預裂爆破技術在礦山露天開采的應用思考

李相相

摘要：預裂爆破是礦山開采中較為常見的一種爆破控制技術，其利用相鄰炮孔內炸藥爆轟時瞬間產生的應力和爆破產生高壓氣體的氣楔作用，使得巖石沿相鄰炮孔的軸線形成一條裂縫，從而避免或減少預裂爆破孔表面松散巖體的破壞作用，提高邊坡的穩定性。基于此，文章以菜露天礦為例，結合該礦山的地質及巖體特征條件，對預裂爆破技術的實踐應用進行分析，取得了顯著效果。

關鍵詞：預裂爆破技術;礦山施工;露天開采

一、前言

礦藏開采是提高國民經濟快速發展的基石，由于鉆爆法的高效、低成本，其成為巖土工程領域中巖體開挖最為常用方法，而在巖體開挖過程中由于爆破振動對保留巖體的影響，圍巖、邊坡的穩定性己成為工程中不可忽視的因素。因此，預裂爆破少量的炸藥使用非耦合，在開始爆破前的主要爆破孔要形成一條具有一定寬度，可以反映出應力波的預裂縫，削弱應力波的礦山邊坡破壞性能力。爆破后還可以呈現外形扁平，表面光滑，減少超欠挖量，以及單獨使用預裂巖體開挖面積和儲量，開挖面積表面預裂爆破應力波的反射，并預留巖體應力波的傳播大大減少，同時，也使礦山地質變化效果大大降低，從而有效保護儲備礦區巖體和建筑物。對于采礦工程施工來說，它將減少總剝離量，增加采礦量，并帶來巨大的經濟效益。

二、工程應用概述

某礦山是集合鐵、稀土等大型金屬露天礦山，生產規模較大，并且是一個較為重要大型礦山。分東西兩個采場，均己進入露天開采的中后期。該礦區屬高原丘陵地帶，目前此礦山以形成“U”型槽谷人地形、海拔700m-llOOm，礦區整體呈西南高、東北低、剝蝕型高原礦山地質地貌類型多。針對露天礦區開采形成的高陡邊坡穩定性的影響，通過分析預裂爆破的技術參數和效果，進行實時監測，確保采場邊坡的安全高效開采。

三、預裂爆破技術參數確定

預裂爆破參數的合理確定，是取得礦山良好預裂爆破效果的前提。然而，預裂爆破的重要參數及其影響因素很多，如孔徑、孔距、炸藥性能、線裝藥密度、裝藥結構、巖體的組織及構造等，根據該礦山的地質資料顯示，可知此礦山地質巖體段屬于白云巖，而白云巖的抗壓強度從《礦山巖石力學》查到[B]=78-245mpa，《根據露天礦爆破》總結的預裂破爆參數經驗公式，可算出不耦合系數K=1+18.32[B]-0.26， 則K=3 .4-4.2，符合各礦采用的不耦合系數，一般為2.4-5的范圍。根據此段礦山地質條件可取不耦合系數為4。因此，該礦山的預裂爆破技術參數確定如下：

（l）鉆孔直徑：由于礦山缺乏所需專用設備，只好采用生產鉆孔機來鉆預裂孔，而礦山工程采用KT7潛孔鉆機，其孔徑φ=lOOmm。

（2）鉆孔間距：a-19.50（k-l）-0.523，其中φ=lOOmm，

K=4. a=19.5×100（4-1）-0.523-1866mm符合孔間距為鉆孔直徑的10倍-13倍要求。并取鉆孔間距a-1.8m。

（3）線裝藥密度：ρ=78.5φ2K-2p;其中φ=lOOmm，K=4，p炸藥密度為0.933克/cm3，則p=1322.9克/m。預裂爆破裝藥密度變化范圍為0.6Kg/m-3.5Kgm，而p=1.3229Kg/m也滿足需要。

（4）預裂孔深：由于此地段臺階高度H=10m，根據礦山地質條件并確定預裂孔深度H=11.5m，其誤差不能超過±0.3m。

（5）預裂孔排列：由于受平臺寬度的限制，預裂孔布置成垂直孔。

（6）裝藥結構：預裂爆破技術要求炸藥在孔內均勻分布，因此裝藥不耦合。由于底部夾持較大，不容易形成所需的裂紋。因此，通常有必要增加孔底的電荷密度。一般底加量2.5倍。

（7）孔口堵塞長度：為了保證高壓爆炸氣體，需要良好的孔口堵塞。堵塞長度較短，而裝藥太高，可能會導致孔變成漏斗。堵塞時間過長，充電過低，頂部很難形成完整的預裂。堵塞長度和炮孔直徑有關，通常并取直徑為12倍-20倍，因此取2.5m，并且孔口1.5m不裝藥，不堵塞。

（8）引爆方式與引爆時差：本次預裂爆破采用導爆索引爆，預裂孔超前主爆孔的引爆時差為lOOms。

四、預裂爆破效果評價及注意事項

礦山邊坡的穩定性受地質條件的影響較大，也受爆破方法和技術因素的制約。因此，如何在爆破施工中更好地保護邊坡穩定是一個關鍵問題。一般根據裂縫的寬窄，新壁面的平整程度留下的孔痕百分率以及減震效應的百分率來衡量預裂爆孔的效果。而在本次礦山預裂爆破作業后，巖體裂縫的寬度、預裂面的平整度、巖壁表面的孔痕率以及預裂后的減震效應均符合上述質量要求，但還需注意以下幾點事項。

（1）注意預裂與爆破連線問題。預裂藥包的結構形式較多地采用間隔裝藥，導爆索引爆。當預裂孔與開挖區爆破孔在一次放炮內起爆時，為達到預裂效果，預裂應先響于開挖區。預裂所用的導爆索爆速為6000-7000m/s，是爆破區所用傳爆管爆轟速度2000m/s的3倍。若預裂與爆破區相連雷管選用不當，預裂過早起爆所產生的飛石在爆破區內傳爆管傳爆之前將傳爆管砸壞，將造成爆破區啞炮。

（20注意預裂孔角的變化。在預裂孔角度≠90度時，鉆機開孔沿鉆桿軸向施加壓力，分解為水平力、垂直力。在鉆頭接觸地面時，水平方向阻力小，鉆桿有向水平力方向移動的趨勢，鉆桿受卡瓦約束。因鉆桿外徑小于卡瓦內徑，在水平力作用下，鉆桿軸線偏離原來的軸線位置，使鉆桿壁向水平力方向緊靠卡瓦內壁，從而使預裂孔角度在開孔時將變緩，新卡瓦開孔角度變緩約0.5度;而磨損嚴重卡瓦的開孔角度變緩可達1.5度。由于上述原因，在調整鉆機預裂角度時，應比設計角度調陡1度-2度。

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