關于露天采礦邊坡控制性爆破施工技術的探討

孫雪東

（中鐵十九局集團礦業投資有限公司，北京 100071）

關鍵字：露天采礦；邊坡控制性爆破；爆破參數

露天礦采場深度的增加會使得邊坡逐漸加高，這就對邊坡的長期穩定性提出了較高要求，但在筆者的實際調研發現，邊坡爆破方案設計不合理、鉆孔質量差、爆破參數不合理等問題在邊坡控制性爆破施工中極為常見，而為了盡可能解決這類問題，正是本文圍繞露天采礦邊坡控制性爆破施工技術開展具體研究的原因所在。

1 露天礦山邊坡爆破問題分析

（1）邊坡爆破方案設計不合理。露天礦邊坡的穩定性直接受到邊坡巖體完整性、強度、走向、節理裂隙發育程度等因素影響，而這些因素均會影響邊坡控制性爆破施工的開展，但我發現很多露天礦山存在后續生產過程工程地質情況勘察不到位情況，而由于建礦初期邊坡巖體狀況與實際狀況存在的不同未在施工中得到體現，露天采礦邊坡控制性爆破施工技術應用的合理性和安全性往往會受到一定影響[1]。

（2）鉆孔質量差。露天采礦邊坡控制性爆破施工質量會直接受到臺階高度、邊坡角度、炮孔長度的影響，一般來說過高的臺階高度、過小的邊坡角度、較長的炮孔將直接影響露天礦山鉆孔和裝藥質量，如邊坡巖體同時存在節理、裂隙及層理等情況，爆破施工受到的影響將進一步加強，礦山邊坡鉆孔漂移現象、根底或大塊問題往往因此出現。

（3）爆破參數不合理。炮孔直徑、最小抵抗線、炮孔間距等參數均會直接影響露天采礦邊坡控制性爆破施工質量，邊坡出現的嚴重凹凸不平問題多數時候源于爆破參數不合理，邊坡平整度差問題也會因此出現注[2]。

2 露天采礦邊坡控制性爆破施工技術的具體應用

2.1 工程概況

為提升研究的實踐價值，本文選擇了某地典型斑巖銅礦熱液蝕變型銅金礦床作為研究對象，礦化巖性為云英閃長斑巖與青盤巖化粉砂巖，巖體節理非常發育，整體巖石硬度為中硬～較硬型，節理裂隙均被石膏充填。巖性的蝕變程度從外向內依次為：青盤巖化粉砂巖→絹云母化云英閃長斑巖→鉀化云英閃長斑巖，邊坡開采的巖性過度則依次為：青盤巖化→絹云母化→鉀化，目前邊坡巖性以青盤巖化粉砂巖為主，其中鉀化云英閃長斑巖的單軸抗壓強度為60.5MPa、密度為268g·cm-3，絹云母化云英閃長斑巖單軸抗壓強度為138MPa、密度為263g·cm-3、縱波波速為5088m·s-1、動彈性模量為71.6GPa，青盤巖化粉砂巖單軸抗壓強度為135.1MPa、密度為271g·cm-3、縱波波速為5909m·s-1、動彈性模量為74.1GPa，，青盤巖化云英閃長斑巖單軸抗壓強度為242.5MPa、密度為269g·cm-3、縱波波速為5613m·s-1、動彈性模量為71.6GPa。

2.2 爆破參數選取

由于研究對象露天采場作業面積狹小，為保證正常生產必須保證一定礦巖存爆量，這使得邊坡處爆破的爆破比例較高，現場采用的爆破器材主要有銨油炸藥、防水炸藥、起爆藥卷、導爆索、導爆管，現有爆破參數如下所示：①主爆孔。主爆孔孔距、排距、單孔裝藥分別為7m、6.3m、250kg，正常情況下孔深、超深、平均填塞長度分別為14m、2m、7～8m。②緩沖孔。緩沖孔單孔裝藥、孔距、抵抗線分別為150kg、5m、5m，距預裂孔2m，一般情況下超深1.0m，下部涉及安全平臺時為0.5m。③預裂孔。孔距、超深、線裝藥密度分別為2m、0.5m、1.25kg/m，底部裝防水炸藥7.5kg、使用導爆索綁扎起爆孔內炸藥，需保證一次爆破孔數控制在60個以內。

2.3 爆破資料分析

對于露天采礦來說，邊坡控制性爆破施工技術直接關系著邊坡穩定，如邊坡控制性爆破施工技術應用不當，企業不僅需要承擔額外的支護費用，還將面臨較高的安全風險，而為了盡可能保障邊坡控制性爆破施工技術應用質量、避免上述問題的出現，設法降低爆破振動、減小爆破后沖屬于邊坡控制性爆破施工技術應用的關鍵，因此主爆孔、預裂爆破、緩沖爆破的各項參數處理必須得到關注。

（1）炸藥單耗分析。為計算現有爆破漏斗，分別開展了孔內炸藥為集中藥包、孔內炸藥為延長藥包情況下的計算，計算結果分別為：

其中V1與V2、r1與r2、W1與W2分別為爆破體積、爆破漏斗半徑、抵抗線，由此結合具體數據開展計算可直觀發現，集中藥包方式考慮爆破漏斗結果存在明顯偏大現象，延長藥包則與實際結果較為相近，結合2016年研究對象露天采場的各月爆破統計，如2月427爆破孔、226201m3爆破體積、0.475kg·m-3單耗，r1/m、r2/m則分別為6.86與5.82，而12月為761爆破孔、407876m3爆破體積、0.496kg·m-3單耗，r1/m、r2/m則分別為6.90與5.90，全年統計則為5499爆破孔、2912624m3爆破體積、0.491kg·m-3單耗，r1/m、r2/m則分別為6.86與5.82，結合數據開展深入分析，可確定先爆孔創造的自由面直接決定炮孔爆破最小抵抗線，因此可采用適當加大炸藥單耗的方式降低后排孔的爆破后沖，圍巖的破壞將由此大大下降。

（2）起爆方式和延時控制分析。結合原有起爆方式開展深入分析可發現，爆區總裝藥量與爆區最大單段藥量成正比，而設法保證爆破能力的較好釋放，即可較好滿足生產需要，因此筆者開展了不同起爆方式測振試驗，在對比4孔起爆、逐排起爆、斜線起爆三種起爆方式后，可發現斜線起爆方式作用于邊坡的后沖能量最小，同時控制單段藥量為600kg、逐孔起爆，即可更好保證邊坡控制性爆破施工技術應用質量。

（3）緩沖爆破和預裂爆破參數分析。作為減小邊坡處單孔起爆藥量、保護邊坡、防止過大后沖的技術形式，緩沖爆破的應用需考慮緩沖孔與預裂孔距離的合理控制，二者間距為2m較為合適，而考慮到原有欲裂孔采用的鉆機存在作業效率低、實際廢孔率過高等不足，引入了與生產孔作業相同的設備并開展相關計算，得出干孔和水孔狀態下的裝藥結構，但兩者結構均需要控制一次爆破孔數。

3 結論

綜上所述，露天采礦邊坡控制性爆破施工技術的應用具備較高現實意義，在此基礎上，本文涉及的爆破參數選取、炸藥單耗分析、起爆方式和延時控制分析等內容，則提供了可行性較高的露天采礦邊坡控制性爆破施工技術應用路徑，而為了更好推動我國礦產事業的發展，切實可行的爆破方案制定必須得到關注。