準預裂爆破技術在南露天煤礦的應用

李　南、郭　忠、王　萌、宋延君

（1.新疆雪峰爆破工程有限公司，新疆烏魯木齊830002；2.新疆天池能源有限責任公司，新疆昌吉831100）

準預裂爆破技術在南露天煤礦的應用

李南*1、郭忠1、王萌1、宋延君2

（1.新疆雪峰爆破工程有限公司，新疆烏魯木齊830002；2.新疆天池能源有限責任公司，新疆昌吉831100）

以滿足大井礦區南露天煤礦首采一區北端幫工程質量要求為基礎，從技術、施工等方面分析了使用準預裂爆破的可行性、必要性和合理性，旨在利用現有的爆破技術、爆破理論、爆破器材對預裂爆破技術進行改進，靈活地應用預裂爆破技術，促使該技術更加完善。

露天煤礦；準預裂爆破；端幫

1　概述

傳統意義上的預裂爆破是沿開挖邊界布置密集炮孔采用不耦合裝藥或者裝填低威力炸藥，在主爆區爆破之前起爆，在爆區和保留區之間形成一道有一定寬度的貫穿裂縫，以減弱主體爆破對保留巖體的破壞，并形成平整的輪廓面的爆破作業。

在此基礎上，不少學者提出了準預裂爆破理念，與傳統意義上的預裂爆破區別如下：（1）預裂爆破孔間距一般設計為炮孔直徑的8～12倍，準預裂爆破孔間距一般設計為炮孔直徑的11～22倍，增加50%以上；（2）預裂爆破的起爆順序是先起爆預裂孔，再起爆緩沖孔和主爆孔；準預裂爆破的起爆順序是先起爆緩沖孔，再起爆預裂孔，最后起爆主爆孔。

2　研究的背景

大井礦區南露天煤礦采場邊幫分為工作幫、非工作幫、端幫。

工作幫質量要求相對較低，只需要在爆區的最后一排使用70°傾斜孔并適當降低裝藥高度即可達到質量要求；非工作幫和南端幫是最終邊幫，質量要求最高，要嚴格按照預裂爆破工藝施工，確保非工作幫和南端幫的長久穩定和安全；北端幫由于涉及采區轉向，留存時間相對非工作幫和南端幫較短，質量要求介于工作幫和非工作幫、南端幫之間，為降低施工成本，加快施工進度，在接近預裂爆破的的基本要求和設計、施工規范的基礎上，決定對北端幫采用準預裂爆破技術。

3　準預裂爆破參數

借助預裂爆破的參數計算公式和經驗計算公式，根據大井礦區南露天煤礦的地質地形條件，主爆區臺階高度15m，超深1.5m，孔徑138mm，采用大孔距小排距的布孔方式，孔距8m，排距5m，炮孔密集系數1.6。準預裂爆破參數確定如下：

（1）孔徑。在應力波作用下，孔徑越大，初始裂縫長度越長，因此準預裂爆破孔徑與主爆區一致，采用138mm直徑。

（2）孔距。準預裂孔孔距a=11～22倍炮孔直徑，因此a=1.5～3m，根據巖石性質，目前采區巖石以中硬巖居多，因此取a=3m。

（3）孔深。北端幫設計坡面角α=60°，設計孔深L= H/sinα+h，經長期施工總結，h=0，L=17.3m，底部是中硬巖時采用加強底部裝藥克服夾制作用。

（4）排距。在施工過程中，考慮到準預裂孔的影響，緩沖孔距離準預裂孔5m，距離主爆區5m，緩沖孔孔深7m。炮孔布置見圖1。

圖1　炮孔布置示意圖

（5）炮孔填塞。為了保持高壓爆破氣體必須對孔口進行填塞。如果填塞長度過短而裝藥高度過高，則可能導致孔口成漏斗狀；如果填塞長度過長而裝藥高度過低，則很難在頂部形成完整的預裂縫。根據經驗公式，填塞長度一般為炮孔直徑的12～20倍，結合礦區施工經驗，填塞長度取2m。

（6）裝藥量及裝藥結構。經過多次嘗試，采用將炸藥用膠帶固定在導爆索上，然后裝入炮孔的施工方法。在炮孔的上部和中部使用直徑35mm，重量0.15kg的巖石膨化炸藥，每3根炸藥做成一捆，捆與捆之間間隔0.6～1m；炮孔的底部使用2～4根直徑90mm、重2.5kg的乳化炸藥。這種裝藥結構有3個優點：①底部加強裝藥可以克服根底，經實際施工驗證，可以不打超深，減少了鉆孔工作量。②底部加強裝藥可以克服炸藥與炮孔之間的摩擦，順利將炸藥裝入炮孔。③將炸藥固定在導爆索上的工作量相對減少，可以加快施工速度。④可以根據地質地形變化靈活調整炸藥位置和延米裝藥量。裝藥結構見圖2。

4　準預裂爆破效果及質量控制措施

圖2　裝藥結構示意圖

（1）本文準預裂爆破參數是在預裂爆破理論指導下，結合大井礦區南露天煤礦地形地質條件、鉆孔機械、爆破要求及爆破規模，經過長期施工總結改進的優化參數，北端幫軟巖區域半壁孔率在30%左右，中硬巖區域半壁孔率在65%左右，坡面平整度小于±150mm，滿足礦方質量要求。準預裂爆破效果見圖3。

圖3　準預裂爆破效果圖

（2）在巖石天然節理裂隙發育的地方，爆破后的巖石縫容易沿著其天然節理方向展開，針對此情況可采用在裝藥炮孔之間加設導向空孔，可明顯改善準預裂爆破效果。

（3）鉆孔質量直接影響到最終的準預裂效果，要嚴格控制布孔、穿孔質量，將測量放樣、鉆孔角度、鉆孔深度的誤差控制在允許范圍之內。

5　結束語

（1）與預裂爆破相比，準預裂爆破孔距增大50%以上，在很大程度上可以降低爆破施工成本和提高施工進度。可通過對露天煤礦不同邊幫進行質量分級，按照質量分級進行相應的預裂爆破、準預裂爆破，避免過分追求半壁孔率和坡面平整度，可取得較好的經濟效益。

（2）準預裂爆破與逐孔起爆網路配合使用，可減小爆破震動危害，對露天煤礦邊坡、地面重要建筑工程的安全性具有重大意義。

（3）在地質地形特別復雜的地方，挖運時使用移動液壓破碎機配合挖掘機刷幫，可獲得更好的坡面平整度。

（4）由于爆破環境的復雜性和爆破理論研究相對滯后，本文準預裂爆破參數還有進一步優化的空間，但對其他露天煤礦邊坡控制工程具有很好的借鑒意義。

［1］顏世龍.現代工程爆破理論與技術［M］.徐州：中國礦業大學出版社，2007.

［2］張富榮，高申志.爆破與邊坡穩定［J］.化工礦山技術，1994，23 （2）；7-10.

［3］張連福.歪頭山鐵礦邊坡預裂爆破實踐［J］.金屬礦山，1992 （12）；33-35.

［4］工程爆破實用手冊［M］.北京：冶金工業出版社，1999.

［5］蔡美峰，何滿潮，劉東燕.巖石力學與工程［M］.北京：科學出版社，2002.

［6］李彬峰.預裂爆破參數設計及其在邊坡工程中的應用分析［J］.有色金屬（礦山部分），1988（3）；41-45.

TD235.4

B

1004-5716（2016）04-0143-03

2015-04-01

李南（1988-），男（漢族），安徽宿州人，助理工程師，現從事爆破工程技術工作。