如何減弱爆破后沖破壞效應

摘 要:爆破后沖破壞是露天深孔爆破有害效應的一個重要方面。后沖破壞嚴重，巖石較破碎，直接影響到下次穿孔作業。巖石破碎，穿孔時成孔比較困難，而且孔壁完整性差，很容易產生堵孔現象，增加掏孔工作量，同時給炮孔裝藥帶來不便，很容易產生堵炮現象而產生地根，另一個方面講，由于爆破后沖產生的龜裂，加快了爆破氣體產物向巖石外的擴散速度，大塊率明顯增加，影響挖掘機的鏟裝效率，增加二次爆破成本。另外工作面巖石破壞直接影響到下部平臺作業安全，爆破后沖效應是影響礦山正常生產的一個重要因素。如何減弱爆破后沖已成為爆破設計的一項重要內容。

關鍵詞:爆破 后沖破壞效應

中圖分類號:TJ5文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2012)04(a)-0053-02

湖南某水泥廠石灰巖礦，以前由于礦山在這方面經驗不足，爆破后沖破壞十分嚴重，后沖龜裂范圍最長達4～6米，下次穿孔時第一排孔成孔十分困難，往往需要加許多粘土才能成孔，穿孔速度相當緩慢，且遇到雨季很容易堵孔;而且，爆破后礦石大塊較多，地根也比較嚴重，給礦山生產帶來被動，為此礦山在1996年度把如何減弱爆破后沖破壞作為TQC的一個項目，成立了TQC小組，采取了一系列的措施，取得了一定的效果。

1 礦山的基本情況及后沖破壞嚴重的主要原因

我廠石灰石礦山用YQ150A潛孔鉆穿75°孔爆破落礦，臺段高度15m，孔網參數a×b為(3.5～4)x(6～8)m×m，使用2＃巖石硝銨炸藥和RJ2型乳化炸藥，炸藥單耗0.20kg/T左右，采用毫秒延期電雷管微差爆破。礦山礦體顯緩傾斜之單傾斜層狀產出，礦體傾角10°～30°，礦體主要巖層為泥盒系中統棋梓橋組灰巖段(D2q2)和上余田橋組(D3S)，巖石硬度系數f=8～12節理，裂隙十分發育。

1996年度，礦山就如何減弱爆破后沖破壞的問題，成立了有采礦工程技術人員，爆破人員和潛孔班司機參加的TQC小組，經過多次現場調查。召開原因分析會，分析礦山爆破后沖破壞嚴重的原因。主要在下列五個方面:(1)孔網參數選擇不合理;(2)節理裂隙發育;(3)地根影響;(4)壓碴爆破的壓碴過多(5)裝藥參數設計不合理。QC小組針對這五個方面的原因，用爆破理論加以分析尋找出減弱爆破后沖破壞的措施，取得了一定的成績。

2 理論分析

(1)應力波衰減規律:巖石中應力波按kQ1/2/R衰減。其中Q一爆破裝藥量，R一離藥包的距離，k一衰減系數，主要跟巖性有關。根據應力波衰減規律，在充分破碎巖石的條件下，采取一些措施，減少裝藥量，減弱有害應力波，從而減弱爆破后沖破壞效應。

(2)氣體作用理論:爆破對巖石的破壞主要有兩種作用:①應力波作用;②氣體作用。炸藥爆炸產生的爆轟波傳播到巖石形成沖擊波。產生拉伸，剪切破壞，炸藥爆炸產生的高溫，高壓氣體沿著沖擊波破壞產生的空隙擴散，充分地破碎巖石，并把巖石拋出一定的距離。根據這個巖石的破碎機理和氣體的流體特性，采取一定的措施，把氣體作用的能量引導到有益破碎巖石的方面，充分破碎巖石，減弱爆破氣體對后面工作邊坡作用，從而達到減弱爆破后沖破壞的目的。

(3)應力波反射理論:應力波傳播到自由面時，產生拉伸應力波，引起巖石的拉伸柀壞。根據這一理論，選擇正確的穿孔位置和方向，減弱節理，裂隙面的拉伸破壞，從而達到減弱后沖破壞的目的。

3 礦山采取的主要措施

QC小組成員，召開理論分析會，對礦山后沖破壞嚴重的五個原因進行理論分析，提出了下列幾點措施:(1)在中排孔采用分段裝藥，減少總裝藥量，減弱有害應力波的破壞，同時因中排孔藥量的減少，氣體產物也相應減少，減弱了后排也爆破作用氣體向前擴散的阻力，引爆破氣體向有利于破碎巖石的方面擴散減弱對后面邊坡的作用。達到充分破碎巖石，減弱后沖破壞的目的。(2)及時處理工作面的地根，盡量避免采用壓碴爆破，加快前排孔巖石前移速度，引導爆轟氣體產物向前方擴散充分破碎巖石，減弱氣體對工作面后方的沖擊破壞，達到充分破碎巖石沖破壞的目的。(3)延長后排孔的微差時間。使前排孔爆破產生的氣體產物充分擴散，同時爆落的巖石向前移動一定的距離，這樣后排也起爆時，爆落的巖石向前移動速度快，爆轟氣體產物向前擴散的阻力小，從而達到充分破碎巖石，減弱后沖破壞的目的。(4)適當減小后排孔的抵抗線，使巖石充分的拉伸剪切破壞減小氣體向膠擴散的阻力，從而達到減弱后沖破壞，達到減弱后沖破壞的目的。(5)正確選擇穿孔方向，使爆破后方應力波傳播方向與節理，裂隙的走向基本一致，減弱節理，裂隙產生的拉伸破壞，達到減弱后沖破壞的目的。(6)適當超深后排孔，回填一定量的細碴，同時增加后排孔堵塞，減小爆破氣體產物向上擴散速度，減弱氣體對工作面后方表面巖層的破壞，達到減弱后破壞的目的。

這些措施在礦山的爆破設計和施工中得到了很好的應用，大大減弱了礦山爆破后沖破壞效應，爆破后沖龜裂長度一般在1～2m范圍內。現以兩個實例介紹礦山實施情況。

4 實例介紹

這里介紹的是1996年礦山在240平臺進行的兩次爆破。A為1996年二月中旬的一次爆破;B為1996年十月中旬的一次爆破，地點處于225平臺開段溝前端。巖層相同，李理裂隙均比較發育，走向S-N方向。

A為拉225平臺開段溝的一次爆破。工作面推進方向為E向，炮孔布置平面草圖1所示。

基本情況:(1)1#～20#孔孔深均為16.5m;(2)孔網參數:一排a×b為6m×m;二至四排a×b為3.5×6.5m×m;(3)裝藥:均采用連續裝藥。第一、二、三排孔每孔裝藥梢銨120kg，乳化72kg，炮孔堵塞長度4m，第四排裝藥硝銨210kg，炮孔堵塞長度5m。(4)微差時間:1#～5#孔用1#段電雷管，6#～10#孔用2#段電雷管，10#～15#孔用3#段電雷管，15#～20#孔用4#段電雷管起爆。

(5)壓碴情況:壓碴礦石7000噸左右，工作邊坡壓碴高度7米。爆破效果:爆堆高度12m，大塊率6%～8%，后沖產生龜裂寬度5m，礦石鏟出后發現長10m，厚2m，高3～4m的地根。

B為開段溝形成后的一次爆破，工作面前方為s方向，炮孔平面布置如圖2所示。

基本情況:(1)孔深:1#～18#深均為16.5m，19#～24#孔穿孔17.0m，回填細碴0.5m。(2)孔網參數:第一排a×b為4×6m×m第二、三排孔a×b為3.5×6.5m×m，第四排孔a×b為3×6.5m×m。(3)裝藥:第一排孔采用連續裝藥，角孔裝藥硝銨120kg，乳化72kg，堵塞長度4m，第二、三排孔采用兩段裝藥，每孔下段裝藥硝銨60kg，乳銨48kg，堵塞長度2m，上段裝藥硝銨30kg乳化24kg，堵塞長度4m。每孔總裝藥量為72kg乳化，90kg硝銨，孔內不采用微差爆破。第四排孔采用連續裝藥，每孔裝藥量硝銨210kg。(4)微差時間:2#～6#孔采用1#段電雷管，1#和8#～12#孔采用2#段電雷管，2#～6#孔用1#段電雷管，7#和14#～18#孔采用3#段電雷管，13#孔采用4#段電雷管，19#～24#孔采用5#段電雷管起爆。(5)壓碴和地根:前面無壓碴、地根。

爆破效果:爆堆高度10m，大塊率4%～5%，后沖龜裂寬度105m，無地根現象。

5 取得的成績和存在的問題

1996年度礦山在中爆破設計施工中靈活運用上述措施，取得了比較好的效果，大大減弱了爆破后沖破壞效應，提高了爆破效果。1997年度統計，正常平臺深孔爆破，大塊率從1995年的6%～9%降低到4%～6%，地根比1995年降低25%，炸藥單耗比1995年降低0.015kg/T。取得了比較好的成績，但在實施過程中也遇到一些問題，如(1)在起深后排孔深回填少量細碴時，往往造成下部平臺不平的現象。(2)為了避免采用壓碴爆破，及時處理工作面地根，挖掘機待料的時間必須增長，影響了生產等等。這些將是今后工作的努力方向。

參考文獻

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