露天深孔台阶爆破方案优化和施工控制

露天深孔台阶爆破方案优化和施工控制

陆广亮1许松2

1珠海华源爆破工程有限公司广东珠海519000;2珠海爆破新技术开发有限公司广东珠海519000

摘要：随着经济的不断发展、社会的不断进步、科学技术的发展，制造采矿设备的技术也在不断地进步，露天采矿设备已经逐步地向机械自动化和大型化的方向进行发展，深孔台阶爆破得到了充分应用，从而对爆破方案的优化要求进一步提高。

关键词：露天矿；深孔台阶爆破；方案优化

1引言

在露天采场进行大规模开采生产时，露天采场用深孔台阶爆破、自上而下台阶式进行施工，某露天采场地质条件较复杂，采场所在地破碎带与断层交替依存，致使潜孔钻难以成孔，炸药能量得不到充分利用；对周边的村庄、居民、牲畜的频繁出入对矿岩爆破警戒的设置造成不小的困扰。以上问题不仅严重威胁持续安全生产。

2爆破工程的现状

近年来的露天矿山，选用配套孔径140mm的钻机较为广泛，运营的成本及钻孔的效率都比较好，综合经济效益较好，现场的炸药装填较为容易操作，爆破时采用导爆管雷管毫秒延时起爆网路，但是仍存在爆破效果不佳的情况。有如台阶底板不平整，台阶面不够规整，产生的地震波较大、影响周边环境。盲炮的存在对于爆破质量，具有很大的影响。台阶底部在硬岩存在时，根底现象很容易出现，致使机械作业及效率的发挥受到了很大的影响。

3深孔台阶爆破设计方案

3.1爆破优化方案

某采场岩石为中风化到微风化，开采台阶高度15m，在台阶爆破施工中发现存在根底、大块率偏多、爆堆不够松散、装载效率低、爆破振动速度偏大等问题，所以对爆破方案进行优化。台阶底部存在大量根底的优化方案：从爆破设计可以看出超深设计不足，超深按不低于孔径的10倍选取应为1.4m,同时勘察现场台阶底部存在硬岩石时，根据底部硬岩的岩石性质对孔网参数应适当地进行缩小，超深加大。优化后超深取1.8m，钻孔深为16.8m。大块率偏多的优化方案：将钻孔的孔网参数排距由原来的4.0m调整为3.8m，孔距由原来的4.5m调整为4.2m的三角形布孔，减少填塞长度，从而提高装药高度，使爆破能量得于充分作用于岩体爆炸能量得到充分利用，加强对岩体的破碎作用，减少孔口的大块率；将起爆药包布置于近孔底位置采用反向装药自下而上起爆，对同一炮孔而言，下部药包起爆时，先爆段药柱的上方没有自由面，爆破时仅依靠前方的自由面为其提供破碎空间，爆炸能量在被爆岩体内释放，矿岩破碎比较充分、松散度也较好，下部先起爆的药包为台阶上部的爆破创造了一个新的准自由面，上部后起爆药包爆破时，有前、上、下共三个自由面，有加强下段药柱对台阶底部的破碎作用，使爆破时岩块充分碰撞来降低大块率，同时可使底板更平整。降低盲炮发生率的优化方案：作如下优化，钻孔内采用2个独立的起爆药包，地表采用低段位的毫秒导爆管雷管，孔内采用高段位导爆管雷管，以减少先起爆孔对后续起爆网路的破坏，以提高爆破网路的准爆性。台阶不规整，产生的地震波大、影响周边环境的优化方案：依据该采场爆破工程地质情况，普氏硬度系数f=10~14，原炸药单耗根据经验按0.40kg/m3选取，依据爆破效果进行实时调整为0.45kg/m3；同段最大装药量，按照《爆破安全规程》（GB6722－2014），爆破振动安全允许距离计算公式，以保护对象所在地面质点震动速度取最小值，计算出最大一段允许装药量，调整爆破网路中同时起爆的炮孔数，使同段装药量小于允许最大装药量，以减少爆破振动。根据受保护对象的不同，必要时，也可采用逐孔起爆网路达到控制单段起爆药量的目的。

3.2优化后的爆破方案

通过优化后的采场深孔爆破方案，结合现场工况通过预留保护层，设置缓冲带等技术措施后，有效避免了爆破时石渣飞溅，起爆点附近民宅没有因此遭受破坏。在地质构造相对单一的区段，按照优化的设计方案爆破后基本没有出现大块、根底问题；在地质条件比较复杂的区段（如破碎带、断层交错的区段），基于原爆破方案进行适度调孔、排拒和孔底超深，使得爆堆大块率未超过设计范围，同时也有效降低了根底出现的频率，从而大大提高了生产能力，离居民房不同距离的爆区采用不同的起爆网路，控制单段起爆药量，有效地控制了爆破振动，同时通过采用振动监测的手段实时反馈振动数据，振动数值远远小于安全允许值。

4深孔台阶爆破施工控制

要取得良好的爆破效果：做到爆破震动小，无飞石，根底少，后冲小，大块率低。必须控制好以下工序。布孔:凿岩人员应根据任务单的规定参数实施布孔，根据台阶坡面的现场情况，控制底盘抵抗线。自由面的合理利用及起爆点应作充分考虑，做到最大自由面排的平行。要考虑单孔承担的爆破面积与设计的单孔承担爆破面积相接近。尽可能使用GPS测量布孔，根据爆破区域标高的变化，对孔深进行及时调整，使孔底处于同一个水平。每次爆破时，各炮孔的深度应该基本一致，一个过浅的炮孔对其四周炮孔会产生不良影响，导致大块增加和增大根底区域。穿孔作业:控制孔位偏差、孔深，钻孔的偏斜度以及护孔工作等，是高质量爆破的基础。验孔:验孔工作是保证爆破设计能否按计划实施的关键，是保证爆破质量和安全的必备工作。钻孔完毕，应测量孔位、底盘抵抗线、孔间距离、孔深以及钻孔是否有堵塞、塌孔、积水等情况，形成实测图，由设计人员校核爆破设计是否需要调整。装药与填塞:按装药结构图、装药量表进行装药，控制起爆药包高度，装药高度，确保填塞长度是保证爆破安全的关键。起爆网路连接:导爆管网路应严格按设计进行连接，导爆管网路中不应有死结，炮孔内不应有接头，孔外相邻传爆雷管之间应留有足够的距离。起爆导爆管的雷管与导爆管捆扎端端头的距离应不小于15cm，应有防止雷管聚能穴炸断导爆管的措施，导爆管应均匀地敷设在雷管周围并有胶布等捆扎牢固。导爆管起爆网路应检查有无漏接或中断、破损；有无打结或打圈，支路拐角是否符合规定；雷管捆扎是否符合要求；线路连接方式是否正确、雷管段数是否与设计相符；网路保护措施是否可靠。通过设计优化与施工控制，该采场爆破效果得到明显提升，爆破振动小、无飞石、台阶无根坎、二次破碎少，采矿装设备效率得到了发挥。

5结语

综上所述，深孔台阶爆破技术在露天矿开采中广泛地使用，对改善爆破效果、降低生产成本无疑有着重大意义，根据保护对象的不同、爆破的要求，通过试爆和总结不断对设计优化控制爆破有害效应和爆破效果，以达到理想的爆破目的。

参考文献:

[1]高尔新.爆破工程[M].徐州：中国矿业大学出版社，1999，7.

[2]于亚纶.工程爆破理论与技术[M].北京：冶金工业出版社，2004.