露天采礦中深孔爆破技術的應用研究

張友軍

（湖南黑金時代長沙礦業有限公司 湖南寧鄉 410600）

露天采礦中深孔爆破技術的應用研究

張友軍

（湖南黑金時代長沙礦業有限公司 湖南寧鄉 410600）

隨著人們對采礦質量和效率方面要求的不斷提高，露天采礦則被廣泛應用于采礦作業中，而深孔爆破技術是開展露天采礦作業最常用的爆破技術，在該技術的運用過程中，需對其相關的技術和方法進行深入了解，能夠根據地質結構條件的不同，選擇合理的爆破方式，從而提高深孔爆破效率。本文主要對露天采礦中深孔爆破技術的相關問題進行分析，僅供參考。

露天采礦；深孔爆破技術；爆破效率

1 引言

深孔爆破是我國露天采礦作業中使用最廣的爆破方式，具有生產率高、鉆孔數量少及炸藥使用量低等優勢。但在深孔爆破作業中，由于礦產地的地質結構及各巖層的特性不同，需要根據實際情況，制定合理有效的爆破方案，并對孔的距離、深度、炸藥的使用量及爆破時間等進行確定，從而實現爆破效率的提高。由此可見，加強對露天采礦中深孔爆破技術的研究，對我國能源的開采和供應具有重要意義，從而促進經濟的穩定發展。

2 深孔爆破技術的概述

2.1 深孔爆破的技術優勢

2.1.1 對礦山的安全生產狀況進行改變

淺孔爆破技術在分臺階和多孔多排控制爆破上具有一定的難度，而深孔爆破技術在露天采礦中的應用可有效解決該難題，從整體上改變了露天礦山的安全生產狀況。

2.1.2 預防和避免安全事故的發生

近年來，露天礦山在開采過程中所發生的爆破事故，比如礦山坍塌、墜落、爆破浮石等事故，主要是由于礦山不分臺階開采所導致的。而深孔爆破技術在露天采礦中的應用，有效實現了礦山分階開采和多孔微差爆破，有利于預防爆破安全事故的發生。

2.1.3 保障從業人員的安全

深孔爆破技術在露天采礦中的應用，有利于降低爆破振動的頻率，保證作用力的均勻性，從而降低爆破后，邊坡浮石的浮動，不僅提高了爆破的安全性還具有良好的爆破效果。

2.2 深孔爆破的技術分析

2.2.1 起爆網路安全起爆技術

在使用電爆網路時，需要對被爆區的氣象水文條件、爆破成本、雜散電流及雷電對其的影響等諸多方面進行考慮，并選用合適的電雷管，從而有效保障電爆網路的安全性和可靠性，避免發生早爆事故。導爆管網路具有易操作、成本低、能夠實現間隔微差起爆等優勢，并且炮眼和起爆的段數是不受雷管段數限制的，其工作原理見圖1。導爆管網路的缺點在于不能在爆破前對儀表進行全面檢查，且在被爆區的時間太長，容易引起地震波、空氣沖擊波等現象。

2.2.2 爆破沖擊波防護技術

減少爆破產生的沖擊波破壞的措施主要有：①避免強烈空氣沖擊波的產生；②利用各種有效條件對沖擊波進行削弱。對爆破參數進行合理的確定，可采用合適的最小抵抗線，從而防止沖天炮現象的發生。保證微差起爆方案和起爆間隔時間的穩定性，將產生夾制爆破的條件，可采用反向起爆；為了避免強烈空氣沖擊波的產生，可實現爆炸能量利用率的有效提高，不允許將被保護物安置在被爆區的正面，若特殊情況下無法避免，可將建筑物的門窗打開，還可進行防護架的搭設，從而減小空氣沖擊波對周圍所產生的破壞。

圖1 導爆管網路工作原理圖

3 露天采礦中深孔爆破技術的應用

下文僅以某地區的礦山地層為例，對深孔爆破技術的具體應用進行分析：

3.1 工程概況

某礦山地層出露比較簡單，礦床為層狀為主的沉積型白云巖礦床，礦層表層土的覆蓋厚度比較薄，礦區巖石的堅固系數f為10的堅硬巖石。礦區結構主要為斷裂結構，斷層構造發育度高，礦區中最大斷裂破碎帶的長度為2.1km。斷層下盤為白云灰巖、礦體白云巖，上盤為砂頁巖，斷層巖體的穩定性差。露天礦的最高作業水平為255m，最低開采水平為103m，每年的生產能力為25萬t。

3.2 深孔爆破技術在礦中的應用

3.2.1 穿孔

（1）選擇孔網的參數

本礦場的臺階高度為10m，使用KQ150型潛孔鉆機作為穿孔設備，然后結合礦巖的性質來對孔網參數進行確定。

①孔距的確定。孔距指的是同一排孔中兩個鄰近深孔中心線之間的距離。可以根據下述公式來進行計算：

a=（0.9-1.1）×Wd=4.8-5.6（m）

為提高爆破質量，可對孔距進行增加，降低排距。參考以往的作業經驗，本采場最終將孔距確定為5m。

②確定底盤抵抗線Wd。底盤抵抗線指的是首排炮孔中心線距離臺階坡底線的水平距離。底盤抵抗線作為一個重要的爆破參數，對爆破質量產生影響，若Wd值過大，則會導致根底殘留過大，從而出現嚴重的后沖情況；若Wd值過小，會導致穿孔的工作量增加，造成炸藥浪費，爆堆過于分散。因此，可以按照穿孔設備安全作業的條件來確定底板抵抗線。如下式所示：

Wd=C+H·ctgα=2.5×10×ctg75°=5.2（m）

在公式中，采場臺階的高度為H，單位為m；臺階坡頂線和前排炮孔中心之間的安全距離為C，單位為m；采場工作幫臺階坡面角度為α=75°。

③超深h的確定。超深指的是孔深大于臺階高度的深度，通過超深可以使裝藥的位置降低，可克服臺階底部產生的阻力。如下式所示：

h=（0.15-0.35）×Wd=0.8-1.8（m）

一般按照巖石堅固系數f值來確定超深h值的大小，隨著f的增加，h值也會隨之增加。若臺階底部水平層理比較明顯或者臺階底部的巖層比較軟時，適當的超深可有效規避或減少爆破根底，但如果超深值過大，則會導致下一臺階頂盤的完整性被破壞，對將來的穿孔作業產生影響。

④確定排距。在進行多排空爆破時，排距指的是臨近兩排之前的垂直距離，可以根據下述公式進行計算。

b=（0.7-0.8）×Wd=3.6-4.2（m）

參考以往的施工經驗，本采場將排距值確定為3.7m。

（2）開展穿孔施工

當最小平臺寬度達到40m時，可以按照采場生產的基本要求以及中規劃的開采方向對穿孔區域進行確定。在進行穿孔前，首先要對場地進行平整，然后安排專業人員根據設計的要求，使用石塊記錄各個炮孔的位置，安排潛孔鉆司機根據確定石塊和孔位來鉆孔，將孔鉆好以后，將孔口蓋住。在鉆孔過程中，前排鉆孔至關重要，若處理不合理的話，易導致底盤的抵抗線過大，致使爆孔失效。

3.2.2 爆破作業

在進行爆破之前，首先測量鉆孔，當爆孔深度過大時，可以使用鉆孔四周的石粉填塞鉆孔。對于一些深度不達標或者堵塞的鉆孔，要根據實際情況進行加深和疏通，在允許的情況下，可以重新打孔。

（1）設計爆破。一般使用下述公式計算首排鉆孔各孔的裝藥量：

Q1=qHaWd=0.53×10×5×5.2=138（kg）

式中：首排各孔的裝藥量為Q1，單位為kg；炸藥的單耗量為q，單位為kg/m3，按照本采場驗收的堅固系數10，確定炸藥的單耗量為0.53kg/m3。

（2）確定裝藥結構。通常情況下，裝藥結構為連續裝藥結構，當沿臺階高度的炮孔上下巖石的硬度不均勻、礦巖性質出現變化、坡面角度過大時，為了保證爆破質量，可以使用分段裝藥的方式進行作業。

（3）起爆網絡的設計。微差爆破方式可以使用向側前拋的斜向分段微差和向前拋的排間分段微差的方式，常用的爆破網絡方式有非電導爆網絡、微差電雷管起爆網絡以及導爆索網絡。根據起爆順序的不同，將起爆方式分為逐排起爆、V型起爆、中間掏槽橫向起爆、波浪式起爆、斜線起爆五種方式。在上述爆破方式中，波浪型起爆方式、斜線型起爆方式和V型起爆方式可使爆破作業的方向發生改變，使最小抵抗線縮短，提高礦巖之間互相碰撞的機會，從而使爆破效果得以改善。此外，在進行爆破作業時，要將裝藥作業、填塞作業、聯線作業、起爆作業和爆破后的檢查作業做好。

3.3 分析和控制不良爆破效果

3.3.1 爆破根底的控制

爆破根底主要是因為底盤的超深不夠、底板的抗線過大等因素造成的，對于這種情況，要在爆破前拉根底或者提高鉆孔的超深。

3.3.2 傘檐、大塊不良效果的控制

當巖體中炸藥的分布均勻性差或者炸藥在臺階底部集中時，會出現大塊、傘檐的情況。因此，可使用分段裝藥的方式來進行施工，從而增加炮孔中炸藥分布的均勻性，然后根據各分段炸藥的能量來充分破碎巖石。

3.3.3 后沖不良效果的控制

當出現爆破后沖時，會導致未爆破臺階上有裂隙出現，影響下次鉆孔作業。對下次中深孔的爆破效果造成影響。對于這種情況，一般使用下述方法來進行控制：①在爆破前要將清底工作做好，降低首排孔的根部阻力；②布孔要合理，對后排孔的裝藥高度和裝藥結構進行控制，確保填塞質量和填塞高度達到規定要求；③根據巖石的性質，使用最佳的微差間隔時間；④使用傾斜深孔進行爆破作業。

經過評測，本采場的各項指標均達到了規定要求，爆破效果良好。

4 結語

深孔爆破技術在露天采礦生產中的廣泛推廣和應用，使礦山的爆破質量、爆破精準度以及爆破安全得到了有效保障。同時，在實際應用過程中，還應加強對深孔爆破技術的探索與改進，使深孔爆破技術在安全保證、降低綜合爆破成本等方面發揮更大的作用。

[1]劉劍.在露天采礦生產中深孔爆破技術的應用[J].城市建設理論研究：電子版，2011（35）：68.

[2]王 凱.露天采礦中深孔爆破技術的應用[J].江西建材，2015（14）：238.

[3]蔣妙海.露天采礦中深孔爆破技術的應用[J].科研，2015（50）：47～48.

TD804

A

1004-7344（2016）18-0177-02

2016-6-7

張友軍（1968-），男，工程師，本科，主要從事礦產開采方面工作。