進(jìn)行爆破。隨著鉆孔設(shè)備的不斷改進(jìn)和發(fā)展，露天礦山爆破工程的鉆孔設(shè)備越來(lái)越多樣化。目前露天礦山主要使用的鉆孔設(shè)備為潛孔鉆機(jī)、牙輪鉆機(jī)，孔徑范圍較廣一般從80～250 mm，甚至最大可達(dá)884 mm?？咨钜话銖?～30 m，最深可鉆150 m，鉆機(jī)可鉆角度0°～90°。因而鉆機(jī)靈活的增加，對(duì)鉆孔作業(yè)要求也越來(lái)越高，對(duì)爆破質(zhì)量影響也越來(lái)越大。

鉆機(jī)鉆孔必須按照爆破施工設(shè)計(jì)方案參數(shù)要求進(jìn)行鉆孔，孔排距誤差控制在±0.2 m之內(nèi)，孔深誤差控制在±0.2 m之內(nèi)，孔的偏斜度誤差控制在2%以內(nèi)。炮孔的好壞對(duì)爆破效果有著很大影響，孔排距過(guò)大造成松動(dòng)效果較差，大塊多，采挖困難。孔排距過(guò)小造成巖石過(guò)度粉碎，爆破危害效應(yīng)大，既浪費(fèi)炸藥增加成本又存在飛石等安全隱患。同樣孔深不合格，孔淺會(huì)留下根底，孔過(guò)深造成能量浪費(fèi)[2]?？變A斜度不合理，會(huì)造成局部爆破質(zhì)量差，巖石大塊率高，局部過(guò)于粉碎，造成爆破質(zhì)量問(wèn)題。

1.3 裝藥不合理

爆破過(guò)程中裝藥結(jié)構(gòu)及裝藥分布對(duì)爆破質(zhì)量有著本質(zhì)影響，裝藥結(jié)構(gòu)不合理會(huì)造成炸藥能量分布不均勻，導(dǎo)致一些爆破區(qū)域破碎不合格，存在大塊等情況，裝藥結(jié)構(gòu)及裝藥分布不合理的原因主要是：

1）裝藥結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理。爆破設(shè)計(jì)方案中裝藥結(jié)構(gòu)未能根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，造成有些地方炸藥能量過(guò)多，有些孔深處炸藥能量過(guò)少，造成爆破塊度不均勻，爆破質(zhì)量較差。有些區(qū)域或者炮孔應(yīng)該連續(xù)裝藥，而有些炮孔受地質(zhì)、巖層情況等多方面影響適合分段或者不耦合裝藥，才能最好的利用炸藥能量，保證爆破質(zhì)量。

2）現(xiàn)場(chǎng)裝藥操作不規(guī)范。不合理的裝藥操作易造成堵孔或者炸藥未能引爆，造成爆破質(zhì)量差或盲炮。尤其露天礦山爆破作業(yè)過(guò)程中使用散裝炸藥時(shí)，不合理的選擇炸藥和裝藥對(duì)爆破質(zhì)量有著嚴(yán)重影響。如存在積水的炮孔選擇硝銨類炸藥，則會(huì)造成炸藥失效，爆破效果差。若有水炮孔采用散裝乳化炸藥，裝藥操作不當(dāng)也會(huì)造成爆破質(zhì)量問(wèn)題。例如在使用現(xiàn)場(chǎng)混裝乳化炸藥或者二號(hào)巖石乳化炸藥藥卷裝藥時(shí)，若是采用90 mm或者110 mm小孔徑炮孔裝藥，其裝藥過(guò)程中起爆藥包如果放置不當(dāng)，將起爆藥包放置在孔內(nèi)上部，采取正向起爆，在測(cè)量裝藥到達(dá)孔內(nèi)位置裝藥后才放起爆藥包，并立即填塞炮孔，若只放1個(gè)起爆藥包的情況下，有可能裝藥填塞后，孔內(nèi)散裝乳化炸藥或二號(hào)巖石乳化炸藥卷會(huì)繼續(xù)下沉與起爆藥包分離，由于填塞后起爆藥包連接的孔內(nèi)管已經(jīng)被填塞物壓住，不會(huì)繼續(xù)下沉，導(dǎo)致起爆藥包起爆后無(wú)法接觸炸藥，距離過(guò)遠(yuǎn)，無(wú)法造成殉爆，因此孔內(nèi)乳化炸藥未能起爆。上部起爆藥包分離裝藥前后示意圖如圖1。

3）裝藥過(guò)程還可能存在以下情況：①裝藥區(qū)域裂隙發(fā)育較為嚴(yán)重或者存在較大的裂縫，導(dǎo)致炮區(qū)內(nèi)孔內(nèi)乳化炸藥預(yù)裝藥后，炮孔內(nèi)的乳化炸藥從裂隙處滲流，導(dǎo)致炸藥藥量不夠，爆破能量少，巖石整體未能夠破碎，或者裂隙發(fā)育較好，炮孔周圍都是裂隙，造成炸藥爆炸時(shí)，大部分能量都從周圍裂隙中泄放出去，導(dǎo)致周圍巖石未受到破壞；②裝藥過(guò)程中起爆具放置孔內(nèi)最底部，乳化炸藥輸藥管未放置孔底就開(kāi)始裝藥，導(dǎo)致下部是水未能全部浮起，乳化炸藥未能裝到底部，而采取反向起爆方式時(shí)，起爆具直接放到孔底，導(dǎo)致起爆具位于底部水中與乳化炸藥分離，造成起爆具與炸藥距離較遠(yuǎn)，無(wú)法殉爆炸藥，出現(xiàn)雷管與起爆具起爆后，炸藥未能起爆，導(dǎo)致爆破質(zhì)量事故，孔內(nèi)積水起爆藥包底部裝藥前后示意圖如圖2；③裝藥過(guò)程中和填塞時(shí)雷管腳線易彎折、破損或打結(jié)等，這樣會(huì)造成爆破時(shí)傳爆中斷或者傳爆速度降低，造成炮孔無(wú)法起爆，造成盲炮等爆破質(zhì)量事故。

圖1 上部起爆藥包分離裝藥前后示意圖

圖2 孔內(nèi)積水起爆藥包底部裝藥前后示意圖

1.4 孔網(wǎng)參數(shù)不合理

孔網(wǎng)參數(shù)對(duì)爆破質(zhì)量效果也有著很大的影響，如果爆破孔網(wǎng)參數(shù)設(shè)計(jì)不合理，孔網(wǎng)參數(shù)過(guò)大，孔排距和孔距太大，炸藥產(chǎn)生的能力不足以形成大范圍的破碎區(qū)和裂隙區(qū)，導(dǎo)致爆破區(qū)域無(wú)明顯的松動(dòng)或拋擲現(xiàn)象，其次由于底部的夾制作用，爆破區(qū)域底部留下很大部分根底[3]。

1.5 起爆網(wǎng)絡(luò)不合理

目前露天礦山爆破采用毫秒位差控制爆破網(wǎng)絡(luò)，控制爆破振動(dòng)等有效應(yīng)，提高爆破質(zhì)量效果，主要起爆網(wǎng)絡(luò)有逐孔起爆網(wǎng)絡(luò)、逐排起爆網(wǎng)絡(luò)、對(duì)角起爆網(wǎng)絡(luò)、V字起爆網(wǎng)絡(luò)、波浪形起爆網(wǎng)絡(luò)等，若起爆網(wǎng)絡(luò)選擇不合理，則會(huì)導(dǎo)致爆破過(guò)程中爆破能量沖擊方向不合理，爆破破碎效果差，存在爆破飛石等危害效應(yīng)。起爆網(wǎng)絡(luò)不合理還會(huì)造成爆破過(guò)程中先爆炮孔損壞未爆炮孔，造成大面積斷爆現(xiàn)象[4]。

1.6 堵塞長(zhǎng)度不合理

堵塞長(zhǎng)度合不合理以及堵塞質(zhì)量的好壞與炮孔爆破后的效果息息相關(guān)。堵塞長(zhǎng)度過(guò)大會(huì)造成炸藥裝藥過(guò)少，炸藥能量不夠，爆破質(zhì)量差。堵塞長(zhǎng)度過(guò)小會(huì)造成炸藥能量過(guò)大，成本增加，巖石過(guò)度粉碎，爆破飛石和振動(dòng)等危害效應(yīng)大。炮孔填塞物選擇不合理，堵塞時(shí)存在空隙，爆破時(shí)會(huì)產(chǎn)生沖孔，炸藥能量都從孔口沖出，造成能量浪費(fèi)，巖石未得到足夠的能量，爆破質(zhì)量差，還會(huì)造成飛石較遠(yuǎn)，存在嚴(yán)重的安全隱患[5]。

1.7 網(wǎng)絡(luò)連接不合理

爆破網(wǎng)絡(luò)連接操作合不合理也對(duì)爆破效果有著影響，爆破網(wǎng)絡(luò)連接過(guò)程中操作不當(dāng)會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)斷爆，造成大范圍區(qū)域未爆破。如采用電雷管網(wǎng)絡(luò)連接過(guò)程中，網(wǎng)絡(luò)連接操作不當(dāng)，污泥油污或者綁扎不合理，造成部分區(qū)域網(wǎng)絡(luò)電阻過(guò)大，造成部分區(qū)域斷爆。采用導(dǎo)爆管網(wǎng)絡(luò)和四通連接元件時(shí)，若導(dǎo)爆管雷管未進(jìn)行反向連接或用膠帶綁扎不合理以，則雷管會(huì)造成周圍網(wǎng)絡(luò)破壞造成斷爆，還有四通連接元件使用不合理也造成爆破質(zhì)量問(wèn)題。

1.8 起爆器材或炸藥不合格

起爆器材和炸藥的質(zhì)量對(duì)爆破質(zhì)量有著直接影響，若起爆器材和炸藥不合格，會(huì)造成爆破時(shí)爆燃現(xiàn)象或者半爆、拒爆現(xiàn)象，炸藥能量無(wú)法正常釋放出來(lái)，炸藥能量不足，達(dá)不到預(yù)期的爆破質(zhì)量，導(dǎo)致爆破作業(yè)失敗，甚至留下盲炮，必須進(jìn)行二次處理，增加了施工難度，存在很大的安全隱患。

2 提高爆破質(zhì)量的措施

1）合理的爆破設(shè)計(jì)參數(shù)。爆破施工設(shè)計(jì)應(yīng)該充分考慮爆破區(qū)域的具體地質(zhì)條件和地下水等情況，合理的選擇自由面、孔位、孔深、角度、裝藥結(jié)構(gòu)形式以及藥量等參數(shù)，避開(kāi)裂隙、斷層等區(qū)域，采用底部加強(qiáng)裝藥或增加密集炮孔等措施消除根底，提高爆破質(zhì)量。

2）保證起爆器材和炸藥質(zhì)量。保證爆破器材和炸藥質(zhì)量達(dá)到爆破要求，起爆器材的起爆威力足夠，不會(huì)使炸藥產(chǎn)生爆燃現(xiàn)象，炸藥密度、感度合格，炸藥在有效期內(nèi)，且在水孔內(nèi)起爆器材和炸藥必須采取防水處理或采用防水炸藥。使炸藥能力能夠充分釋放，保證爆破質(zhì)量效果[6]。

3）保證裝藥和填塞合理。合理的裝藥結(jié)構(gòu)和填塞質(zhì)量對(duì)爆破質(zhì)量影響很大，針對(duì)不同的巖層結(jié)構(gòu)和地質(zhì)條件采用不同的裝藥結(jié)構(gòu)，不僅可以保證爆破質(zhì)量而且能夠降低成本。在地質(zhì)條件復(fù)雜的炮孔內(nèi)可以采用間隔裝藥，合理布置炸藥分布，或采用空氣間隔裝藥增加爆破時(shí)空氣能量對(duì)巖石的破壞程度，提高爆破質(zhì)量效果。填塞必須采用砂、黏土或鉆屑等混合物進(jìn)行充填，充填時(shí)必須按照設(shè)計(jì)保證充填長(zhǎng)度和質(zhì)量，水孔時(shí)要間隔時(shí)間段進(jìn)行充填，直至充填物不在下沉?xí)r方可停止，這樣才能保證炮孔填塞合理，消除沖炮現(xiàn)象的發(fā)生[7]。

4）保證起爆網(wǎng)絡(luò)選擇合理。根據(jù)炮區(qū)自由面情況和周圍環(huán)境，合理的選擇起爆方式和起爆網(wǎng)絡(luò)可以很好的提高爆破質(zhì)量，條件允許可以選擇V字起爆、對(duì)角起爆網(wǎng)絡(luò)等增加爆破時(shí)產(chǎn)生新的自由面，提高炸藥利用率，改善爆破效果[8]。

5）精細(xì)施工嚴(yán)謹(jǐn)操作。精心設(shè)計(jì)還需要精細(xì)施工嚴(yán)謹(jǐn)操作才能保證爆破質(zhì)量。①鉆孔能夠保證孔深、孔位、角度精確，孔內(nèi)無(wú)雜石等物卡孔，再次選擇合理有效的起爆器材和炸藥，使用前做好外觀檢查，并按照要求必須使用“同廠、同批、同型號(hào)”的爆破器材；②裝藥過(guò)程中，針對(duì)不同的炮孔采用對(duì)應(yīng)的裝藥形式，連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)必須保證炸藥連續(xù)合理的分布在孔內(nèi)，起爆藥包位置要合理，保證與炸藥充分接觸，使炸藥能夠被起爆器材起爆；③裝藥過(guò)程中要保護(hù)好孔內(nèi)網(wǎng)絡(luò)和地表網(wǎng)絡(luò)，防止網(wǎng)絡(luò)線路收到損壞，造成爆破質(zhì)量事故；④在網(wǎng)絡(luò)連接過(guò)程中要保證連接網(wǎng)絡(luò)的可靠性，尤其導(dǎo)爆管網(wǎng)絡(luò)直接連接時(shí)必須保證反向搭結(jié)，且搭接長(zhǎng)度不少于15 cm，且用膠布綁扎好雷管，防止雷管爆破時(shí)飛片損壞未傳爆網(wǎng)絡(luò)。因此保證施工質(zhì)量，施工操作很重要，一個(gè)失誤細(xì)節(jié)都有可能造成爆破質(zhì)量事故。

3 結(jié)語(yǔ)

良好的爆破作業(yè)工程都離不開(kāi)完美的設(shè)計(jì)和施工，爆破作業(yè)必須本著合理設(shè)計(jì)，認(rèn)真施工，注重細(xì)節(jié)，充分結(jié)合爆破作業(yè)施工現(xiàn)場(chǎng)情況，合理選擇爆破設(shè)計(jì)參數(shù)，采用合理的裝藥結(jié)構(gòu)和填塞以及可靠的起爆網(wǎng)絡(luò)，提高施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化操作水平，保證施工作業(yè)條理性、準(zhǔn)確性、安全性和可靠性，才能夠保證爆破質(zhì)量，改善爆破效果。