露天采礦邊坡控制爆破施工技術(shù)分析

宋士博

（貴州久遠(yuǎn)祥和爆破工程有限責(zé)任公司，貴州 貴陽(yáng) 550025）

露天采礦爆破施工過(guò)程中，邊坡的穩(wěn)定性會(huì)受到爆破的重大影響。如果邊坡本身的穩(wěn)定性不好，就會(huì)出現(xiàn)一定的危險(xiǎn)，甚至?xí)?dǎo)致采礦人員的生命安全受到威脅，因此，需要對(duì)邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行嚴(yán)格的控制，同時(shí)，邊坡高度和質(zhì)量也要隨著不斷增加的采礦深度進(jìn)一步提高。現(xiàn)階段露天采礦施工過(guò)程中在施工方案方面存在著諸多不合理的問(wèn)題，例如：設(shè)計(jì)的爆破方案并不合理、不能充分的保證鉆孔質(zhì)量、不合理設(shè)置爆破參數(shù)等，這些問(wèn)題對(duì)露天采礦施工效率都有一定的影響，因此，在實(shí)施爆破工作之前，需要有效的控制邊坡穩(wěn)定性，這樣才能有效的降低意外事件發(fā)生的機(jī)率，才能順利的實(shí)施露天采礦邊坡控制性爆破施工。

1 現(xiàn)階段我國(guó)露天礦山爆破工作中存在的諸多問(wèn)題

分析我國(guó)現(xiàn)階段露天礦山爆破工作的現(xiàn)狀，結(jié)合礦山的實(shí)際情況分析爆破過(guò)程中可能出現(xiàn)的實(shí)際問(wèn)題，并且制定科學(xué)合理、有效的解決方法。如果不能及時(shí)有效的解決露天礦山爆破過(guò)程中存在的諸多問(wèn)題，就極有可能對(duì)爆破四周的地質(zhì)情況產(chǎn)生重大的影響，甚至?xí)斐杀浦車鷧^(qū)域產(chǎn)生嚴(yán)重的污染問(wèn)題。

1.1 選擇露天礦山的地理位置上存在著一定程度的安全隱患

首先，如果選擇的露天礦山地理位置不恰當(dāng)，就會(huì)在一定程度上存在諸多的安全隱患。如果沒(méi)有事先對(duì)礦山四周的地理環(huán)境進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)研，所選擇的露天礦山地質(zhì)就不能滿足實(shí)際要求。現(xiàn)階段我國(guó)很多礦山在開(kāi)采之前，并沒(méi)有對(duì)四周的地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行詳細(xì)的了解和勘察，例如有些露山礦山甚至建立在村莊或是采石場(chǎng)等附近，這些區(qū)域的露天礦山在進(jìn)行爆破的過(guò)程中，若出現(xiàn)大規(guī)模飛石現(xiàn)象會(huì)直接危害到周圍的環(huán)境[1]。開(kāi)采露天礦山的爆破施工，要結(jié)合露天礦山實(shí)際的選擇地址對(duì)具體的施工方案進(jìn)行確定。例如：露天礦山的地址如果處于地形位置很高的地方或是四周的土地相對(duì)稀松，在爆破的過(guò)程中就會(huì)導(dǎo)致四周地質(zhì)出現(xiàn)松動(dòng)的現(xiàn)象，甚至出現(xiàn)泥石流等重大地質(zhì)危害，因此，需要對(duì)露天礦山四周的自然環(huán)境詳細(xì)的、全面的調(diào)研和把控，才能制定相應(yīng)的爆破方案和確定相應(yīng)的爆破措施。現(xiàn)階段我國(guó)有很多的露天礦山企業(yè)為了對(duì)成本費(fèi)用進(jìn)一步降低，對(duì)礦山四周的地質(zhì)環(huán)境沒(méi)有進(jìn)行具體的分析，只是依據(jù)以往的爆破經(jīng)驗(yàn)實(shí)施爆破施工，這樣導(dǎo)致不能對(duì)爆破施工的安全性進(jìn)行有效的控制。因此，露天礦山爆破管理的一個(gè)重要內(nèi)容是詳細(xì)的、全面的調(diào)研露天礦山四周的地質(zhì)和自然環(huán)境，特別是要針對(duì)碎石的分布情況進(jìn)行詳細(xì)的把握，這樣才能最大程度的避免出現(xiàn)由于爆破的巨大威力導(dǎo)致碎石亂飛問(wèn)題，對(duì)四周村莊和居民的生命財(cái)產(chǎn)安全造成威脅的現(xiàn)象[2]。

1.2 不重視后期爆破工作管理，整體工程不具備系統(tǒng)性

露天礦山的整個(gè)爆破過(guò)程中不僅包括前期調(diào)研礦山四周的環(huán)境，還包括選擇施工過(guò)程中使用到的爆破技術(shù)，以及后期爆破工作管理，這些工作形成一個(gè)完整的爆破系統(tǒng)。后期的爆破工作主要是對(duì)工程的牢固情況進(jìn)一步檢查，例如確定在多少米范圍內(nèi)進(jìn)行爆破，多少米安全距離之外才不會(huì)受到爆破飛石損害。另外，爆破作業(yè)時(shí)還需要進(jìn)行爆破地震波的監(jiān)測(cè)，明確爆破振動(dòng)的安全距離。為了進(jìn)一步降低露天礦山存在的安全隱患，可以在爆破以后定期在礦山安全距離內(nèi)對(duì)地質(zhì)波動(dòng)情況進(jìn)行檢測(cè)，如果檢測(cè)結(jié)果顯示穩(wěn)定即為安全狀態(tài)。

1.3 有效的處理和控制露天采礦邊坡爆破工作中出現(xiàn)的盲炮問(wèn)題

盲炮主要出現(xiàn)在露天采礦邊坡爆破的大塊位置，例如：盲炮部位的底部抵抗線過(guò)大、臺(tái)階根部、未堵塞廢孔四周和臨空面。根底是盲炮最容易出現(xiàn)的一個(gè)位置，例如：盲炮部位爆孔超深不足、臺(tái)階巖體底部、中間部位較大的孔網(wǎng)參數(shù)臺(tái)階底部、臺(tái)階根部偏大的底部抵抗線等[3]。

2 分析露天采礦邊坡控制爆破施工的具體策略

2.1 對(duì)露天采礦邊坡爆破方案進(jìn)行科學(xué)合理的選擇

現(xiàn)階段對(duì)露天采礦工程中邊坡安全控制爆破大致分為兩大類的措施。第一大類，對(duì)主爆破區(qū)所使用的爆破方案進(jìn)行調(diào)整，使得主爆破區(qū)的爆破對(duì)邊坡所產(chǎn)生的不良影響進(jìn)一步降低。例如：對(duì)主爆破區(qū)從臨空面方向進(jìn)行調(diào)整、對(duì)主爆破區(qū)的單響最大藥量進(jìn)行調(diào)整、對(duì)起爆順序和時(shí)差進(jìn)行調(diào)整、改用低爆速炸藥等。第二大類，采用具有特殊性的爆破控制措施如預(yù)裂、光面、緩沖爆破等，直接保護(hù)那些即將出現(xiàn)邊坡的巖體。

在實(shí)際露天采礦邊坡爆破施工中，第一大類的控制措施需要詳細(xì)的、全面的考慮到露天礦山整體施工進(jìn)度的計(jì)劃安排。

（1）爆破工作在臨空面方向在一定程度上受到臺(tái)階工作面推進(jìn)方向的影響，也就是說(shuō)，爆破振動(dòng)最大方向是臨空面的反方向，在實(shí)際爆破的過(guò)程中，要盡量避免所要保護(hù)的邊坡處于臨空面的背面。

（2）一次起爆所使用的炸藥量直接影響著爆破振動(dòng)的大小，一般情況下所使用的單響炸藥量越大所造成的振動(dòng)危害程度越高，因此，在爆破過(guò)程中必須嚴(yán)格進(jìn)行爆破振動(dòng)的安全驗(yàn)算，使最大單響藥量控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。

圖1 空氣間隔裝藥結(jié)構(gòu)示意圖

（3）對(duì)起爆順序和時(shí)差進(jìn)行調(diào)整的本質(zhì)是對(duì)實(shí)際爆破過(guò)程中后響炮孔的臨空方向和最大起爆炸藥量進(jìn)行合理的改變，從而達(dá)到進(jìn)一步降低對(duì)邊坡的危害的目的。另外，從理論角度進(jìn)行分析，爆破振動(dòng)造成的危害是通過(guò)能量波的方式對(duì)邊坡上的巖體造成損害的，因此，對(duì)起爆順序和時(shí)差的合理控制，能夠把波干涉原理利用起來(lái)相互抵消能量波出現(xiàn)的波峰和波谷，從而達(dá)到進(jìn)一步降低爆破振動(dòng)的目。但是對(duì)起爆順序和時(shí)差的合理控制，需要通過(guò)專業(yè)的試驗(yàn)和精準(zhǔn)的計(jì)算才能完成設(shè)計(jì)，故在正式爆破施工前進(jìn)行試爆是一個(gè)比較便捷的方式。

（4）在條件允許的情況下考慮使用振動(dòng)危害相對(duì)較小的低爆速炸藥爆炸形式。

在鐵路、公路、水利等各類邊坡爆破施工中較多的使用到第二大類措施中的光面和預(yù)裂爆破。露天礦山邊坡和鐵路、公路、水利等工程相對(duì)比，在工程量方面有著較大的差距，且露天礦山邊坡一旦礦山閉坑就完成了自身的使命，和鐵路、公路、水利等各類邊坡相比服務(wù)年限短的多，尤其是隨著近些年來(lái)露天礦山普遍使用的分期、陡幫開(kāi)采等開(kāi)采方法，在一定程度上又大大的縮短了露天礦山邊坡所需要服務(wù)的年限，因此，露天礦山邊坡爆破利用第二類控制爆破的形式生成邊坡的時(shí)候又有不同的特點(diǎn)，主要是不會(huì)和其他工程一樣嚴(yán)苛的要求整體施工的進(jìn)度和成本以及邊坡質(zhì)量。大多數(shù)情況下，第一大類控制爆破的措施不會(huì)對(duì)施工成本進(jìn)一步增加，但是卻對(duì)邊坡的整體穩(wěn)定性有著直接的、不容忽視的影響，因此，在對(duì)露天礦山進(jìn)行爆破的過(guò)程中要充分的給予重視，且應(yīng)用必須到位。第二大類控制爆破的措施會(huì)大大的增加施工成本，特別是使用光面爆破，具有大難度、高要求、慢進(jìn)度、高成本的特點(diǎn)，在實(shí)際露天礦山爆破中并不會(huì)廣泛的使用，大多數(shù)情況下只在爆破地段的地質(zhì)條件極為特殊或是邊坡要求特殊的情況下使用；露天礦邊坡爆破施工中經(jīng)常把預(yù)裂爆破和緩沖爆破聯(lián)合起來(lái)使用，這樣相對(duì)于光面爆破來(lái)說(shuō)能夠顯著的降低施工成本，所形成的邊坡也能滿足一定的特殊要求；如果露天礦山所處區(qū)域基巖較穩(wěn)定以及所需要不超過(guò)10年的邊坡服務(wù)年限，則使用緩沖爆破產(chǎn)生的邊坡就能是礦山對(duì)邊坡服務(wù)要求得到滿足。例如：河南平頂山某露天鐵礦的邊坡是采用緩沖爆破的形式產(chǎn)生的，已經(jīng)使用了12年依然能夠滿足施工對(duì)邊坡穩(wěn)定性和安全性的要求。緩沖爆破具有施工進(jìn)度快、成本低的優(yōu)勢(shì)，能夠廣泛的應(yīng)用到具有服務(wù)年限短、巖體穩(wěn)定性好特點(diǎn)的露天礦山邊坡實(shí)際施工中。

根據(jù)以往露天采礦邊坡爆破實(shí)際施工經(jīng)驗(yàn)，要對(duì)邊坡爆破工作的安全性和質(zhì)量進(jìn)一步管控，必須結(jié)合露天礦山施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，堅(jiān)持因地制宜的原則，對(duì)實(shí)際使用的爆破方法進(jìn)行科學(xué)合理的選擇，然后對(duì)實(shí)際爆破方案進(jìn)行不斷的完善和優(yōu)化。大多數(shù)情況下，露天礦山邊坡需要遵循以下原則和步驟確定實(shí)際爆破方案[4]：

（1）對(duì)露天礦山所在區(qū)域的地質(zhì)情況進(jìn)行調(diào)查和研究，分區(qū)管理露天礦山各平臺(tái)的爆破工作，對(duì)爆破影響到的邊坡區(qū)域進(jìn)行明確，邊坡需要滿足各影響區(qū)巖石穩(wěn)定性、初步設(shè)計(jì)提出來(lái)的要求等。

（2）爆破規(guī)劃的制定要分區(qū)進(jìn)行，規(guī)劃中要對(duì)推進(jìn)爆破工程和采掘面的計(jì)劃進(jìn)一步明確，要科學(xué)合理的制定控制邊坡爆破方案和備用方案。

（3）對(duì)爆破不同區(qū)域方案中涉及到的具體參數(shù)進(jìn)一步明確，試爆的安排要盡早，這樣才能對(duì)爆破方案的實(shí)用性、爆破參數(shù)的合理性、需要改進(jìn)的方面等進(jìn)一步的控制。

（4）實(shí)施爆破方案的選擇和制定要遵循保守的原則，在對(duì)執(zhí)行保守爆破方案的效果確認(rèn)以后才能夠?qū)](méi)有嚴(yán)格要求邊坡的邊角區(qū)進(jìn)行其他方案的小規(guī)模試驗(yàn)，試行效果只有通過(guò)專家評(píng)定以后才能在類似地質(zhì)條件巖石的爆破中得以推廣使用。

（5）實(shí)施爆破工作之前，要對(duì)露天礦山爆破現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)條件進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查，并對(duì)爆破施工的效果和振動(dòng)情況進(jìn)行嚴(yán)格的檢查，結(jié)合實(shí)際的巖土含水量和節(jié)理裂隙發(fā)育等地質(zhì)實(shí)際情況對(duì)施工參數(shù)進(jìn)行明確，并結(jié)合施工工程的實(shí)際情況，進(jìn)行合理的調(diào)整。

2.2 邊坡爆破的裝藥結(jié)構(gòu)

采用預(yù)裂爆破和光面爆破形式的時(shí)候，為了使爆破效果達(dá)到預(yù)期，需要在實(shí)際爆破工作中使用不耦合裝藥方式，不耦合裝藥方式能夠起到進(jìn)一步降低爆破藥柱與孔壁的接觸、進(jìn)一步減少不良影響的作用。巖體在部分震動(dòng)波的作用影響下會(huì)受到拉力進(jìn)一步影響，極易出現(xiàn)貫通劈裂縫隙。在實(shí)際施工過(guò)程中，可以利用空氣間隔裝藥技術(shù)減少這一現(xiàn)象。具體施工方法是：利用膠帶，采用間隔的形式，在導(dǎo)火索上綁扎預(yù)裂藥柱，然后吊入孔中。另外，持續(xù)增加的爆破炮孔深度會(huì)導(dǎo)致不斷增加炮孔深部巖石土體的初始應(yīng)力，大幅度的增加孔底的夾制作用。實(shí)際爆破施工中，為了進(jìn)一步降低夾制作用，要結(jié)合炸藥的實(shí)際特性在底部裝藥，合理的增加孔底炸藥的數(shù)量，且控制好裝藥長(zhǎng)度[5]。

3 結(jié)束語(yǔ)

露天采礦施工過(guò)程中，離不開(kāi)爆破施工技術(shù)的使用，邊坡的穩(wěn)定性會(huì)受到爆破的重大影響，如果邊坡穩(wěn)定性不好，就會(huì)出現(xiàn)一定的危險(xiǎn)，為了把邊坡爆破施工技術(shù)的作用充分的發(fā)揮出來(lái)，維護(hù)好邊坡的穩(wěn)定性，不僅需要科學(xué)合理的制定相應(yīng)的爆破方案，還需要根據(jù)礦山的實(shí)際情況科學(xué)合理的制定裝藥方案，這樣才能確保爆破效果更好，才能為采礦工作的順利實(shí)施提供保障基礎(chǔ)，才能推動(dòng)我國(guó)礦產(chǎn)事業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展。