露天礦山多邊界分段裝藥爆破應用

覃建順林超明梁玲慧

(1華潤水泥（武宣）有限公司 2來賓市地質勘察院 廣西來賓 545900)

露天礦山多邊界分段裝藥爆破應用

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(1華潤水泥（武宣）有限公司 2來賓市地質勘察院 廣西來賓 545900)

目前，國內外各種工程爆破都是以建立在平坦地形上的經驗公式、物理力學模型為指導，至今還未形成系統的、因地制宜的爆破理論。傳統爆破應用在進行多邊界爆破時，常因富余爆能而造成各種不利影響。采用分段裝藥，可避免爆破能量分布不均，從而保證多邊界爆破的爆破效果和安全穩定性。

1 多邊界爆破技術

多邊界條件是指微地形邊界條件，即相對于簡單、單一水平邊界的條件。多邊界爆破時，巖體物理過程極不相同，爆炸能量在巖體內部的分布、巖石的破碎和拋擲規律受到影響不盡相同。多邊界爆破體系特點是：爆破作用需同時考慮各種地形、地質變化的條件；爆破理論以爆炸能量和介質中潛在的位能共同作用為基礎，控制不同地形條件下的多余爆能；減少被介質吸收或不做功的能量；建立因地制宜的，并與各類地形邊界條件相適應的爆破設計方法。

多邊界藥量計算公式：

式中：Q為裝藥量（kg）；K為標準拋擲漏斗的炸藥單耗（kg／m ），與巖性有關；a為孔距（m）；h為鉆孔深度（m）；W為最小抵抗線（m）；α為自然地面坡度（°）；E為拋擲率（%）；F（E，α）為藥包性質指數，按下式計算：

ψ（E）為拋擲率的函數，一般可按ψ（E）=0.45×100.0129E計算，對于拋擲爆破，取ψ（E）=1；f（α）為拋擲系數，可表示為：

2 分段裝藥技術

分段裝藥技術是在不改變爆破參數的條件下，通過改變炮孔內裝藥結構，將炮孔中的炸藥分成多段,使炸藥能量得以合理分配。

連續裝藥因炸藥集中在炮孔中下部 ,爆破后上部易產生大塊；下部易造成過粉碎，富余的爆能易形成不利影響。而分段裝藥爆破技術,炸藥分布在炮孔的不同部位,藥量分布相對比較均勻,爆破能量得以合理分配。爆破時,爆炸初始壓力峰值相對較小，爆轟波集中效應降低,孔內壓力作用時間延長，有效提高了能量的有效利用率，巖體破碎也就較為均勻；產生的富余爆能較少，安全穩定性提高。圖1為連續裝藥和分段裝藥壓力隨時間變化示意圖。

圖1 不同裝藥結構孔壁壓力變化示意圖1- 連續裝藥； 2-分段裝藥

根據相關文獻，分段裝藥上下段藥量按40%、60%分布，超深較大可按照30%、70%分布。分段間隔長度按以下公式計算：

式中：l為分段間隔長度（m）；d為孔徑（m）；ρ為炸藥密度（kg/m3）；r為藥包作用半徑（m）；其它同上。

3 多邊界分段裝藥爆破

多邊界分段裝藥技術指的是，在山丘微地形條件下，綜合考慮地形地質的影響，采用分段裝藥結構以取得最優爆破效果。

在多邊界條件下，拋擲一定量的介質所需能量恒定。分層裝藥結構通過改變能量分布及利用率，令巖體承受的爆能分布均勻、作用時間延長，能量即可發揮更大的威力，獲得最佳爆破效果。減少被介質吸收或不做功的能量，可有效減少爆破震動、爆破噪音及沖擊波等。

多邊界分段裝藥爆破以公式（1）進行藥量計算、公式（4）預算分段間隔長度，根據不同充填料進行實驗，修正后定出合理范圍值。

4 工程應用

華潤水泥（武宣）有限公司石灰石礦山基建工程，主要為山體削頂及運礦道路開拓。礦山陡峭狹長，兩面均為陡崖，類似直立刀型。原始地貌地形為波浪起伏的微地形，屬典型的多邊界爆破環境。爆破區域與辦公區、破碎系統距離僅為20m～300m，爆破環境復雜。

4.1 設計方案

（1）爆破方案

基建工程采用中深孔爆破為主、淺孔爆破為輔的施工方案。

（2）深孔爆破參數

① 鉆孔直徑Φ

選用開山牌KQD100B型潛孔鉆機，鉆孔直徑Φ=90mm。

② 鉆孔深度h

根據地形條件布置鉆孔深度。由于鉆機作業能力，孔深控制在20m內。

③ 孔網參數

根據巖性及地形地質特點，設計取W=2.5～3m，則

a=（1.4～1.8）W，取a=3.5～5m

b=（0.6～1.0）W，取a=2～3m

鉆孔角度75°。對于臨近邊坡的緩沖孔，其與主炮孔的間距取0.7倍的b值。

④ 堵塞長度L

堵塞長度控制在（0.7～1.0）W。由于采用分段裝藥技術，設計取L=2～3m，同時加強堵塞質量。

（3）藥量計算

本區域自然地面坡度65°～70°，取K=1.0～1.2kg/m3。計算得不同深度炮孔裝藥量，見下表

表1 深孔爆破參數表

4.2 起爆網絡

采用孔內毫秒延期導爆管起爆系統，排間延期時間50～75ms，上下兩個起爆藥包。地表采用復式網絡聯接，擊發針激發導爆管傳爆。

5 結語

多邊界爆破需同時考慮地形、地質條件的變化，以控制不同地形下富余爆能的影響。分段裝藥是在不改變爆破參數的條件下，通過改變裝藥結構，使炸藥能量得以合理分配，避免裝藥集中造成不良爆破后果。本文將兩種裝藥理論相結合，針對露天礦山微地形、復雜環境下中深孔爆破進行應用實踐。通過合理分配炸藥爆炸能量，施工過程中爆破振動小、拋擲距離合理、塊度大小適中、未發生飛石事故。在距離破碎系統約20m處、單次爆破藥量約1.5噸未發生爆破事故。實踐證明，將多邊界爆破技術與分層裝藥技術相結合是一種合理的微地形爆破方案。

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