降低露天爆破大块率及控制根底产生的措施

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　　摘 要：对万洞山矿段中深孔台阶爆破产生大块及根底的原因进行分析，有地质构造、炸药单耗、孔网参数、装药结构、微差时间、起爆方式、连线方式等，总结了爆破技术经验，提出有效的技术措施及管理措施，包括合理的炸药单耗、孔网参数、装药结构、填塞长度等。
　　关键词：露天爆破；大块率；根底；产生原因；降低措施
　　中图分类号：TD235 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2019）21-0136-02
　　Abstract： In this paper， the causes of large blocks and roots of medium and deep hole bench blasting in Wandongshan Mine are analyzed， including geological structure， explosive unit consumption， hole net parameters， charge structure， millisecond time， initiation mode， connection mode， etc.， and the experience of blasting technology is summarized. The effective technical measures and management measures are put forward， including reasonable explosive unit consumption， hole net parameters， charge structure， packing length and so on.
　　Keywords： open-pit blasting； bulk rate； foundation； cause； reduction measures
　　1 概况
　　万洞山矿段需要爆破的有北衙组（T2b）灰岩，f=3～8，属于中等难爆；石英正长斑岩，f=0.5～2.5，易爆破；全新统灰质角砾岩，f=4.4～7.8，难爆破；矿层f=1.7～6.6，中等难。
　　万洞山矿段采用露天开采工艺，台阶高度10m，公路运输开拓。JK590履带式液压潜孔钻穿孔，孔径为140mm，使用2#φ90的乳化炸药爆破，毫秒导爆管雷管延时及联网，磁电雷管起爆爆破网路。
　　爆破作业是露天采矿中最重要的一环，爆堆大块率及根底数量是衡量爆破质量的重要指标，爆破质量的好坏直接影响矿山生产效率、生产成本及安全性，因此控制露天爆破大块率及避免根底产生，是提高生产效率，节约生产成本，保证生产安全的重要举措。
　　2 产生大块的原因及解决措施
　　2.1 大块产生部位
　　万洞山矿段地质复杂多变，地表地质主要以灰质角砾岩为主，大块发生率最高，通过两年的观察与统计发现，大块主要集中在：孔网面积较大的两孔之间；爆区前排孔；边孔与坡面之间；炮孔堵塞段；节理裂隙发育等地质构造复杂多变处；软硬岩层交界面部位等。
　　2.2 大块产生原因
　　露天中深孔爆破大块产生的原因很多，其中地质构造、布孔形式、孔网参数、钻孔质量、装药结构、起爆方式、起爆顺序等都是产生大块的因素：（1）边孔与坡面之间因没有有效自由面，应力波对局部被爆岩体不能有效作用。（2）爆区前排孔因受前一炮影响，使被爆岩体形成裂隙，应力波衰减及气体从裂隙中逸出，对岩体作用减弱；加之前排岩石没有足够的运动阻力，岩石互相作用减弱。（3）炮孔填塞段因炸药集中于炮孔底部，致使炮孔上部岩石得不到足够炸药能量，使其充分破碎。（4）孔网参数较大或不均匀。孔、排距过大則孔网中间产生大块，过小则孔网中间岩石过于粉碎；孔网参数不均匀致使炸药能量分布不均匀，使被爆岩石得不到充分破碎。（5）地质构造复杂地带由于裂隙存在，爆破应力波的衰减或阻断，同时爆炸气体过早的从裂隙中逸出，压力迅速下降，致使炸药未能给爆破岩石足够的爆炸能量而产生大块。（6）软硬岩层交界面部位是由于能量主要作用于岩层软弱面，硬岩面不能得到足够的爆破能量而产生大块。（7）不合理的炸药单耗，用药过小时，炸药能量不足，大块率增加。（8）穿孔质量差，炮孔偏斜率过大，间接导致孔、排距不均匀，而产生大块。
　　3 降低大块率的措施
　　降低大块率的措施需从调整装药结构、优化爆破参数、加强日常管理等方面入手。对于地质条件复杂节理裂隙发育的区域，据现场实际情况，选择适合的爆破方法。
　　3.1 技术措施
　　3.1.1 选择合理的孔网参数
　　布孔因根据台阶高度、岩石性质、地质构造等实际情况合理确定孔网参数。
　　（1）抵抗线。抵抗线是影响爆破效果的重要参数，抵抗线过大，大块率偏高及产生根底；抵抗线过小，会造成飞炮，存在安全隐患。根据经验本工程取3.0m～3.5m。（2）孔、排距。合理孔、排距是取得良好爆破效果的关键，岩石较硬，宜采用相对较小的孔、排距，岩石风化程度高但岩体完整性好的区域宜采用较大的孔、排距。为充分发挥炸药的相对能量，采用缩小排距，加大孔距的布孔方式，能有效改善爆破效果，降低大块率。据经验取：b=w=（3.0～3.5）m，a=（1.2～1.5）b，h=（0.5～1.0）m。其中a为孔距；b为排距；w为抵抗线；h为超深。原因：大孔距爆破能使炮孔之间裂隙不过早贯通，炸药能量在相邻炮孔之间充分传送；能增大爆破角，为下一排孔形成新抵抗自由面，使沿抵抗线方向应力均匀传播，从而减少大块。（3）合理布孔。根据经验，宜选择梅花形布孔，梅花形布孔爆破时能量在岩体内作用最为均匀。
　　3.1.2 合理的炸药单耗
　　单耗过小时，爆破效果差，大块率高，单耗过大时，爆破抛掷范围大，易产生飞石危害，爆堆不集中，装车效率下降，爆破成本浪费。因此选择合理的炸药单耗是必要的，根据单孔装药量经验公式：Q=ahwq（式中：Q-单孔装药量，kg；a-排距，m；h-台阶高度，m；w-抵抗线，m；q-炸药单耗，kg/m3）进行初步计算，再根据岩石性质和现场实际爆破条件进行适当调整。根据长期总结得出目前我矿山不同岩性的孔网参数及炸药单耗如下： 　　3.1.3 合理的装药结构
　　根据岩石硬度、节理裂隙发育、矿岩夹层等情况选择不同的装药结构。在坚硬矿岩中，底盘抵抗线较小时选择间隔装药结构，把炸药分成两段，上下装同一段雷管，同时起爆；地质条件复杂时，根据孔中地质变化情况选择薄弱部分不装药；在多排孔爆破时，可采用孔间交错间隔装药，使炮孔中装药位置互相错开，改善炸药在矿岩中的能量分布，使整个爆区有较好的爆破效果。
　　3.1.4 合理的填塞长度
　　炸药爆炸能量以爆炸应力波和爆炸气体来破坏周围介质，其中爆炸气体对岩石的破碎和移动有关键作用，良好的填塞长度能有效提高炸药的能量做功。填塞长度过长，使爆破表面岩石破碎度不佳，同时降低延米爆破量；填塞长度过短，出现冲孔现象，爆破能量严重损失，产生大量的冲击和飞石，且留下根底，增加爆破安全风险和爆破成本。万硐山矿段填塞长度2.8～4.2m，矿石堵塞2.8m。
　　3.1.5 合理的起爆时间和起爆顺序
　　延期时间的选择关键是先爆孔为后爆孔补充自由面；其次是确保先爆炮孔不破坏爆破网路现象，一般每米抵抗线选5～10ms，软岩取大值，硬岩取小值，据经验排间延时50ms为宜；多排孔爆破时，采用梅花形布孔，V型起爆方式效果较为理想。V型起爆比排间起爆多增加了一个侧向的自由面，并实现了宽孔距，小排距的起爆方式，使其多面临空，同时V型起爆实现了后排孔逐孔起爆，减少对边坡的破坏，使下一次爆破大块相对减少。其次，V型起爆两侧同段炮孔对称起爆（除前排），有利于岩石高速运动中的碰撞，大块进一步减少。
　　3.2 管理措施
　　3.2.1 穿孔质量
　　（1）爆破区域无大块及松碴，严格按爆破设计进行布孔和穿孔作业，严禁私自移动布孔位置和炮孔斜度。（2）严格按照钻孔设计进行验收，未按设计要求穿孔作业的，要求其返工处理，确保位置、孔深、角度符合设计要求，如在穿孔过程中遇到特殊情况及时与技术人员沟通，征得技术人员同意后方可改变穿孔位置，同时技术人员对爆破设计进行相应调整。
　　3.2.2 装药、填塞、联网质量
　　（1）严格按设计进行装药（包括装药结构、装药量、雷管段别、填塞长度等），如出现抵抗线变小或有岩层软弱面时，作业人员及时与技术员沟通，并对炸药量进行调整。（2）填塞炮孔时，严禁将块径大于4cm的石块填入炮孔，防止产生飞石危害及划坏导爆管而出现盲炮。（3）严格按设计进行联网，确保每个炮孔的起爆顺序符合设计要求，联网结束后认真检查网络，防止漏联、错联。
　　4 产生根底的原因及解决措施
　　4.1 产生根底的部位
　　底盘抵抗线过大的部位；底盘倾斜角过小的部位；钻孔未超深部位；挤压爆破抵抗线过大的部位；有盲炮的部位等，均易产生根底。
　　4.2 产生根底的原因
　　（1）底盘抵抗线过大，孔底爆破能量不足以克服巖石的夹持作用而产生根底。（2）局部区域因滑坡等原因致使底盘倾斜角过小，加大了底盘抵抗线而产生根底。（3）钻孔深度不够或未超深，孔底没有足够的爆破能量来克服岩石的夹持作用而产生根底。（4）挤压爆破产生根底。从实践中分析，自由面少，挤压爆破直接影响爆破后冲，使台阶坡面角减小，造成底盘抵抗线过大，使前排部分区域的炮孔的炸药能力得不到充分发挥，从而产生根底。（5）因盲炮而产生根底。
　　4.3 根底的控制措施
　　（1）合理的底盘抵抗线，通过计算及经验选取合理的底盘抵抗线。（2）因出现滑坡，底盘倾斜角过小时，可采取加大超深或在底部适当补抬炮的形式进行处理，必要时还可以采取改变开采方向，防止台阶滑坡。（3）合理的炮孔超深，根据现场岩性，通过计算及现场经验确定合理的超深，施工过程中严格按照超深要求进行穿孔，超深过小产生根底，超深过大会造成下一台阶破碎，挖掘时造成台阶不平，标高不符合设计要求。万洞山矿段超深在0.5～1.0m。（4）避免因挤压爆破产生根底。清理完掌子面爆堆后再进行爆破作业，使其有有效的自由面，当必须用挤压爆破时，可以缩减孔网密度来避免此类根底的产生。（5）避免因盲炮而产生根底。用合格的爆破器材；选择合适的起爆顺序和延期时间；作业人员按章作业，规范操作。
　　5 结束语
　　露天爆破大块率高及根底的产生原因很多，岩石性质和形态变化不一，对爆破方法的要求也不同。在现场操作过程中按照实际情况选择合理的爆破方法，同时在实践中不断学习、总结操作经验，在不断改进中得到最优的爆破效果。
　　参考文献：
　　[1]廖涛，蒲传金，刘锋，等.露天矿中深孔爆破大块产生的原因及采取的措施[J].化工矿物与加工，2013，42（09）：37-42.
　　[2]李国明.扎哈淖尔露天煤矿岩层爆破参数优化研究[D].内蒙古科技大学，2015.
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