露天采礦邊坡控制性爆破施工技術(shù)分析

遲振琳

（鞍鋼集團礦業(yè)有限公司大連分公司，遼寧 大連 116049）

由于我國社會的不斷發(fā)展，對礦產(chǎn)資源的需求越來越高，礦業(yè)發(fā)展迅速。然而，高速發(fā)展也帶來了許多問題，其中安全問題無疑是最引人注目的。邊坡的穩(wěn)定性對礦山的安全有著至關(guān)重要的影響。影響邊坡穩(wěn)定性的因素很多，如：地質(zhì)構(gòu)造、天氣等。爆破工作無疑會對邊坡的穩(wěn)定性產(chǎn)生巨大的影響。為了減少爆破工作對邊坡穩(wěn)定性的影響，需要采取一定的措施控制爆破對邊坡的破壞。因此，作為礦山企業(yè)，要重視邊坡控制爆破技術(shù)的研究，加強邊坡控制爆破技術(shù)的應(yīng)用，才能更好的保證礦山邊坡的穩(wěn)定性，從而更好的保證整個礦山的安全[1]。

1 露天礦控制爆破技術(shù)的作用

控制爆破是指爆破的控制，它包括兩個方面：一是控制爆破技術(shù)和工藝；二是控制爆破的規(guī)模和能量。其主要目的是保證爆破作業(yè)過程中產(chǎn)生的破碎物的聲音、振動、倒塌等符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)的要求。有效控制爆破作業(yè)，可以減少爆破作業(yè)對礦區(qū)穩(wěn)定特別是邊坡的不利影響，以及對周圍生態(tài)環(huán)境的危害，有助于控制成本。此外，通過合理選擇炸藥種類，嚴(yán)格控制爆破規(guī)模，可以最大限度地避免安全事故，保證現(xiàn)場人員的安全。

2 露天礦控制爆破技術(shù)應(yīng)用前的注意事項

2.1 完善相關(guān)準(zhǔn)備

在應(yīng)用爆破技術(shù)前，為了有效控制露天礦的爆破作業(yè)，必須做好相應(yīng)的準(zhǔn)備工作，以保證爆破作業(yè)的順利開展和爆破效果的提高。首先，在進行爆破作業(yè)前，應(yīng)充分調(diào)查露天礦的基本條件，包括地質(zhì)條件、地形地貌等，為判斷爆破方案是否合理提供有效依據(jù)。特別是在居民區(qū)附近的露天礦，爆破作業(yè)可能會造成邊坡失穩(wěn)、巖石滾動和嚴(yán)重的安全事故。因此，在進行現(xiàn)場調(diào)查時，應(yīng)重點關(guān)注露天礦附近是否有居民區(qū)。其次，在露天開采過程中，巖體存在較大的不確定性，可能造成自然災(zāi)害。在開展調(diào)查工作時，要重點調(diào)查地質(zhì)災(zāi)害隱患，并根據(jù)調(diào)查結(jié)果制定科學(xué)可行的方案。第三，在進行爆破作業(yè)的過程中，需要使用各種機械設(shè)備和材料。為了保證爆破作業(yè)的順利開展，必須提前準(zhǔn)備好相關(guān)的設(shè)備和材料，并嚴(yán)格檢查材料和設(shè)備的性能和質(zhì)量。保證滿足爆破作業(yè)的實際需要。一旦發(fā)現(xiàn)材料質(zhì)量不合格或設(shè)備有故障，應(yīng)及時更換，避免發(fā)生事故。最后，露天礦在爆破作業(yè)過程中，安全事故發(fā)生的概率較高。特別是在邊坡附近，爆破作業(yè)會使邊坡巖體松動、破碎，破壞整體性，直接引起滑坡事故。因此，應(yīng)嚴(yán)格控制鄰近邊坡的爆破作業(yè)，制定應(yīng)急處理方案，避免發(fā)生安全事故和不良后果[2]。

2.2 制定爆破方案

在露天礦爆破技術(shù)應(yīng)用前，科學(xué)可行的爆破方案是保證爆破作業(yè)順利開展的關(guān)鍵。首先，爆破作業(yè)方案的制定必須遵循“安全第一”的原則，結(jié)合地質(zhì)調(diào)查結(jié)果制定。露天礦爆破作業(yè)區(qū)包括主爆破區(qū)和其他爆破區(qū)。不同地區(qū)施工工藝有一定差異，主爆區(qū)炸藥用量可適當(dāng)增加。由于主爆破振動強烈，應(yīng)選擇地質(zhì)硬度較大的區(qū)域作為主爆破區(qū)域，以減少爆破振動對地質(zhì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的不利影響。其次，爆破作業(yè)計劃的制定也應(yīng)合理確定爆破作業(yè)過程中，科學(xué)劃分爆破區(qū)，并做好技術(shù)交底，確保爆破人員實施爆破操作嚴(yán)格按照爆破作業(yè)計劃的要求，并盡量減少爆破作業(yè)對露天環(huán)境的影響。礦山地質(zhì)和邊坡的不利影響。最后，如果露天礦規(guī)模較大，地質(zhì)厚度較大，應(yīng)分階段開采。在控制爆破作業(yè)過程中，爆破作業(yè)是根據(jù)分段采礦的實際需要進行的。在開采地質(zhì)條件比較特殊的露天礦山時，爆破作業(yè)會對邊坡結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。為此，應(yīng)根據(jù)露天礦開采的需要，采用預(yù)裂爆破技術(shù)。采用預(yù)裂爆破技術(shù)時，先在邊坡上鉆孔，然后在孔內(nèi)放置炸藥引爆孔，形成裂縫，然后大面積爆破。采用該方法可有效降低爆破作業(yè)對邊坡穩(wěn)定性的影響。

3 露天礦控制爆破技術(shù)的應(yīng)用要點

3.1 光面爆破技術(shù)的應(yīng)用要點

光面爆破技術(shù)（圖1）是露天礦爆破中常用的一種爆破技術(shù)。是指在邊界線和輪廓線上開孔，以保證孔距小于阻力線。通過炮孔連接，繪制出破裂帶，保證了爆破的整齊性。在光面爆破技術(shù)的實際應(yīng)用中，為了有效減少爆破作業(yè)對生態(tài)環(huán)境的不利影響，應(yīng)選擇合理的裝藥密度。在露天爆破作業(yè)中，采用光面爆破技術(shù)時，應(yīng)強調(diào)以下幾個方面：一是貫通相鄰兩孔，防止墻體上殘留；二、嚴(yán)格控制眼周電荷量，使電荷量分布均勻；第三，嚴(yán)格控制相鄰孔的平面度誤差，不超過15cm；第四，起爆時采用毫秒技術(shù)合理確定開挖順序，從而為光面爆破作業(yè)提供良好的空氣通道；第五，根據(jù)巖體中節(jié)理和裂隙的發(fā)育情況，嚴(yán)格控制半孔隙度。當(dāng)巖體節(jié)理裂隙極為發(fā)育時，半孔隙度控制在10%～50%；當(dāng)巖體節(jié)理和裂隙發(fā)育時，半孔隙率控制在50%～80%；如果巖體節(jié)理和裂隙不發(fā)育，則控制了半孔隙度，利率應(yīng)該是＞50%。

圖1 光面爆破原理

3.2 預(yù)裂爆破技術(shù)的應(yīng)用要點

預(yù)裂爆破技術(shù)也是露天爆破中常用的爆破技術(shù)。該技術(shù)相對先進，可有效減少裝藥量，有效減少對露天礦邊坡穩(wěn)定性的破壞。在應(yīng)用預(yù)裂爆破技術(shù)時，先爆破預(yù)裂孔形成預(yù)裂縫，再采用微差爆破技術(shù)對主爆破組進行爆破。在應(yīng)用預(yù)裂爆破技術(shù)時，應(yīng)著重注意以下幾個方面：一、孔徑、孔深、孔間距。根據(jù)臺階的高度，合理選擇孔徑大小。一般情況下，孔徑50mm～120mm，孔深6m～15m，孔間距2m～6m。二是合理控制收費的結(jié)構(gòu)和數(shù)量。炸藥分裝時，要保證炸藥在爆孔內(nèi)均勻分布。由于爆孔底部的夾緊性能大，很難產(chǎn)生預(yù)裂。因此，對于孔的下部，可適當(dāng)增加電荷密度，一般情況下可將底部的電荷增加2～3倍。第三，合理控制炮眼充填。如果爆破孔的一部分沒有裝藥，可能會在爆破孔的頂部造成裂縫。為了防止這一問題的發(fā)生，在充填炮眼的過程中，應(yīng)根據(jù)實際情況預(yù)留較大的炮眼，并在20%的深度進行充填處理。第四，嚴(yán)格控制啟動順序和延遲時間。預(yù)裂孔起爆時，起爆范圍應(yīng)在主爆孔周圍60mm～80mm范圍內(nèi)。在起爆過程中，應(yīng)使用導(dǎo)爆索，并充分考慮預(yù)留孔數(shù)。如果預(yù)留孔的數(shù)量較大，則可以分離起爆[3]。

4 露天礦控制爆破技術(shù)的有效應(yīng)用策略

4.1 加強對邊坡爆破震動的控制

露天礦邊坡穩(wěn)定性較差。在爆破作業(yè)中，炸藥威力很大，可形成破碎帶。在拉應(yīng)力和風(fēng)化作用的影響下，破碎區(qū)內(nèi)巖體會沿間隙面松動、滑動變形，甚至直接開裂，從而影響邊坡的穩(wěn)定性。為此，需要加強對邊坡爆破的控制，準(zhǔn)確計算深孔爆破參數(shù)，減少邊坡上的炸藥用量，控制邊坡的爆破振動。

4.2 采取斜孔爆破工藝

近年來，露天礦山采礦量不斷增加，爆破規(guī)模也明顯增加。因此，深孔爆破作業(yè)越來越普遍。在進行深孔爆破時，可采用斜孔爆破工藝。與垂直爆破工藝相比，斜孔爆破工藝有很多優(yōu)點，主要包括：爆破塊尺寸相對均勻，對邊坡穩(wěn)定性的影響較??；該工藝的鉆削方法雖然比較復(fù)雜，但可以有效地控制。爆破效果；振動功率大，可有效減少炸藥用量，降低爆破作業(yè)成本。

4.3 優(yōu)化裝藥結(jié)構(gòu)

在進行爆破作業(yè)前，應(yīng)采用科學(xué)的計算方法，遵循裝藥平衡原則，充分考慮巖石體積、硬度、地質(zhì)等因素，準(zhǔn)確計算炸藥用量。在實際計算中，必須盡量減小誤差。炸藥用量過小，不能達到預(yù)期的爆破效果，需多次爆破作業(yè)，工期延長；如果炸藥用量過大，爆破費用會增加，甚至可能造成安全事故。在炮孔裝藥過程中，由于爆破設(shè)備、炸藥種類等因素的影響，炸藥可能集中在炮孔底部，導(dǎo)致炮孔口與炸藥的距離較大。為了避免這種情況，可以采用分段裝藥的方法，以保證炸藥在爆孔內(nèi)均勻分布。此外，露天礦爆破作業(yè)中使用的炸藥種類較多，不同種類的炸藥價格和威力差異較大。為此，應(yīng)根據(jù)露天礦爆破作業(yè)的實際需要，以及技術(shù)可行性、經(jīng)濟合理性等因素，合理選擇炸藥種類。通?？梢圆捎没旌涎b藥方法。另外，爆孔的底部容易被夾住。在爆孔底部可放置威力較大的炸藥，上層可放置普通炸藥。

4.4 優(yōu)化起爆網(wǎng)絡(luò)

在爆破施工中，起爆網(wǎng)的設(shè)計至關(guān)重要。炮眼起爆順序?qū)Ρ乒ぷ鞯男Ч蟹浅Ｖ匾挠绊?。因此，對于相關(guān)工作人員來說，必須根據(jù)爆炸區(qū)域的實際情況選擇最合適的起爆方法。在風(fēng)化巖和泥巖的環(huán)境中，這類巖石在爆破后很少產(chǎn)生非常巨大的石塊，這也使得采礦和安裝工作相對簡單。因此，可以采用一排一排孔的起爆方法。這種方法相對來說施工比較簡單，也方便工人施工。在碳酸錳礦區(qū)，該類礦區(qū)礦石結(jié)構(gòu)較硬，爆破后易出現(xiàn)較大的石質(zhì)。因此，在這類區(qū)域，可以采用斜線連續(xù)引爆法。這種起爆方法大大提高了炮孔的接近度。該系數(shù)能大大增強對巖石的破碎效果。這種爆震網(wǎng)能更好地增強爆破效果，加強對巖石的破碎效果，達到便于開采和安裝的目的。對于露天邊坡的爆破，施工人員需要采用預(yù)裂控制爆破。首先進行預(yù)裂孔起爆，然后科學(xué)有序地進行排孔爆破，以降低爆破施工對邊坡的穩(wěn)定性。

綜上所述，礦山邊坡的穩(wěn)定性對其安全起著至關(guān)重要的作用。在露天礦爆破技術(shù)應(yīng)用前，應(yīng)充分做好相關(guān)準(zhǔn)備工作，制定切實可行的爆破方案。在進行爆破作業(yè)的過程中，根據(jù)實際情況，合理選擇光面爆破技術(shù)或預(yù)裂爆破技術(shù)。在應(yīng)用爆破技術(shù)時，要加強邊坡爆破振動的控制，采用斜孔爆破技術(shù)，優(yōu)化裝藥結(jié)構(gòu)。通過對爆破作業(yè)全過程的控制，保證了爆破作業(yè)的安全性，避免了爆破事故的發(fā)生。