露天深孔臺階爆破技術應用

李苗苗

（天津礦山工程有限公司， 天津 301900）

0 引言

隨著爆破工程技術水平的提高，深孔鉆機等機械設備有了很大的完善，露天深孔臺階爆破技術也得到了廣泛的應用。

1 露天礦山開采對爆破效果的要求

露天深孔臺階爆破質量直接影響后續采裝、運輸、排棄等工序的安全和成本，從便于施工、節約成本、保證安全的角度，露天礦的開采對爆破有以下要求：

（1）爆渣塊度（粒度）要符合要求。小于工作面挖掘機鏟斗允許的最大粒度，滿足破碎機入口寬度的要求。

（2）爆堆的形狀和位移要符合要求。爆破后松散的礦石堆稱為爆堆，爆堆太高，影響挖掘機的安全；爆堆太低，挖掘機不能滿斗作業，效率低；爆堆位移過大，增加清理工作，影響輸送線；位移過小，表明爆破和破碎效果差。

（3）爆破后臺階工作面要規整。避免出現根底、傘巖等現象；避免或減少反沖并減少對下一次穿孔爆破的影響。

（4）爆破后對邊坡的破壞小。露天開采是長期持續的過程，而且邊坡隨著降段而加高，所以邊坡的穩定性對整個礦山的安全生產影響尤為重要，爆破過程中一定要采取一定的技術措施對邊坡加以保護。

2 露天深孔臺階爆破參數

2.1 臺階高度與超深

臺階高度的選擇，主要是依據挖掘機的最大挖掘高度，以及相關技術條件。現階段，我國最常見的臺階高度在8-20米之間，超深一般為0.5-3.6m。

2.2 孔徑與孔深

鉆孔直徑是由鉆機的型號決定的，在我國，爆破常見的孔徑有以下幾種：70mm，120mm，150mm，170mm， 200mm， 250mm， 310mm；孔深由臺階高度、鉆孔角度等決定。

2.3 孔距

一般用a表示孔距，a是指兩個相鄰炮眼中心線之間的距離。根據公式a = mw1計算孔距，式中，m—密集系數，一般情況下m 1.0，在大孔距、小排距爆破中，m通常為3-4或更大。

2.4 布孔方式

優良的布孔方式是爆破成功的一半，炮孔布置分為兩種形式：矩形和三角形（或梅花形），從均勻能量分布的觀點來看，最理想的是等邊三角形布孔。

2.5 底盤抵抗線

由于臺階通常是傾斜，因此垂直深孔有兩條抵抗線，即最小抵抗線和底盤抵抗線。為了克服爆破過程中的最大阻力并避開臺階底部的“根”，底盤抵抗線一般用作爆破參數設計的基礎。

2.6 炸藥單耗

影響炸藥單耗的主要因素是巖石的可爆性、炸藥的特性、自由面狀況、起爆方法和粒度要求。

2.7 起爆網路

在設計起爆網路時，首先準備爆破區域的炮孔布置圖，然后按以下順序進行：（1）選擇起爆點；（2）確定傳爆方向；（3）確定控制排；（4）確定雁行列；（5）確定排及列的地表延期時間；（6）選取孔內管和地表管的段別。

起爆順序種類比較多，無論起爆順序如何，起爆點應從自由面寬闊位置中選擇，然后與自由面相鄰的炮孔應首先爆破，為后排孔創建新的自由表面，同時，必須從低地勢到高地爆破，以增加后排孔的前推力。

2.8 裝藥結構

炸藥放置在炮眼中的方式稱為裝藥結構。一般情況有兩種方式：連續裝藥和和分段裝藥。連續裝藥引起的沖擊壓力過高，在巖體中形成壓碎圈，導致炮孔周圍巖體過度破碎，造成能源浪費或影響下一步工程的質量；間隔裝藥，孔內留有一定間隙，沖擊壓力降低，壓碎圈消耗的能量大大降低，爆破時間延長，提高爆破效果，通過調整裝藥結構，可以有效降低大塊率，消除根底和傘巖。

2.8.1 孔底間隔裝藥

深孔底部不裝藥，在孔底進行空氣間隔也稱為孔底氣墊裝藥，具有以下優點：

（1）降低爆破沖擊波的峰值壓力，減少炮孔周圍巖體的過度破碎。

（2）利用炸藥在空氣墊層中激起的空氣沖擊波對孔底巖石進行沖擊壓縮，使巖石破碎。

（3）延長爆破應力的作用時間。沖擊波作用于孔底后又返回空氣間隔中，多次作用延長了應力波在巖石中的作用時間。

（4）氣墊的存在，藥柱的重心向上移動，炸藥沿臺階高度的分布更加合理，有利于提高爆破質量。

（5）底部間隔裝藥結構簡單，有利于機械化裝藥，提高裝藥效率。

2.8.2 分段間隔裝藥

將深孔中的藥柱分成幾個部分，并將炸藥用炮泥和巖粉等物質分開稱為分段間隔裝藥。分段間隔裝藥可以提高藥柱高度，減少孔口處的大塊數量，同時可以通過間隔跨越夾層節理發育地帶，減少爆破氣體的泄露，提高爆破能效，缺點是施工繁瑣。

3 露天深孔臺階爆破技術

3.1 微差爆破技術

微差爆破作用原理包括：（1）應力波疊加作用；（2）增加自由面作用；（3）巖塊相互碰撞作用；（4）減少爆破震動作用；（5）控制爆堆形狀作用。

微差時間的選擇主要與巖石的性質，阻力線，減震要求和起爆設備有關，金露天礦中常用的微差間隔時間取值硬巖石采用較小的值，軟巖可以選擇較大的值。

3.2 光面爆破技術/預裂爆破技術

露天開采到最終境界時，爆破工作涉及保護邊坡穩定性的問題。在爆破過程中，生產規模越大，露天爆破巖石量和炸藥的使用量就越大，對邊坡的穩定性造成的影響也更為嚴重，因此，我們必須通過合理的爆破技術減少對邊坡的破壞。光面爆破和預裂爆破是一種簡單易行的技術措施，除確定孔距、裝藥密度、不耦合系數等參數外，更需要在施工過程中嚴格控制鉆孔、裝藥和堵塞操作。

3.3 留渣擠壓爆破

留渣擠壓爆破是在爆破前保留一定厚度的爆渣，對爆破進行擠壓，使破碎的巖塊產生破碎和擠壓，形成再次破碎，阻礙巖體裂隙的發展，延長爆破的作用時間，由此達到提高炸藥能量利用率，使爆渣塊度均勻，減少大塊根底的目的。由于不要求爆破后清除堆渣，可以連續地進行爆破，減少了停產等待、爆破設備轉移等時間，提高生產效率。但是，留渣擠壓爆破也存在以下幾個問題：（1）一般情況下會有隆起現象存在，當隆起較大的時候，會影響挖掘機的安全運行；（2）看不清巖性和地質條件，給設置孔網參數增加困難；（3）單耗較清渣爆破有所增加。所以在爆破過程中為了解決這些問題要盡量做到：第一，減少渣體的堆放時間；第二，延長最后一排孔的起爆時間，增加巖石的位移；第三，增加第一排孔的裝藥量，每排增加；第四，嚴格測量驗收工作，確保底盤抵抗線滿足設計要求；第五，根據爆堆的松散程度，及時調整留渣的厚度，保證第一排孔的爆破質量。

4 結語

簡而言之，爆破作為露天采礦的主要過程，至關重要，對臺階爆破的研究應不斷深入，提高爆破技術，確保露天采礦工程安全、持續進行。